[發(fā)明專利]一種用于氣體絕緣高壓電氣設(shè)備的陶瓷支柱絕緣子組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011315426.8
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112670041B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊波;楊霄;盧理成;閻法強(qiáng);郭志軍;李成榕;丁彥霞
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);中材江西電瓷電氣有限公司
• 主分類號: H01B17/14
• 分類號: H01B17/14;H01B17/16;H01B17/40;H01B17/42
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 趙卿;肖繼軍

一種陶瓷支柱絕緣子組件，為軸對稱結(jié)構(gòu)，包括：屏蔽環(huán)、絕緣子固定底座及固定基座；屏蔽環(huán)位于絕緣子固定底座上方，兩者為一體式結(jié)構(gòu)，固定基座位于絕緣子固定底座下方，與絕緣子固定底座通過螺釘連接；屏蔽環(huán)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的截面輪廓由弧線部與直線部構(gòu)成，向上凸起；絕緣子固定底座為空心圓柱形杯狀結(jié)構(gòu)，中部用于放置陶瓷支柱絕緣子下部固定段；固定基座為空心圓柱杯狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑大于絕緣子固定底座外徑，與絕緣子固定底座間設(shè)有一環(huán)形凹坑，作為金屬微粒陷阱。本發(fā)明有效改善了陶瓷支柱絕緣子表面場強(qiáng)、對其實(shí)現(xiàn)可靠機(jī)械連接效果，提升陶瓷支柱絕緣子及氣體絕緣高壓電氣設(shè)備長期運(yùn)行可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于氣體絕緣高壓電氣設(shè)備的陶瓷支柱絕緣子組件。

背景技術(shù)

氣體絕緣電氣設(shè)備作為重要的輸變電設(shè)備，其運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。氣體絕緣直流穿墻套管等直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備可選用陶瓷支柱絕緣子支撐設(shè)備內(nèi)部的同軸高壓導(dǎo)桿，用于固定導(dǎo)桿相對位置、實(shí)現(xiàn)導(dǎo)桿與外殼之間的電氣絕緣。設(shè)備安裝、運(yùn)行過程中將不可避免地在設(shè)備內(nèi)部殘留金屬微粒，其受多物理場作用在設(shè)備內(nèi)壁跳動(dòng)。金屬微粒是威脅支柱絕緣子沿面絕緣強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，有效減小金屬微粒數(shù)量、避免金屬微粒附著于支柱絕緣子表面可有效提高支柱絕緣子長期運(yùn)行可靠性。針對陶瓷支柱絕緣子，有必要設(shè)計(jì)一種可以有效阻擋金屬微粒的支柱絕緣子組件，并兼具備均勻電場、連接固定功能。因此，設(shè)計(jì)合理的陶瓷支柱絕緣子組件，能夠有效地提升其長期運(yùn)行可靠性，對降低沿面閃絡(luò)的發(fā)生率、提升設(shè)備絕緣水平可靠性具有重要的意義。

近年來，國內(nèi)外對絕緣子組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化有過一些研究，目前的研究成果主要集中于環(huán)氧樹脂支柱絕緣子組件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，文章《特高壓GIL啞鈴型三支柱絕緣子優(yōu)化設(shè)計(jì)方法》(吳澤華，電網(wǎng)技術(shù)，2020)提取了三支柱絕緣子嵌件的結(jié)構(gòu)參量作為優(yōu)化中的決策變量，結(jié)合有限元仿真計(jì)算與多種群遺傳算法對嵌件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終使嵌件寬度增加，嵌件表面輪廓與優(yōu)化前相比變得更為平坦，嵌件表面場強(qiáng)相比優(yōu)化前下降14.2％。該文章僅從電場角度考慮了內(nèi)嵌于三支柱絕緣子端部的組件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，未考慮金屬微粒及其他因素對整體結(jié)構(gòu)的影響。文章《江河隧道/城市管廊GIL的可靠性與適用性設(shè)計(jì)》(黎斌，高壓電器，2019)考慮了金屬微粒與電極表面碰撞時(shí)的應(yīng)力特性，設(shè)計(jì)并采用了具有一定角度斜面的金屬觸頭座外形結(jié)構(gòu)，理論上其對盆式絕緣子附近的金屬微粒具有驅(qū)散作用。該結(jié)構(gòu)位于與盆式絕緣子相接觸的目前觸頭座位置，屬于母線組件的一部分，但其對盆式絕緣子表面電場分布、金屬微粒驅(qū)散均有重要改善作用。文章《特高壓交流盆式絕緣子電場分布計(jì)算及屏蔽罩結(jié)構(gòu)優(yōu)化》(杜進(jìn)橋，高電壓技術(shù)，2013)基于多項(xiàng)式擬合曲線思想，以盆式絕緣子凹面及高壓電極屏蔽罩表面電場強(qiáng)度作為目標(biāo)函數(shù)來優(yōu)化下屏蔽罩輪廓，得到對應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，優(yōu)化后凹面最大電場強(qiáng)度降低7.2％。優(yōu)化后的高壓電極部位均壓裝置距離絕緣子表面距離增大，與本發(fā)明設(shè)計(jì)思路一致，但該文章提出的優(yōu)化結(jié)構(gòu)未考慮金屬微粒驅(qū)散特性，且不用于連接固定絕緣子本體，可供陶瓷支柱絕緣子組件設(shè)計(jì)過程中借鑒的內(nèi)容相對局限。

此外，專利《一種GIL及其支柱絕緣子組件》(申請?zhí)枺篊N201811616089.9，盧鵬，河南平高電氣股份有限公司，2018)提出了一種適用于設(shè)有多個(gè)支柱的支柱絕緣子的組件，其中支柱固定組件與金屬微粒消除裝置采用分離式設(shè)計(jì)，專利《一種內(nèi)嵌金屬屏蔽結(jié)構(gòu)的支柱絕緣子》(申請?zhí)枺篊N201621386552.1，王平，中國西電電氣股份有限公司，2016)提出的支柱絕緣子結(jié)構(gòu)包含由屏蔽結(jié)構(gòu)、嵌件和接觸電極組成的支柱絕緣子組件，可起到對支柱絕緣子端部的可靠連接、電場均衡作用。以上兩篇專利均是針對傳統(tǒng)內(nèi)嵌式組件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，未考慮陶瓷支柱絕緣子對外覆式組件結(jié)構(gòu)的需求，所述支柱絕緣子組件的設(shè)計(jì)對基于新型無機(jī)陶瓷絕緣材料的支撐絕緣子組件的設(shè)計(jì)僅具有有限的意義。