高海拔地区高压开关设备用进出线充气套管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高海拔地区高压开关设备用进出线充气套管，包括穿有中心导体的绝缘管，该绝缘管上端连接有外屏蔽，绝缘管下端连接GIS或断路器的绝缘盆子，中心导体的下端连接GIS或断路器绝缘盆子上的触头组件，中心导体的上端连接外部进出线构成导电回路，中心导体与绝缘管径向之间设有同轴的组合式内屏蔽组件，所述组合式内屏蔽组件为一个与绝缘管闭环连接的整体式弧形屏蔽结构；所述与中心导体的下端连接的触头组件为螺旋弹簧触头装置。本实用新型专利技术由于采用了组合式内屏蔽组件结构，大幅降低了内屏蔽高度、增加了屏蔽组件刚度以及改善屏蔽末端电场分布。同时采用螺旋弹簧触头装置，通流能力大幅提高，结构非常简单，制造成本明显降低。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高海拔高压开关设备用组件，该组件是罐式断路器和气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中进出线使用的充气套管，特别是363kV以上电压等级的进出线用的充气套管。
技术介绍
高压开关设备进出线充气套管是罐式断路器和气体绝缘金属封闭开关设备(GIS) 中常用的组件，其作用是通过该组件将高电压、大电流引入或引出相关设备。以往充气套管的内屏蔽设计，主要有两种形式一种是采用单层屏蔽(接地屏蔽)，主要用于低电压等级(252kV以下)；另一种是采用双层屏蔽(接地屏蔽+内屏蔽)， 并通过单层绝缘筒实现两层屏蔽之间的分立和连接，通过焊接在两屏蔽上端的小型屏蔽环改善屏蔽末端电场。随着高海拔地区参数的不断提高，对充气套管的外绝缘要求越来越高，充气套管的设计高度在增加，内部屏蔽的尺寸也随之加长，导致产品设计和制造难度进一步加大。首先，零部件加工、运输、保管和安装等环节困难加大；其次，内屏蔽尺寸增加后会对连接两层屏蔽的绝缘支撑件带来更大的负荷，内屏蔽与中心导体的相对位置，难以得到有效约束，装配同轴度不是很好，充气套管和屏蔽结构的经济性也会受到影响，产品成本偏高。通常的充气套管中心导体与相关设备导电回路的电连接是通过梅花触头实现的， 梅花触头部分的外部加装屏蔽改善电场分布。该结构导致的问题是第一，通过很大电流时，设计和制造都较为困难；第二，零部件数量和种类繁多，通过大电流时通常会涉及4 6 种约50 70个零件，设备装配难度大，效率低，成本高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适用于高海拔地区罐式断路器和气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的进出线充气套管，可降低内屏蔽高度、增加屏蔽组件刚度、提高通流能力以及改善内屏蔽末端电场分布。为达到以上目的，本技术是采取如下技术方案予以实现的一种高海拔地区高压开关设备用进出线充气套管，包括穿有中心导体的绝缘管， 该绝缘管上端连接有外屏蔽，绝缘管下端连接GIS或断路器的绝缘盆子，中心导体的下端连接GIS或断路器绝缘盆子上的触头组件，中心导体的上端连接外部进出线构成导电回路，中心导体与绝缘管径向之间设有同轴的组合式内屏蔽组件，所述组合式内屏蔽组件为一个与绝缘管闭环连接的整体式弧形屏蔽结构；所述与中心导体的下端连接的触头组件为螺旋弹簧触头装置。上述方案中，所述组合式内屏蔽结构包括与中心导体同轴的内屏蔽和接地屏蔽， 内屏蔽置于接地屏蔽内，内屏蔽上部末端采用外翻弧形结构，内屏蔽的下端连接过渡法兰； 过渡法兰与绝缘筒之间整体粘结而成；接地屏蔽的下端与一个接地法兰连接，该接地法兰与内屏蔽的下端之间通过绝缘筒连接，同时接地法兰与绝缘管的上端连接。所述螺旋弹簧触头装置，外部采用兼做触头屏蔽的弧形结构，它包括螺旋弹簧触头、触头座装配和导向件。中心导体通过一个过渡导体与螺旋弹簧触头装置连接，触头座上设有导向件插入中心导体下端的内孔中，实现中心导体的导向连接，触头座上热压装配触头座屏蔽。该触头座装配可直接采用Gis或断路器绝缘盆子上的组件。绝缘管下端连接 GIS或断路器的绝缘盆子是通过一个过渡筒实现的，该过渡筒上法兰兼做套管接地法兰。本技术采用了组合式内屏蔽组件和螺旋弹簧型触头，具有以下优点1、组合式内屏蔽组件的特点本技术所采用的组合式内屏蔽组件，将套管的屏蔽分成接地屏蔽和内屏蔽， 内屏蔽下部通过过渡法兰和绝缘筒与接地屏蔽、接地法兰形成一个整体，使得各部件受力均衡，大幅度提高了整个组件的刚度，使得该组件在装配、运输、安装、运行中均不会发生位移或变形，从而有效保证了中心导体、屏蔽组件和套管之间的相对位置(同轴度)。内屏蔽下部通过过渡法兰和绝缘筒与接地屏蔽整体连接，末端采用外翻式弧线型设计，所有弧线均是在经过仔细的电场模拟计算后确定的，应用有限元数值分析计算方法， 解决了屏蔽末端在电场设计中常见的电力线集中、电位梯度大、电场强度大的问题，使得套管的总体电场计算水平有较大改善，完全满足高海拔地区套管的外绝缘参数要求。另外，该内屏蔽上部采用外翻式弧形结构后，不用再用焊接方式加工零件，直接一次旋压成形，结构更简单，制造更快捷，运输更方便，成本更低廉。2、主导电回路的特点用螺旋弹簧触头代替梅花触头，用导向件和螺旋弹簧触头共同为中心导体定位， 大大简化了产品结构，缩短了制造周期，提高了产品的可靠性；触头外部采用弧形设计，兼做触头屏蔽；通流能力大幅度提高，轻松通过5500A电流，实际通流能力可以达到6300A。设计简单，加工容易，装配方便，可靠性高，安全裕度大，具有良好的经济性。以下结合附图及实施例对本技术作进一步的详细说明。附图说明图1是本技术高海拔充气套管的结构示意图。图2是图1中的组合式内屏蔽组件结构示意图。图3是图1中的主导电回路结构示意图。图4是图1中的螺旋弹簧触头工作原理示意图。其中1、外屏蔽；2、法兰；3、套管上法兰；4、中心导体；5、绝缘管；6、内屏蔽；7、接地屏蔽；8、套管下法兰；9、套管过渡筒；10、过渡导体；11、绝缘盆子；12、导体座屏蔽；13、 触头座；14、绝缘子嵌件；15、螺旋弹簧触头；16、导向件；17、过渡法兰；18、绝缘筒；19、接地法兰；20、接线端子。具体实施方式如图1所示，一种高海拔高压开关设备用进出线充气套管，包括穿有中心导体4的绝缘管5，该绝缘管5上端连接有外屏蔽1，绝缘管5下端连接GIS或断路器的绝缘盆子11， 中心导体4的下端过渡导体10连接GIS或断路器绝缘盆子11上的螺旋弹簧触头15、触头座13、绝缘子嵌件14，中心导体4的上端法兰2连接外部进出线构成导电回路，中心导体4 与绝缘管径向之间设有同轴的双层屏蔽组件，该双层屏蔽组件为一个与绝缘管5闭环连接的组合式内屏蔽组件。如图2所示，组合式内屏蔽组件的内屏蔽6与接地屏蔽7同轴，内屏蔽装在接地屏蔽内部，由内外两部分组成。内屏蔽6通过螺钉与过渡法兰17连接，同时接地法兰19和绝缘筒18的上端螺栓连接，过渡法兰17的上部与绝缘筒18的下端整体粘结而成；接地屏蔽 7的下端与接地法兰19螺栓连接，形成一个组合式内屏蔽组件。该组件通过接地法兰19与套管下法兰8及套管过渡筒9相连，中心导体4从整个组件的中心穿过，中心导体4、绝缘管 5与组合式内屏蔽组件同轴。如图1、图3所示，导电回路是这样形成的外部进出线通过接线端子20与中心导体4连接，中心导体4的上端通过法兰2与套管上法兰3连接，外屏蔽1与法兰2连接，中心导体4的下端与过渡导体10、螺旋弹簧触头15连接，导向件16插入中心导体4下端的内孔导向，螺旋弹簧触头15通过触头座13与绝缘盆子11的绝缘子嵌件14连接，触头座屏蔽 12热压装配在触头座13上。本技术导电回路螺旋弹簧触头15的工作原理(参见图4)是采用一种导电能力强、工艺性能好的材料铸造成形，触头座外侧加工标准槽形，装配2组螺旋弹簧触头， 以此取代梅花触头中的几十个触片；螺旋弹簧触头15 —圈有多个触点，梅花触头的每个触片只有一个触点，而电连接通流能力主要取决于触点数量，当螺旋弹簧触头15的触点数量 (圈数)大于梅花触头的触片数量时，其导电能力优于梅花触头的导电能力，所以采用了该螺旋弹簧触头15后，主导电回路的通流能力可以大幅提高；通过5500A电流时还有较大裕度，实际通流能力可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高海拔地区高压开关设备用进出线充气套管，其特征在于，包括穿有中心导体的绝缘管，该绝缘管上端连接有外屏蔽，绝缘管下端连接ＧＩＳ或断路器的绝缘盆子，所述中心导体的下端连接ＧＩＳ或断路器绝缘盆子上的触头组件，中心导体的上端连接外部进出线构成导电回路，中心导体与绝缘管径向之间设有组合式内屏蔽组件，所述组合式内屏蔽组件为一个与绝缘管闭环连接的整体式弧形屏蔽结构；所述与中心导体的下端连接的触头组件为螺旋弹簧触头装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：南振乐，汪勇，刘根锋，王宝军，权帅峰，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87