[发明专利]蘑菇型高压电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压电极布置。

背景技术

除其他参数之外，高压装置和高压站的绝缘设计由开关脉冲承受等级和漏电距离(creepage distance)要求来确定。高压传输等级的增加已经产生了开关承受要求的提升。为了减小电极表面应力并且改进电压承受能力，具有大曲率半径的电极广泛地使用在高压装置、母线端子和互连中。这些电极应提供无电晕点，并且也根据站电压等级实现击穿要求。从绝缘观点，在介电气体中的电极最重要的电气特性是电晕放电的初始以及击穿电压特性。电晕放电是靠近高应力电极的自持局部放电。对于户内条件，电极形状和间隔长度应该如此确定，使得在最大操作电压下将不发生电晕放电。电晕放电的初始电压由气隙几何形状以及大气条件决定，大气条件例如密度和湿度。

电晕放电随着所应用电压的增加进一步的发展将导致气隙击穿。对于外绝缘设计，电极形状和间隔长度应如此确定，使得在过压情况下将不发生间隔击穿。气隙击穿将从电晕初始开始，并且然后进行更强的放电活动的进一步发展。

球形电极用于例如高压直流(HVDC)阀场中，用于互连各种电器设备，例如汇流条、变压器和阀、汇流条和套管、以及支承绝缘体。这类球形电极的直径取决于在绝缘协调要求(即与能够出现在设备预计所用系统上的电压相关的设备的电气强度要求)所确定的电极互连点处要处理的最大电压。这种球形电极的目的在于在互连点处提供更温和电场，并且防止诸如电晕放电的电气应力以及气隙击穿。

阀场中电气设备的间隔距离的计算基于开关脉冲承受电压要求，即所应用的、绝缘介质在开关脉冲操作时应该能够承受的过电压。间隔距离取决于由电极所提供的所谓的间隙因子(该布置在一定距离处的击穿电压与点面布置在相同间隙距离处的击穿电压的关系)以及击穿介质(绝缘体或者空气)。如果该电极能够提供高的开关脉冲承受电压，那么将实现绝缘要求的间隔距离将小于较低开关脉冲承受等级能力的电极所计算的间隔距离。

电气设备对地面的绝缘距离主要由柱状绝缘体和顶部电极的组合和/或柱状绝缘体、底座绝缘体和顶部电极的组合来形成。因此，球形/冠状电极通常布置在一个或多个垂直布置的柱状绝缘体顶部。可能地，柱状绝缘体布置在基座绝缘体顶部，该基座绝缘体布置在阀场的地板上。使用球形电极的现场测试已经示出，为了实现如在800kV DC的高压下对于户内状态的绝缘要求，该柱状绝缘体的长度应该为八米或更大，并且所使用的基座绝缘体应该至少为2.4米，暗示了球形电极布置在阀场中10.4米的高度处。

当HVDC操作电压已增加时，绝缘要求日益更加苛刻。为了能够满足绝缘要求，无电晕电极(corona free electrode)(例如，球形电极)的直径已增加。对于阀场中的互连，初始项目的球形电极使用1.3米直径，并且目前800kV DC项目使用1.8米直径或者更大直径的球形电极。随着绝缘要求的增加，该站中所使用的电极直径和柱状绝缘体的长度已增加。

然而，电极直径的增加既不与间隙因子的增加直接成比例，也不与电极承受电压的增加成比例。另外，击穿电压与基座和柱状绝缘体的整个长度的关系不是线性的，并且因此柱状绝缘体长度的增加将不直接增加该结构的击穿电压能力。实验和理论研究已示出球形电极的击穿电压和间隙距离之间的关系具有饱和的趋势，即，实际上无论高压电极布置在多高处，电极的击穿电压将不会增加超过一定高度。然而，预测这个饱和点是非常困难的，并且对于这种设置的击穿的物理行为是复杂的，并且因此难于建模。

已显示对于具有直径为2米以及绝缘距离15米或更多的球形电极的1100kV DC系统的研究，不能实现所要求的最小50％的开关脉冲承受电压。另外，通过增加绝缘长度、到地板的距离或者电极直径来达到间隙饱和，并且不能到达更高的电压。

发明内容

本发明的目的要解决或者至少减轻本领域中的这个问题，并且要提供一种改进的高压电极布置。

该目的根据本发明的一个方面通过高压电极布置来获得，该高压电极布置包括穹顶状顶部、环形底部以及用于连接该顶部和该底部的中间部，所述中间部包括用于收容要互连的高压设备的引导槽。