[实用新型]合成纤维增强树脂高压套管

说明书

技术领域

本实用新型属于高压电器领域，具体涉及一种应用于变电站穿墙或者高压电气设备(比如变压器、开关设备等)穿过外壳或者用于油气隔离的合成纤维增强树脂高压套管。

背景技术

在电力系统中，高电压载流导体要穿过地电位的墙或者高压电气设备的外壳一般都要使用高压套管；在变压器与GIS开关设备直连的结构中，需要用油-气隔离高压套管，用来把变压器油和SF6气体隔离开。

目前的高压套管以油纸绝缘结构为主，其核心部分是油浸纸绝缘电容型芯体。油浸纸绝缘电容型芯体是在铜管或铜棒上铺设电缆纸，在一定厚度时铺设铝箔(称为电容屏)，构成一个同轴圆筒形电容器；然后再铺设电缆纸，再铺设长度短一些的铝箔，构成第二个同轴圆筒形电容器，由于这个电容器极板长度缩短但直径增加，可以设计其电容量与之前的电容器的电容量尽量相等；如此制作长度逐渐缩短的、电容量大致相等的、一定数量的同轴电容器，使高电压沿径向比较均匀的分担在各个电容器绝缘上，也在轴向沿面绝缘上大致呈均匀分布。电缆纸本身的绝缘强度很低，需要充分浸渍在变压器油中，这就需要一个容器。这个容器由一个法兰、两个瓷套以及两端的其他配件组成。

油浸纸绝缘高压套管的主要问题是密封和漏油。由于其中的变压器油是绝缘所必须的，因此漏油不仅影响变电站的美观，也直接影响着设备的运行安全。密封失效，绝缘会受潮，因此规程规定每年都要抽取油样进行检验，停电损失大，检修工作量也很大。

为了解决油纸套管的问题，近些年已经有干式免维护的玻璃钢高压套管出现，比如中国专利号01138797.1就公开了一种干式复合外套高压套管及生产方法，主绝缘层是由半导体电容均压极板和浸涂有环氧树脂的玻璃纤维材料交替间隔设置且紧密结合而成的多层串联纯固体同心圆柱绝缘层，绝缘外套和连接套筒也与主绝缘层外侧紧密相接，生产方法包括如下步骤：用环氧玻璃丝湿法绕制成型工艺将半导体带、浸涂有环氧树脂的玻璃纤维材料交替间隔地绕制定型在导电杆上制成主绝缘层，第一层为半导体电容均压极板，最末层为浸涂有环氧树脂的玻璃纤维；将其固化并对主绝缘层进行表面加工，再固定连接套筒、装设绝缘外套、均压盖及接线端子。该专利说明书认为，这种干式复合外套高压套管不含任何油或气体，完全避免了漏油、漏气及爆炸隐患；体积小、重量轻、不宜损坏、便于运输和安装；生产工艺简单、成本低。

上述干式复合外套高压套管方案是高压套管无油化的一个有益探索。但是，该技术方案中也存在明显的不足，主要是：

1、半导电带制成的电容屏发热问题大，容易引起绝缘受热老化，导致绝缘失效击穿，此问题反映在超高压变压器套管上尤其明显。传统油浸纸绝缘高压套管采用金属电容屏(打孔或不打孔铝箔)，而上述干式复合外套高压套管采用半导电纸做电容屏，其电导率只有金属导体的万分之一甚至百万分之一，因此发热问题不容忽视。对超高压变压器套管尤其如此。由于超高压变压器套管电容电流较大，而且要与变压器本体一起进行感应耐压试验，使用的高压频率可达250Hz，是工频50Hz的5倍。因此，感应耐压时流过电容屏的电流是工频耐压时的5倍，可以达到几百mA甚至接近1A，而发热是与电流平方成正比的。用500mA电流试验表明，金属电容屏基本测不出温升，但是半导电带电容屏的温升可以达到200K以上。如果加上变压器运行最高温度(90℃)，电容屏附近达到290℃，肯定是要损坏环氧树脂绝缘的。

2、半导电带由电缆纸带浸渍碳黑导电漆制成，在高压套管绕制过程中，半导电带遇到高温环氧树脂会释放出部分导电碳黑，污染绝缘树脂，使其绝缘性能降低，为达到耐压要求必须增加绝缘厚度。因此，干式复合外套高压套管的实际重量要比专利方案的理想尺寸大不少。

3、半导电带已经浸渍过导电漆，因此在套管绕制过程中不容易被树脂浸透，也就是浸润性不好，固化后的高压套管容易在半导电带处产生裂缝，影响产品质量，造成废品。

4、作为树脂增强材料的玻璃纤维，其为极性材料，电气强度并不是最好的，它的介电常数εr约为4-6，介质损耗因数tgδ大约为0.3％。因此，制成的高压套管的电容量较大，这也是引起半导电带电容屏发热的因素之一；制成的高压套管的tgδ在0.4％左右，已接近国标对油浸纸高压套管允许的限值(0.5％)。

5、玻璃纤维的密度在2g/cm³以上，而油浸纸密度略小于1g/cm³，因此这种干式复合外套高压套管的核心部分——电容型芯体——实际比传统的油浸纸高压套管的电容型芯体要重得多。虽然没有瓷套、油枕等，但其总重量比传统的油浸纸高压套管并没有减轻太多，仍然比较笨重。