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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明属于超特高压交、直流输电设备的电器绝缘结构设计与优化设计领域，具体涉及一种具有缓冲气室的气体绝缘变压器类防爆套管，包括气体绝缘套管，连接气体绝缘套管和变压器油箱的隔离缓冲气室，以及套管端部的屏蔽环。隔离缓冲气室两端安装绝缘隔离支撑。当套管内部放电导致套管侧绝缘隔离支撑破坏时，隔离缓冲气室能够起到缓冲作用，防止气体进入变压器内部，同时阻挡变压器油进入故障套管内部，降低套管及变压器发生燃烧和爆炸的机率，提升套管和变压器的安全性和可靠性。

主权项：1.一种具有缓冲气室的气体绝缘变压器类防爆套管，该气体绝缘变压器类防爆套管应用在超高压场合或特高压场合，其特征在于，包括气体绝缘套管（1-1）以及与变压器类部件相连的变压器升高座（1-2），变压器升高座（1-2）的第一端用于与变压器类部件连接，变压器升高座（1-2）的第一端密封安装有绝缘隔离支撑，绝缘隔离支撑与变压器类部件之间能够形成变压器出线油室（1-5）；变压器升高座（1-2）的第二端与气体绝缘套管（1-1）通过法兰连接，变压器升高座（1-2）与气体绝缘套管（1-1）在连接处密封安装有锥型绝缘子（1-8），在变压器升高座（1-2）内腔，绝缘隔离支撑与锥型绝缘子（1-8）之间形成有隔离缓冲气室（1-3）；隔离缓冲气室（1-3）和气体绝缘套管（1-1）的套管主绝缘气室（1-6）中均填充绝缘气体；气体绝缘套管（1-1）和变压器升高座（1-2）内设置有中心导体（1-9），中心导体（1-9）与锥型绝缘子（1-8）以及与绝缘隔离支撑之间均密封连接；气体绝缘套管（1-1）内部装有同心筒型金属屏蔽电极（1-10）；气体绝缘套管（1-1）的远离所述变压器升高座（1-2）的端部安装有屏蔽环（1-4）；隔离缓冲气室（1-3）中的气压等于气体绝缘套管（1-1）中的气压；当气体绝缘套管（1-1）内部放电导致气体绝缘套管（1-1）侧的锥型绝缘子（1-8）损坏时，则变压器侧的绝缘隔离支撑能够阻挡变压器油流入隔离缓冲气室中，同时阻挡气体绝缘套管（1-1）内的气体进入变压器内部；绝缘隔离支撑为盆式绝缘子、板式绝缘子、锥型绝缘子或绝缘栅；所述变压器类部件为变压器或电抗器。

全文数据：一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管技术领域本发明属于超特高压交、直流输电设备的电器绝缘结构设计与优化设计领域，具体涉及一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管。背景技术套管故障是引起变压器发生火灾的重要原因之一，尽管变压器类套管发生火灾的概率较低，但一旦因某种原因起火，往往对变压器造成较大毁坏，甚至引起邻近变压器和其他电气设备损坏，严重危害变电站安全稳定运行。在以往的变压器火灾事故案例中，套管拉杆系统放电、套管下瓷套放电、升高座内出线装置放电均是典型的放电来源，这些部位一旦发生绝缘击穿或闪络，放电产生的高能电弧使局部油温骤然上升，形成油蒸汽及裂解出可燃性气体氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，大量气体形成的压力波会造成油浸纸套管下瓷套爆裂或升高座密封结构破裂，变压器油从套管法兰或升高座法兰部位喷出，遇到外部有氧环境后分解的可燃气体和油蒸汽会点燃并持续燃烧，导致火灾发展扩大，火势将蔓延至变压器其他部位。可见，绝缘破坏和机械缺陷的联合作用可能导致套管剧烈爆炸，产生的巨大能量引发高危险性火灾，严重影响电力系统的安全性与靠性。发明内容本发明的目的是为了解决现有设计存在的问题，提供了一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，该套管在设计中引入了隔离缓冲气室，当套管内部放电导致套管侧锥型绝缘子绝缘隔离支撑损坏时，则变压器侧的绝缘隔离支撑能够有效阻挡变压器油流入气室，同时阻挡套管内的气体进入变压器内部，减小电弧引燃变压器油的可能性，降低因套管内部放电导致套管及变压器爆炸的几率，从而提高超特高压交、直流套管及变压器在运行中的安全性与可靠性。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，包括气体绝缘套管以及与变压器类部件相连的变压器升高座，变压器升高座的第一端用于与变压器类部件连接，变压器升高座的第一端密封安装有绝缘隔离支撑，绝缘隔离支撑与变压器类部件之间能够形成变压器出线油室；变压器升高座的第二端与气体绝缘套管通过法兰连接，变压器升高座与气体绝缘套管在连接处密封安装有锥型绝缘子，在变压器升高座内腔，绝缘隔离支撑与锥型绝缘子之间形成有隔离缓冲气室；隔离缓冲气室和气体绝缘套管的套管主绝缘气室中均填充绝缘气体；气体绝缘套管和变压器升高座内设置有中心导体，中心导体与锥型绝缘子以及与绝缘隔离支撑之间均密封连接；气体绝缘套管内部装有同心筒型金属屏蔽电极；气体绝缘套管的端部安装有屏蔽环。气体绝缘套管的外绝缘为空心复合瓷绝缘子。所述绝缘气体优选为SF6绝缘气体或其他环保型绝缘气体，如CO2、N2、PFC气体、CF3I气体、C4F7N气体或C5F10O气体等。绝缘隔离支撑为盆式绝缘子、板式绝缘子、锥型绝缘子或绝缘栅，这些绝缘隔离支撑为具有绝缘、密封和机械支撑特性的绝缘隔离支撑。同心筒型金属屏蔽筒型电极包括至少一组高压电极和接地电极，接地电极与接地法兰连接，高压电极的两端分别与接地电极上对应的端部通过若干绝缘棒相互连接并固定。隔离缓冲气室中的气压等于气体绝缘套管中的气压。所述变压器类部件为变压器、换流变压器或电抗器。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，相比于传统的变压器类套管有如下优点：第一代变压器类套管通常为油浸纸套管，该类套管尽管在多年的运行中表现稳定，但仍然存在易受潮、易泄漏的问题；另一方面，当套管内部发生放电时，套管容易发生爆炸并形成大规模火灾，对电力系统的安全稳定运行造成极大的威胁。第二代套管为胶浸纸套管，该类套管介质损耗和局放性能可与油浸纸套管媲美，同时体积小、重量轻、憎水性好、耐污能力强、易维护等优点；然而，该类套管设备投资大、制造成本较高，对生产条件、制造工艺等要求较高；此外，随着输送容量的不断提升，胶渍纸套管的发热与散热问题解决难度较大。本发明的具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管通过锥型绝缘子和绝缘隔离支撑将整个套管分为了变压器出线油室、隔离缓冲气室以及套管主绝缘气室，隔离缓冲气室和气体绝缘套管的套管主绝缘气室中均填充绝缘气体；首先一点，该套管具有重量轻的特点；其次，该套管在设计中引入了隔离缓冲气室，当套管内部放电导致套管侧的锥型绝缘子损坏时，则变压器侧的绝缘隔离支撑能够有效阻挡变压器油流入隔离缓冲气室中，同时阻挡套管内的气体进入变压器内部，减小电弧引燃变压器油导致套管与变压器燃烧和爆炸的可能性，降低因套管内部放电导致套管及变压器爆炸的几率，从而提高超特高压交、直流套管及变压器在运行中的安全性与可靠性，因此本发明的具有套管可靠性高、成本较低、安装维护方便的特点，不存在自燃爆炸和散热困难等问题，具有良好的发展和应用前景。附图说明图1为本发明一实施例的具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管的结构剖面示意图。图2为本发明另一实施例的具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管的结构剖面示意图。图3为本发明图1所示实施例下部的结构示意图。图4为本发明具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管中采用的双层金属屏蔽筒型电极结构示意图。图中，1-1-气体绝缘套管，1-2-变压器升高座，1-3-隔离缓冲气室，1-4-屏蔽环，1-5-变压器出线油室，1-6-套管主绝缘气室，1-7-绝缘栅，1-8-锥型绝缘子，1-9-中心导体，1-10-同心筒型金属屏蔽电极，1-11-空心复合绝缘子，3-1-高压电极，3-2-接地电极，3-3-绝缘棒，1-12-盆式绝缘子。具体实施方式以下结合附图对本发明做出进一步的说明。如图1至图3所示，本发明的具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，包括气体绝缘套管1-1以及与变压器类部件相连的变压器升高座1-2，变压器升高座1-2为拐脖状，变压器升高座1-2的第一端即图中所示的下端左侧端口用于与变压器类部件连接，变压器升高座1-2的第一端密封安装有绝缘隔离支撑，绝缘隔离支撑与变压器类部件之间能够形成变压器出线油室1-5；变压器升高座1-2的第二端即图中所示向上的一端与气体绝缘套管1-1通过法兰连接，变压器升高座1-2与气体绝缘套管1-1在它们的连接处密封安装有锥型绝缘子1-8，在变压器升高座1-2内腔，绝缘隔离支撑与锥型绝缘子1-8之间形成隔离缓冲气室1-3；隔离缓冲气室1-3和气体绝缘套管1-1的套管主绝缘气室1-6中均填充绝缘气体；气体绝缘套管1-1和变压器升高座1-2内设置有中心导体1-9，中心导体1-9与锥型绝缘子1-8以及与绝缘隔离支撑之间均密封连接；气体绝缘套管1-1内部装有同心筒型金属屏蔽电极1-10；气体绝缘套管1-1的端部安装有屏蔽环1-4。作为本发明优选的实施方案，气体绝缘套管1-1的外绝缘为空心复合瓷绝缘子1-11；绝缘气体优选SF6绝缘气体，或其他环保型绝缘气体，如CO2、N2、PFC气体、CF3I气体、C4F7N气体或C5F10O气体等。绝缘隔离支撑为盆式绝缘子、板式绝缘子、锥型绝缘子或绝缘栅。隔离缓冲气室1-3中的气压等于气体绝缘套管1-1中的气压。变压器类部件为变压器、换流变压器或电抗器。本发明所述的具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管优选但不限用于交流变压器进、出线套管，换流变压器网侧套管。本发明所述的隔离缓冲气室及两端的绝缘隔离支撑可以根据套管电压等级、运行条件进行结构、排列方式和数量的调整，适用范围广泛。参照图4，本发明采用的同心筒型金属屏蔽筒型电极1-10包括至少一组高压电极3-1和接地电极3-2，接地电极3-2与接地法兰连接，高压电极3-1的两端分别与接地电极3-2上对应的端部通过若干绝缘棒3-3相互连接并固定。本发明的具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管中，变压器升高座1-2内部使用2个绝缘隔离支撑，形成隔离缓冲气室1-3、变压器出线油室1-5、套管主绝缘气室1-6。绝缘隔离支撑位于变压器出线油室1-5与隔离缓冲气室1-3之间，起油-气隔离作用；锥型绝缘子1-8位于套管主绝缘气室1-6与隔离缓冲气室1-3之间，起气-气隔离作用。相对于现有技术，本发明的优点在于：在气体绝缘套管与变压器的连接部分引入隔离缓冲气室，当套管内部产生放电导致套管侧绝缘隔离支撑破坏时，变压器侧绝缘隔离支撑能够阻挡气体进入变压器内部，同时能够阻挡变压器油进入故障套管内部，有效减小了套管变压器油燃烧的可能性，从而降低套管爆炸的机率，提高超特高压气体绝缘变压器类套管的可靠性。

权利要求：1.一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，其特征在于，包括气体绝缘套管1-1以及与变压器类部件相连的变压器升高座1-2，变压器升高座1-2的第一端用于与变压器类部件连接，变压器升高座1-2的第一端密封安装有绝缘隔离支撑，绝缘隔离支撑与变压器类部件之间能够形成变压器出线油室1-5；变压器升高座1-2的第二端与气体绝缘套管1-1通过法兰连接，变压器升高座1-2与气体绝缘套管1-1在连接处密封安装有锥型绝缘子1-8，在变压器升高座1-2内腔，绝缘隔离支撑与锥型绝缘子1-8之间形成有隔离缓冲气室1-3；隔离缓冲气室1-3和气体绝缘套管1-1的套管主绝缘气室1-6中均填充绝缘气体；气体绝缘套管1-1和变压器升高座1-2内设置有中心导体1-9，中心导体1-9与锥型绝缘子1-8以及与绝缘隔离支撑之间均密封连接；气体绝缘套管1-1内部装有同心筒型金属屏蔽电极1-10；气体绝缘套管1-1的端部安装有屏蔽环1-4。2.根据权利要求1所述的一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，其特征在于，气体绝缘套管1-1的外绝缘为空心复合瓷绝缘子1-11。3.根据权利要求1所述的一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，其特征在于，所述绝缘气体采用SF6绝缘气体、CO2、N2、PFC气体、CF3I气体、C4F7N气体或C5F10O气体。4.根据权利要求1所述的一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，其特征在于，绝缘隔离支撑为盆式绝缘子、板式绝缘子、锥型绝缘子或绝缘栅。5.根据权利要求1所述的一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，其特征在于，同心筒型金属屏蔽筒型电极1-10包括至少一组高压电极3-1和接地电极3-2，接地电极3-2与接地法兰连接，高压电极3-1的两端分别与接地电极3-2上对应的端部通过若干绝缘棒3-3相互连接并固定。6.根据权利要求1所述的一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，其特征在于，隔离缓冲气室1-3中的气压等于气体绝缘套管1-1中的气压。7.根据权利要求1所述的一种具有缓冲气室的超特高压气体绝缘变压器类防爆套管，其特征在于，所述变压器类部件为变压器、换流变压器或电抗器。

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