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1. CN103795017 - Gas-insulated power transmission line

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[ ZH ]
气体绝缘输电线路


技术领域
本发明涉及一种高压输电用气体绝缘输电线路,具体涉及一种气体绝 缘输电线路的壳体结构。
背景技术
目前传统的输电方式主要由架空线路和电缆线路构成,架空线路存在 着线损大、易受环境气候因素影响,消耗大量空间和土地资源等缺陷,而 电缆线路虽然可应用于城市地下输电,但其同样存在着线损大、电容电流 大的问题,且目前电缆线路的截面积几乎已达技术和经济的极限,载流量 受到限制,还必须配以无功补偿装置和冷却系统。
近年,根据特殊气候地理环境要求或者城市地下输电发展需求,产生 了气体绝缘输电线路(GIL:Gas Insulated Line),是一种采用绝缘气体绝缘、 外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备。气体绝缘输电线路 的特性与架空线路相似,无绝缘老化的问题,损耗低,安全防护性好,占 地空间小,在大容量长距离输电方面具有优势。由于GIL为管道封闭结构, 通常可采用直埋敷设、户外架设和隧道安装。因此对于不同的自然环境, 安装十分灵活。与电缆和架空线相比,导体和外壳界面积大,电阻小,因 而损耗显得相对较小。此外,电容要比电缆小,即使长距离输电也无需无 功补偿和冷却系统,运行成本大大降低。
然而,气体绝缘输电线路存在的问题是一次设备投资较大,尽管在大 容量高电压输送中,其投资低于电缆线路,但较高的铝合金等材料成本还 是制约了其发展和推广应用。虽然通过发展直埋气体绝缘输电线路可以大 大降低施工成本,但金属材质外壳直接与土壤接触存在着腐蚀性问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种气体绝缘输电线路, 能够在保证壳体强度的同时,大大降低材料成本。
为实现上述发明目的,本发明所采用的技术手段如下:一种气体绝缘 输电线路,包括若干连接的管道单元,各管道单元包括壳体、安装在所述 壳体内的导体,以及设置在所述壳体和所述导体之间的绝缘气体,其中, 所述壳体包括金属层和复合材料层,所述金属层构成金属管,所述复合材 料层构成复合管。
进一步地,所述复合管位于金属管的外部。
进一步地,所述复合管由浸渍基体材料的玻璃纤维纱缠绕成型。
进一步地,所述复合管直接在所述金属管的外部缠绕成型。
进一步地,所述复合管是在外部缠绕成型后,再安装在所述金属管的 外部。
进一步地,所述复合管位于所述金属管的内部。
进一步地,所述复合管和所述金属管之间设置偶联剂。通过所述偶联 剂的作用,使所述复合材料层和所述金属层更好的结合在一起,大大提高 所述复合管与所述金属管的连接强度。
进一步地,所述金属管与所述复合管接合的表面进行粗糙度处理。通 过进行粗糙度处理,可以提高所述复合管和所述金属管之间的接合摩擦 力,从而进一步地提高两者的结合强度。
进一步地,所述粗糙度处理为喷砂或表面纹理处理工艺。
进一步地,所述金属管的至少一端安装有法兰,所述复合管是在所述 法兰焊接至所述金属管之后,在所述金属管上缠绕成型。所述法兰与所述 金属管焊接时,产生大量的热量,使焊接温度过高。将所述复合管在焊接 后设置,从而避免因焊接而受到损伤。
通过将占成本构成40%以上的金属壳体用经济性的复合管和金属管 混合结构加以替代,可使气体绝缘输电线路的整体成本下降20%以上。从 而使得在输电容量大于1000MVA时,气体绝缘输电线路就可比电缆线路 具备经济性优势,具有应用于城市地下输电的前景。
附图说明
本发明的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过下面结合 附图的描述得到更好地理解,其中,相同的参考标记标识相同的元件:
图1是根据本发明实施方式气体绝缘输电线路的管道单元的剖视图;
图2是图1中所示管道单元壳体的局部放大图。
具体实施方式
根据要求,这里将披露本发明的具体实施方式。然而,应当理解的是, 这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已,其可体现为各种形 式。因此,这里披露的具体细节不被认为是限制性的,而仅仅是作为权利 要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式 不同地应用本发明的代表性的基础,包括采用这里所披露的各种特征并结 合这里可能没有明确披露的特征。
如图1所示,为本发明实施方式气体绝缘输电线路若干管道单元的其 中一个管道单元100,其包括壳体1、安装在壳体1内的导体2,以及设置 在壳体1和导体2之间的绝缘气体3。壳体1的两端分别安装有法兰4, 导体2的两端分别通过盆式绝缘子5支撑。法兰4与相对应的盆式绝缘子 5通过连接件6固定后,使导体2同轴地固定在壳体1内,并形成填充绝 缘气体3的密闭空间。
导体2采用导电性能高的铝合金材料,作用是传输电流,其外径根据 具体的电压等级等参数要求来定。盆式绝缘子5的材料为环氧树脂,用于 形成容纳绝缘气体3的密闭空间,同时支撑导体2并保持导体2与壳体1 同心。绝缘气体3可选用SF6气体或SF6-N2混合气体,内部发生电弧时, 不会爆炸和燃烧,有利于防火。本实施方式中,绝缘气体3选用SF6气体。
结合图2所示,壳体1具体包括金属层11和复合材料层12,金属层 11构成金属管13,复合材料层12构成复合管14。金属管13和复合管14 配接后,使壳体1成为双层复合结构,大大降低成本。
本实施方式中,金属管13通过铝合金材质的薄片卷制焊接而成,厚 度根据电压等级和电流大小等参数要求来定。复合管14设置在金属管13 的外部,由浸渍基体材料的玻璃纤维纱直接在金属管13的外壁缠绕成型。
复合管14由作为增强材料的玻璃纤维纱和基体材料复合而成。基体 材料可以为环氧树脂,乙烯基酯树脂,或者是聚氨酯树脂。在本实方式中, 基体材料为环氧树脂。在复合管14的成型过程中,环氧树脂胶液会和玻 璃纤维纱经过一系列物理化学变化,形成环氧树脂固化物。同时,该环氧 树脂固化物在环氧树脂胶液与玻璃纤维纱之间形成结构和性能优越的界 面层,该界面层把玻璃纤维纱与环氧树脂胶结合成一个整体,使得由该环 氧树脂与玻璃纤维纱制成的复合管14具有良好的机械性能和电气性能, 从而满足壳体1的整体强度需求。
具体加工复合管14时,先将金属管13固定至缠绕芯模上,并贴合紧 密;然后在金属管13的外表面缠绕浸渍过基体材料的玻璃纤维纱,并增 加至预定的厚度;接着进行脱模,最后进行车削,即完成加工。
为了提高复合管14和金属管13之间的接合摩擦力,进一步地提高两 者的结合强度。金属管13与复合管14接合的表面进行粗糙度处理。粗糙 度处理通常为喷砂或表面纹理处理工艺,本实施方式中是直接在金属管13 的外表面进行喷砂处理。
另外,本实施方式中,复合管14和金属管13之间还设置偶联剂,即 在缠绕前将偶联剂涂覆在金属管13的外表面。通过偶联剂的作用,使复 合材料层12和金属层11更好的结合在一起,大大提高复合管14与金属 管13之间的连接强度。
特别地,本实施方式中,复合管14是在将法兰4焊接至金属管13之 后,然后在金属管13上缠绕成型。法兰4与金属管13焊接时,产生大量 的热量,使焊接温度过高。将复合管14在焊接后设置,从而可避免因焊 接而受到损伤。
需要指出,本发明并不限于上述实施方式中的具体结构,其中,复合 管14也可以设置在金属管13的内部;复合管14可以单独地在缠绕芯棒 上缠绕并加工成型后,然后再安装在金属管13的外部或内部;金属管13 的材质也可以是铝、铁或其它金属,也可以通过整体成型工艺加工一体成 型,而无需焊接。
本发明的气体绝缘输电线路,其壳体包括复合管和金属管,能够使整 体成本大大降低,同时可利用其重量轻、耐腐蚀性强的优点大规模应用于 城市地下输电系统,充分发挥经济和社会效益。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上,然而可以理解,在本发明 的创作思想下,本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改 进,包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合,明显地包括这些特 征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内,并 落入本发明权利要求的保护范围。