专利名称：一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高电压输电线路与绝缘技术领域，具体涉及一种用于特高压交直 流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置。
背景技术：
气体绝缘金属封闭输电线路(GIL:Gas Insulated Metal Enclosed Transmission Line)作为一种采用SF6气体或SF6和N2混合气体绝缘、外壳与导杆同轴布置的新型输电 线路，具有输电容量大、占地少、可靠性高、免维护、寿命长、与环境相互影响小等优点。该技 术的研发始于20世纪60年代，目的是实现与架空输电线路输电容量相当的地下输电线路。 美国 CGIT Systems. Inc.公司的前身 High Voltage Power Corporation 公司 1972 年在美 国新泽西州Hudson电厂安装了世界上首个GIL，迄今仍在可靠运行。高压输电线的绝大多数段落采用架空线路形式，但由于变电站(包括换流站)位 置、线路沿途地形、线路用地等方面的原因，对输电线路走廊选取、设计也提出了更高的要 求。GIL技术上的优势，使其替代架空线路或高压电缆后可解决特殊气候、特殊环境和特 殊地段的输电线路架设问题，通过合理规划和设计，不仅可以大大减少系统造价，而且可以 提高系统可靠性。据IEEE/PES变电站委员会GIS(气体绝缘金属封闭组合电器)分委会 2004年的统计，全世界的73-1200kV气体绝缘输电线路总长约198km。截止目前为止，全世 界范围内应用的GIL都为交流GIL，尚未见直流GIL的应用报道，特高压交流GIL也只有美 国CGIT Systems. Inc.公司有成型的产品。近年来，特高压交流和特高压直流输电工程的 迅速发展，对特高压交流和特高压直流GIL的应用提出了要求。为合理设计特高压交直流 GIL的绝缘尺寸，优化绝缘子的外形和结构参数，并对设计的特高压交流和特高压直流GIL 线路进行高电压和大电流下的带电考核，需要研制出可以用于特高压交直流GIL单元段高 电压和大电流带电考核、特高压交直流下GIL大尺寸同轴圆柱SF6间隙绝缘特性试验、以及 特高压交直流GIL用绝缘子闪络特性试验的装置。为研究SF6气体绝缘特性和设计绝缘性能优异的交直流气体绝缘金属封闭组合电 器(GIS =Gas Insulated Switchgear)和交流GIL，国内外多家相关研究机构和电力公司设 计了用于SF6气体绝缘试验的容器或装置，但这些试验装置或容器都存在不足之处，无法满 足特高压交直流GIL的带电考核和相关试验研究的需要。如德国慕尼黑大学W. Boeck研究 小组设计的直径2m，长5m的大型立式SF6气体绝缘试验容器，总体积为17m3，该装置只能进 行GIL相关电极间隙和绝缘子的试验研究，无法与GIL单元段对接进行带电考核。日本关西 电力公司则直接采用未改进的GIS母线段进行GIL和GIS用绝缘子闪络特性试验，但该装 置采用一端引入高电压的结构，无法对GIL单元段进行大电流的考核。美国麻省理工技术 学院的研究者设计了同轴水平放置的SF6绝缘试验装置，可以进行同轴圆柱SF6气体间隙绝 缘特性试验，但无法安放盆式绝缘子并进行相关试验；由于该装置采用静电加速器产生直 流高压的形式，虽然能对特高压直流GIL单元段高电压下的带电考核，但无法对特高压交流GIL单元段进行高电压下的带电考核，同时该装置一端引入高电压的结构，也无法对特 高压交直流GIL单元段进行大电流的考核。申请号为200810112990. 2的中国发明专利公 开了一种用于直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的试验研究装置，该装置可以用于SF6 气体间隙绝缘特性、绝缘子沿面闪络特性、以及金属导电微粒试验，但是这种一端引入高电 压的结构无法进行GIL单元段的电流考核，且由于装置尺寸小，高压套管能够耐受的电压 等级低，无法进行特高压交直流下大尺寸同轴圆柱SF6气体间隙和特高压交直流GIL用绝 缘子的试验研究。综上所述，目前国内外没有可以同时满足特高压交流和特高压直流GIL单元段高 电压大电流下带电考核，特高压交流和特高压直流GIL用大尺寸同轴圆柱SF6气体间隙绝 缘特性试验，特高压交流和特高压直流GIL用支柱绝缘子和盆式绝缘子闪络特性试验的装 置。现有的试验装置有的仅能用于SF6气体间隙绝缘特性和绝缘子闪络特性的试验，不能用 于GIL单元段的带电考核；有的仅能用于GIL单元段高电压下的带电考核不能用于GIL大 电流下的带电考核；有的电压能够耐受的电压等级低无法满足特高压交直流GIL大尺寸同 轴圆柱SF6气体间隙绝缘特性和相关大尺寸绝缘子闪络特性试验的研究。而本实用新型的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置能够克服上 述不足，很好地满足了特高压交直流GIL高电压和大电流下带电考核和基础研究的需要。

实用新型内容为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于特高压交直流气体绝缘金 属封闭输电线路试验装置，该装置可对安装在其上的特高压交流和特高压直流GIL单元段 进行高电压和大电流的带电考核和基础试验。特高压交流和特高压直流GIL在特高压交流和特高压直流工程中有着广泛的应 用前景，但在设计和研制特高压交流和特高压直流GIL时，绝缘尺寸和临界场强设计值的 提出，需要对长间隙SF6气体和大尺寸绝缘子在特高压交流和特高压直流下的绝缘特性及 其影响因素进行基础研究；新研制出来的特高压交流GIL和特高压直流GIL线段单元在入 网运行前，需要对其高电压和大电流的长期带电考核。为此，本实用新型提出了一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路的试 验装置，该装置包括两个竖直放置的高电压大电流引入单元和安装在引入单元之间的各水 平单元筒，所述每个引入单元均包括高压均压环、高压接线端、硅橡胶复合绝缘子高压套管 和塔型筒，所述水平单元筒由同轴设置的高压中间导杆和接地外壳组成，该装置中设有三 个盆式绝缘子将整个装置分隔成四个独立的气室单元，各气室单元上均设有充放气阀门， 每个充放气阀门上均设有密度计。 其中，所述水平单元筒的数量为4个，S卩1号水平单元筒、2号水平单元筒、3号水 平单元筒和4号水平单元筒。其中，所述2号水平单元筒采用特高压交流GIL单元段或特高压直流GIL单元段 进行替代，用于特高压交流GIL单元段或特高压直流GIL单元段的高电压和大电流带电考核。。其中，所述2号水平单元筒内安装试验用同轴圆柱电极，并在2号水平单元筒的一 端安装上装置端盖后，用于特高压交直流下大尺寸同轴圆柱电极SF6气体间隙绝缘试验。[0013] 其中，所述试验用同轴圆柱电极包括试验用外壳电极和试验用中间导杆电极，所 述试验用外壳电极通过可调式定位杆固定在2号水平单元筒内；所述试验用中间导杆电极 通过支柱绝缘子固定在2号水平单元筒内。其中，所述2号水平单元筒内安装一试验用支柱绝缘子和试验用盆式绝缘子，并 在2号水平单元筒的一端安装上装置端盖后，用于特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试 验。其中，所述密度计为带温度补偿的SF6气体密度计。本实用新型的有益效果在于1、本实用新型所述的用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置采 用两端高电压和大电流引入端的设计，能对安装在其上的特高压交流和特高压直流GIL单 元段进行大电流的带电考核，能够满足特高压交流和特高压直流GIL的基础研究和带电考 核的需要；2.本实用新型在安装上试验用同轴圆柱电极或者试验用支柱绝缘子和盆式绝缘 子，可以用于特高压交直流下大尺寸同轴圆柱电极SF6气体间隙绝缘试验或特高压交直流 GIL用绝缘子绝缘性能试验。3.本装置的硅橡胶复合绝缘子高压套管能引入667kV以上交流相电压和士SOOkV 以上正负极性直流电压，因此可以用于针对特高压交直流GIL大尺寸同轴圆柱SF6气体间 隙、特高压交直流GIL用绝缘子和GIL单元段进行全电压和大电流下的试验和带电考核。

图1为本实用新型的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置的总体 结构示意图(此结构可直接用于特高压交流和特高压直流GIL单元段大高电压及大电流的 带电考核)；图2为本实用新型的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置用于大 尺寸同轴圆柱SF6气体间隙绝缘试验时的结构示意图；图3为本实用新型的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置用于特 高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验时的结构示意图；其中，1-1号高压均压环，2-2号高压均压环，3-1号高压接线端，4_2号高压接线 端，5-1号硅橡胶复合绝缘子高压套管，6-2号硅橡胶复合绝缘子高压套管，7-1号塔型筒， 8-2号塔型筒，9-1号盆式绝缘子，10-2号盆式绝缘子，11-3号盆式绝缘子，12-高压中间导 杆，13-接地外壳，14-1号支柱绝缘子，15-1号水平单元筒，16-2号水平单元筒，17-3号水平 单元筒，18-4号水平单元筒，19-支撑座连接端，20-装置支撑座，21-2号支柱绝缘子，22-3 号支柱绝缘子，23-试验用外壳电极，24-试验用中间导杆电极，25-可调式定位杆，26-试验 用支柱绝缘子，27-试验用盆式绝缘子。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试 验装置作进一步详细的说明。实施例1[0026] 如图1所示，本实用新型的试验装置包括该装置包括两个竖直放置的高电压大电 流引入单元和安装在引入单元之间的各水平单元筒。左侧的高电压和大电流引入单元包 括由上至下设置的1号高压均压环1、1号高压接线端3、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管5 和1号塔型筒7，所述1号硅橡胶符复合绝缘子套管5可以引入667kV以上交流相电压和 士SOOkV以上正负极性直流电压；右侧的的高电压和大电流引入单元包括由上至下设置的 2号高压均压环2、2号高压接线端4、2号硅橡胶复合绝缘子高压套管6和2号塔型筒8，所 述2号硅橡胶复合绝缘子套管6可以引入667kV以上交流相电压和士SOOkV以上正负极性 直流电压；两个高电压和大电流引入单元的下部之间安装有通过法兰相互连接的四个水平 单元筒1号水平单元筒15、2号水平单元筒16、3号水平单元筒17和4号水平单元筒18， 所述1 4号水平单元筒由高压中间导杆12和接地外壳13组成，每个水平单元筒上都有 预留的支撑座连接端19，根据安装需要可以在支撑座连接端19上安装装置支撑座20 ；该装 置中设有三个盆式绝缘子1号盆式绝缘子9、2号盆式绝缘子10和3号盆式绝缘子11将整 个装置分隔成四个独立的气室单元，每个气室单元上均设有充放气阀门，每个充放气阀门 上均设有带温度补偿的SF6气体密度计；所述1号盆式绝缘子9安装在1号水平单元筒15 与1号塔型筒7的连接处，所述2号盆式绝缘子10安装在4号单元筒18中，所述3号盆式 绝缘子11安装在4号水平单元筒18与2号塔型筒8的连接处，所述1号水平单元筒15中 还装有一个1号支柱绝缘子14。若将2号水平单元筒16用特高压交流GIL单元段或特高压直流GIL试验段替代， 则在1号高压接线端3或2号高压接线端4施加特高压交流电压或特高压直流电压时，就 可以进行GIL单元段的高电压下的带电考核试验；所述特高压交流GIL单元段和特高压直 流GIL试验段采用本领域技术人员所公知的现有技术，即包括高压中间导杆和接地外壳 制成的圆筒状结构。把1号高压接线端3和2号高压接线端4同时接到特高压交流或特高 压直流大电流回路中时，可以进行GIL单元段的大电流下的带电考核试验。实施例2本例所述试验装置的结构和连接方式基本同实施例1，唯有不同的在于如图2所示，拆除2号水平单元筒16内的高压中间导杆，在2号水平单元筒16内 安装2号支柱绝缘子21和3号支柱绝缘子22，试验用中间导杆电极24固定在2号支柱绝 缘子21和3号支柱绝缘子22上，试验用外壳电极23通过三个呈120°对称分布的与装置 外壳采用密封圈连接的可调式定位杆25固定，通过调节定位杆25可以保证试验用外壳电 极23和试验用中间导杆电极24同轴布置，可调式定位杆25带有标准刻度，通过滑动可以 改变与装置外壳的相对位置。该种结构的试验装置可用于特高压交直流下大尺寸同轴圆柱 电极SF6气体间隙绝缘试验。 本装置的2号水平单元筒单元为试验筒单元，试验用中间导杆电极24采用2号支 柱绝缘子21和3号支柱绝缘子22支撑，试验用外壳电极23采用三个密封的可调式定位杆 28，可以保证不同尺寸的试验用同外壳电极和试验用中间导杆电极同轴布置，而且不会发 生气体泄漏，可调式定位杆上标有刻度，可以通过滑动其位置进行准确调节。 实施例3本例所述试验装置的结构和连接方式基本同实施例1，唯有不同的在于如图3所示，在2号水平单元筒16内的高压中间导杆上安装一试验用支柱绝缘子26， 在3号水平单元筒17内、与2号水平单元筒的连接处安装一试验用盆式绝缘子27。该 种结构的试验装置可用于特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验。 上面通过特别的实施例内容描述了本实用新型，但是本领域技术人员还可意识到 变型和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此， 可以理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本实用新型中，本实用新型的范 围仅仅被附上的专利权利要求书及其同等物限制。
权利要求一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路的试验装置，其特征在于该装置包括两个竖直放置的高电压大电流引入单元和安装在引入单元之间的各水平单元筒，所述每个引入单元均包括高压均压环、高压接线端、硅橡胶复合绝缘子高压套管和塔型筒，所述水平单元筒由同轴设置的高压中间导杆和接地外壳组成，该装置中设有三个盆式绝缘子将整个装置分隔成四个独立的气室单元，各气室单元上均设有充放气阀门，每个充放气阀门上均设有密度计。
2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于所述水平单元筒的数量为4个，即1号 水平单元筒、2号水平单元筒、3号水平单元筒和4号水平单元筒。
3.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于所述2号水平单元筒采用特高压交流 GIL单元段或特高压直流GIL单元段进行替代，用于特高压交流GIL单元段或特高压直流 GIL单元段的高电压和大电流带电考核。
4.如权利要求2或3所述的试验装置，其特征在于所述2号水平单元筒内安装试验 用同轴圆柱电极，并在2号水平单元筒的一端安装上装置端盖后，用于特高压交直流下大 尺寸同轴圆柱电极SF6气体间隙绝缘试验。
5.如权利要求4所述的试验装置，其特征在于所述试验用同轴圆柱电极包括试验用 外壳电极和试验用中间导杆电极，所述试验用外壳电极通过可调式定位杆固定在2号水平 单元筒内；所述试验用中间导杆电极通过支柱绝缘子固定在2号水平单元筒内。
6.如权利要求2或3所述的试验装置，其特征在于所述2号水平单元筒内安装一试 验用支柱绝缘子和试验用盆式绝缘子，并在2号水平单元筒的一端安装上装置端盖后，用 于特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验。
7.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于所述密度计为带温度补偿的SF6气体密 度计。
专利摘要本实用新型涉及一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置，包括两个竖直放置的高电压大电流引入单元和安装在引入单元之间的各水平单元筒，所述每个引入单元均包括高压均压环、高压接线端、硅橡胶复合绝缘子高压套管和塔型筒，所述水平单元筒由同轴设置的高压中间导杆和接地外壳组成，该装置中设有三个盆式绝缘子将整个装置分隔成四个独立的气室单元，各气室单元上均设有充放气阀门，每个充放气阀门上均设有密度计。该装置可在特高压交流和特高压直流GIL单元段高电压大电流下进行带电考核，能够满足特高压交流和特高压直流GIL的基础试验研究和带电考核的需要。
文档编号G01R31/12GK201562024SQ20092027770
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者张友鹏, 李金忠, 汤浩, 范建斌, 谭盛武, 钟建英, 韩书谟 申请人:中国电力科学研究院