一种导电杆及高压套管的制作方法

1.本发明涉及高压输电技术领域，尤其涉及一种导电杆及高压套管。


背景技术：

2.随着我国特高压输电技术的不断发展，输电容量的需求不断增大，高压输电设备的电压电流等级要求也不断提高。因此，高压输电设备需要承受着高电压、大电流以及强机械负荷的叠加作用，其内部存在很高的电、热以及机械应力。过高的电应力以及热损耗，严重制约了高压输电设备在高压工程的应用。
3.高压套管作为高压电力行业中常用的重要设备，其包括绝缘套和位于绝缘套内部的导电杆，由于其内部的导电杆需要承受较大的电流，高压套管内部的散热问题尤为突出。大部分高压套管绝缘失效是因为套管内部温度过高而导致其绝缘材料热膨胀引起的。绝缘套内部温度过高的根本原因是导电杆在传导电流的过程中产生热量，且其产生的热量无法有效的散出，从而导致热量在绝缘套内部堆积。为了解决这一问题，目前采用的方法是增大导电杆的截面积，增大导电杆的直径和厚度，以减少导电杆的电阻，降低导电杆的发热量。但是，由于导电杆体积的增大，使得高压套管整体的体积也会因此而增大，重量也会随之增大。同时，外部的绝缘套因为导电杆重量的增大，需要承受的载荷也会增大，影响其抗震效果。


技术实现要素：

4.本发明提供一种导电杆及高压套管，在不增大导电杆直径和厚度的前提下，对导电杆进行高效的散热和冷却。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一方面，本发明实施例提供了一种导电杆，导电杆的第一端设有进水口和出水口，导电杆上设有进水通道和出水通道，进水通道和出水通道的延伸方向与导电杆的轴线方向平行；进水通道的第一端与进水口连通，出水通道的第一端与出水口连通。进水通道的第二端与出水通道的第二端延伸至导电杆的第二端的内侧并相互连通。
7.本发明实施例提供的导电杆，在其内部设有进水通道和出水通道，在导电杆的第二端的内侧，进水通道的第二端与出水通道的第二端相互连通；在导电杆的第一端，进水通道和进水口连通，出水通道和出水口连通。这样，导电杆的内部形成了具有一定流向的水流通道，使得冷却水能够在导电杆的内部进行流动。通过循环流动的冷却水将导电杆产生的热量带出，可以确保导电杆的温度保持在一个合理的范围内。因此，本发明实施例提供的导电杆，能够在不增大导电杆的直径和体积的前提下，利用导电杆内部的进水通道和出水通道，对导电杆进行高效的散热和冷却，进而可以降低高压套管的制造成本及其自身的重量，从而减小绝缘套的载荷，提高高压套管整体的抗震能力。
8.进一步地，进水通道位于导电杆的轴线上，出水通道位于进水通道和导电杆的周壁之间。
9.进一步地，出水通道可以为多个。
10.进一步地，以进水通道为中心，多个出水通道环形阵列分布于进水通道的外围。
11.进一步地，导电杆的第二端的内侧设有第一空腔，进水通道的第二端与出水通道的第二端通过第一空腔连通。
12.进一步地，导电杆的第一端的内侧设有第二空腔，第二空腔与出水通道的第二端连通，且第二空腔与出水口连通。
13.进一步地，进水口的进水方向与导电杆的轴线方向平行，出水口的出水方向与导电杆的径向方向平行。
14.进一步地，进水口的内径大于进水通道的内径，出水通道的内径大于出水通道的内径。
15.进一步地，导电杆由铝或铝合金材料制成。
16.另一方面，本发明实施例提供了一种高压套管，包括绝缘套和上一方面中的导电杆，导电杆位于绝缘套内部。
17.本发明实施例提供的高压套管，因为包括第一方面提供的导电杆，能够利用导电杆的进水通道和出水通道进行散热和冷却，不需要增大导电杆的直径和体积。因此，高压套管整体的体积也不必增大，进而可以降低高压套管整体的重量，既能节约成本，也能提高抗震性能。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的导电杆的结构示意图；
20.图2为图1沿a-a方向剖视图。
21.附图标记：
22.1-导电杆；11-进水口；12-出水口；21-进水通道；22-出水通道；31-第一空腔；32-第二空腔。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.在本发明的描述中，“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存
在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
26.本发明提供了一种高压套管，可以用于电力设备进出线和高压电路的对地绝缘，例如，该高压套管可以连接换流变压器或者对墙体两侧的设备提供绝缘和支撑支持。
27.以连接换流变压器的高压套管为例，本技术实施例提供的高压套管包括绝缘套和内部的导电杆，在导电杆和绝缘套之间，浇注环氧树脂。整个高压套管的载荷由绝缘套承受，导电杆负责传导电流。
28.本技术实施例提供的高压套管，其内部的导电杆具有良好的散热性能，能够在不增大导电杆的直径和体积的前提下，实现导电杆的高效散热。因此，高压套管整体的体积和重量也可以相对减小，进而减少绝缘套的载荷，提高抗震性能，同时能够减少高压套管的成本。
29.接下来，对上述高压套管中所包含的导电杆做进一步的介绍。
30.如图1所示，本技术实施例提供的导电杆1的第一端设有进水口11和出水口12；导电杆1的内部设有进水通道21和出水通道22，进水通道21和出水通道22的延伸方向与导电杆1的轴线方向平行；进水通道21的第一端与进水口11连通，出水通道22的第一端与出水口12连通，进水通道21的第二端和出水通道22的第二端延伸至导电杆1的第二端的内侧并相互连通。
31.因为导电杆1的内部设有进水通道21和出水通道22，并且在导电杆1的第二端的内侧，进水通道21的第二端和出水通道22的第二端相互连通；在导电杆1的第一端，进水通道21和进水口11连通，出水通道22和出水口12连通。这样，导电杆1的内部形成了具有一定流向的水流通道，使得冷却水能够在导电杆1的内部进行流动。通过循环流动的冷却水将导电杆1产生的热量带出，可以确保导电杆1的温度保持在一个合理的范围内。因此，本发明实施例提供的导电杆1，能够在不增大导电杆1的直径和体积的前提下，利用导电杆1内部的进水通道21和出水通道22，对导电杆1进行高效的散热和冷却，进而可以降低高压套管的制造成本及其自身的重量，从而减少绝缘套的载荷，提高高压套管整体的抗震能力。
32.此外，现有的导电杆1一般采用纯铜的材料制成，其散热性能和导电性能较好，但是其重量较大，制作成本较高。而本发明实施例提供的导电杆1，由于其内部具有水流通道，具有良好的散热效果。因此可以选择导电性能良好的轻金属制作，例如铝或者铝合金等。这样，可以进一步地减轻重量，进而减少绝缘套承受的载荷。同时因为其具有的水流通道，也可以保持导电杆1良好的散热和冷却。示例性的，本技术实施例中的导电杆1采用铝合金材料制成。
33.其中，进水通道21和出水通道22的位置，有多种不同的设计方式。例如，在导电杆1的内部，可以将进水通道21设置在出水通道22的上方，也可以进水通道21设置在出水通道22的下方。需要了解的是，进水通道21和出水通道22之间的位置相对自由，可以有多种不同的方式进行选择，只要能够使冷却水在导电杆1内部沿着一定的方向流动即可。
34.在这里，优选的，如图1所示，选择将进水通道21设置在导电杆1的轴线上，出水通道22设置在进水通道21和导电杆1的周壁之间。这样，由于进水通道21位于导电杆1的中心位置，可以设计较大的进水通道21，既能够增大冷却水的进水量，也能够增大冷却水与导电杆1的接触面积，提高换热的效率。同时，位于进水通道21和导电杆1的周壁之间的出水通道
22也能够较好的吸收导电杆1周壁附近的热量。
35.如图1所示，当进水通道21位于导电杆1的轴线上时，可以设置多个出水通道22，多个出水通道22可以全方位的接触导电杆1的周壁，吸收周壁的各个位置的热量，使得各个位置的散热较为均衡。
36.需要说明的是，也可以设置单个出水通道22。如上述所说的进水通道21位于出水通道22的上方的时候。或者当进水通道21位于轴线上时，在进水通道21和导电杆1的周壁之间设置一个环形的出水通道22。在这里，选择如图1所示，设置多个出水通道22的方案。
37.在一些可能的实现方式中，如图2所示，以进水通道21为中心，多个出水通道22环形阵列分布于进水通道21的外围。通过环形阵列分布，使得多个出水通道22均匀的分布在导电杆1的靠近周壁的各个位置上，使得各处都能够有效的与冷却水进行换热，提高冷却的均匀性，进而提高散热的效率。需要说明的是，关于进水通道21和出水通道22之间的具体距离可以根据实际的情况进行调整，不做具体的限定。
38.当然，多个出水通道22也能以其它的形式排列。例如，如果进水通道21的尺寸较小，进水通道21和导电杆1的周壁之间的距离相应的会较大，则多个出水通道22可以多层设置在进水通道21和导电杆1的周壁之间。具体可以在进水通道21和导电杆1的周壁设置多层环形阵列分布的多个出水通道22。在此基础上，多层环形阵列分布的多个出水通道22可以为环形对应排列，也可以为环形错位排列。图2所示的为单层阵列，对应的，可以设置多层阵列。在这里，为了简化结构，选择如图2所示的设置方式。
39.此外，进水通道21和出水通道22的大小可根据实际情况进行设置，在此不做进一步地限定。
40.进一步地，在图1所示，在导电杆1的第二端的内侧设有第一空腔31，进水通道21的第二端和出水通道22的第二端通过第一空腔31进行连通。
41.为了方便将进水通道21的第二端和出水通道22的第二端进行连通，在导电杆1的第二端的内侧设有第一空腔31，使得进水通道21内的冷却水在其第二端进入第一空腔31中，然后再经过第一空腔31进入到出水通道22，最后从出水口12流出。同时，因为第一空腔31位于导电杆1的第二端的内侧，容易进行制作，方便导电杆1的加工。当然，也可以选择不设置第一空腔31，直接将进水通道21的第二端和出水通道22的第二端连通，例如通过在进水通道21的第二端的通道壁和出水通道22的第二端的通道壁上设置通孔。在此处，为了方便进行制作，选择设置有第一空腔31的方案。
42.同样的，如图1所示，在导电杆1的第一端的内侧设有第二空腔32，第二空腔32与出水通道22连通，且第二空腔32与出水口12连通。出水通道22的冷却水先进入到第二空腔32中，然后经过出水口12流出。当然，也可以不设置第二空腔32，不过，在具有多个出水通道22的情况下，如果不设置第二空腔32，则多个出水通道22需要分别与一个出水口12连通，需要设置多个出水口12。对应的，多个出水口12需要有对应连接的水管，会使得水管不方便布局。此时，通过第二空腔32，可以将多个出水通道22的水汇流到第二空腔32内，然后通过出水口12流出。可以看到，通过第二空腔32对多个出水通道22的汇流，可以使得多个出水通道22的水从一个出水口12流出，简化了与出水口12连接的水管的布局。
43.此外，需要说明的是，上述第一空腔31和第二空腔32的具体形状不做进一步地限定，只需要能够起到分流以及汇流的作用即可。
44.在一些实施例中，如图1所示，进水口11的进水方向与导电杆1的轴线方向平行，出水口12的出水方向与导电杆1的径向方向平行。如图1所示，进水口11设置在导电杆1的第一端的端部位置，出水口12设置在导电杆1的第一端的周壁上，进水方向和出水方向相互垂直。由于进水口11和出水口12可能需要连接对应的用于进水的管路和用于出水的管路，通过将进水口11和出水口12分开设置，可以方便在实际情况中进行管路的布局，方便管路的安装和放置。当然，也可以将两者都设置在导电杆1的第一端的端部或者第一端的周壁上。在这里选择图1所示的方案。此外，上述进水口11和出水口12之间可以进行替换，即出水口12可以连接一个进水的水管，进水口11连接一个出水的水管。这样的话，冷却水在导电杆1内部的流向会和原本的流向相反，但是其散热和冷却的效果并不存在太大的差别。在本实施例中，为方便说明，进水口11就是用于进水，出水口12用于出水。
45.可选的，如图1所示，进水口11的内径大于进水通道21的内径，出水口12的内径大于出水通道22的内径。从图1中可以看到，进水口11和出水口12中靠近导电杆1内的进水通道21和出水通道22一端的尺寸小于进水口11和出水口12靠近外界一端的尺寸，在开口较小的地方，水流的流速会相对大一些，这样设计，可以适当的加快导电杆1内部冷却水的流动速度，使得换热更加高效。
46.此外，需要说明的是，在本发明实施例中，导电杆1可以通过挤压工艺一体成型。通过挤压工艺一体成型，可以减少制作流程，提高制作的效率。当然，也可以通过组装方式得到本发明实施例中的导电杆1。组装成型的方法可以简化模具的制作过程。在这里选择挤压工艺一次成型，通过简单的制作过程就可以得到可靠的导电杆1内部的进出水通道的结构。
47.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。