一种导电杆及高压套管的制作方法

1.本实用新型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。由于绝缘套内部的导电杆需要承受较大的电流，当电流流经导电杆时，导电杆会产生热量，绝缘套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绝缘套内部温度过高而导致绝缘套内的绝缘材料热膨胀引起的。而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，加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，导电杆外部的绝缘套因为重量的增大，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.本实用新型提供一种导电杆及高压套管，在保持导电杆尺寸不变的前提下，对导电杆进行高效的散热和冷却。
5.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一方面，本实用新型实施例提供了一种导电杆，导电杆的内部中空，沿轴向方向形成通道，在通道内设有水流管，水流管的延伸方向和通道的延伸方向保持一致，水流管内具有冷却水，冷却水在水流管的内部流动，用于吸收导电杆产生的热量；水流管的外管壁与导电杆的内管壁之间有间隙，间隙内填充有用于传递热量的液态绝缘介质。
7.本实用新型实施例提供的导电杆，在导电杆的内部设有水流管，在水流管的内部流动有冷却水，通过流动的冷却水将导电杆所产生的热量进行吸收，将热量带出导电杆的内部。这样，在不增大导电杆的直径和体积的前提下，利用导电杆内部的通道，对导电杆进行高效的散热和冷却，有效的利用了导电杆的内部空间，结构紧凑。进而可以降低了高压套管的制造成本，也减少了绝缘套承受的载荷，提高了抗震能力。此外，由于冷却水在水流管的内部流动，通过液态绝缘介质进行热量传递，避免了冷却水与导电杆的直接接触，防止冷却水的泄漏。而且通道内的液态绝缘介质具有良好的流动性和导热性，能够提高水流管和导电杆之间的传热效率，同时其也具有较高的闪点，不易燃烧。同时，由于液态绝缘介质具有良好的绝缘性，泄漏后不会造成高压套管的损坏。
8.进一步地，与导电杆的通道连通有压力平衡装置，压力平衡装置用于适应液态绝
缘介质热膨胀引起的通道内的压力变化。
9.进一步地，压力平衡装置为气囊，气囊与通道连通，能够根据气囊内部的压力进行膨胀和收缩。
10.进一步地，压力平衡装置为储箱，储箱与通道连通，储箱内部设有空腔。
11.进一步地，储箱的顶部设有排气阀。
12.进一步地，液态绝缘介质包括变压器油或硅油。
13.进一步地，导电杆的第一端设有开口，开口与通道连通，水流管的第二端通过开口伸入至导电杆的第二端的内侧，水流管的第一端位于导电杆的第一端的外侧；水流管的第一端设有进水口和出水口；开口处还设有密封部，密封部密封连接于水流管与导电杆之间的间隙。
14.进一步地，进水口的进水方向与水流管的轴向方向平行，出水口的出水方向与水流管的径向方向平行。
15.进一步地，水流管内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水流管的延伸方向一致，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水流管的第二端的内侧并相互连通。
16.进一步地，水流管由铝合金材料制成。
17.另一方面，本实用新型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。
18.本实用新型实施例提供的高压套管，因为包括第一方面提供的导电杆，能够利用导电杆内部的水流管进行散热和冷却，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，降低了整体的重量，节约了成本，也提高了抗震性能。同时，由于冷却水在水流管内部进行流动，避免了冷却水与导电杆的直接接触，从而避免了冷却水泄漏到导电杆外，损坏高压套管绝缘性能的问题。选择液态绝缘介质进行传热，因其具有良好的绝缘性，泄漏后不会损坏高压套管。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
20.图1为本实用新型实施例提供的导电杆的一种结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的导电杆内部的水流管的一种结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例提供的圆环固定盘的一种结构示意图。
23.附图标记：
24.1-导电杆；11-通道；2-水流管；21-进水口；22-出水口；23-圆环固定盘；231-孔；3-液态绝缘介质；4-储箱；41-空腔；42-排气阀；43-连接管。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型的描述中，“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。
28.本实用新型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。
29.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。
30.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，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。同时，本技术实施例高压套管内的导电杆能够避免冷却水与导电杆的直接接触，防止冷却水泄漏到导电杆外，造成高压套管损坏。
31.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。
32.如图1所示，本技术实施例提供的导电杆1的内部中空，沿导电杆1的轴向方向形成通道11，在通道11内设有水流管2，可以看到，水流管2的延伸方向与通道11的延伸方向一致。在水流管2的内部有流动的冷却水，可以用于吸收导电杆1产生的热量。水流管2的外管壁和导电杆1的内管壁之间有间隙，间隙内填充有液态绝缘介质3，用于传递热量。
33.通过导电杆1内部的水流管2，可以使得导电杆1产生的热量通过水流管2内部的冷却水进行吸收，然后经过冷却水的流动将其带出导电杆1的内部。在不增大导电杆1的直径和体积的前提下，利用导电杆1内部的通道11，对导电杆1进行散热和冷却，有效的利用了导电杆1的内部空间，结构紧凑。进而可以降低高压套管的制造成本，也减少了绝缘套承受的载荷，提高了高压套管抗震能力。
34.由于冷却水在水流管2的内部流动，避免了冷却水与导电杆1的直接接触，可以防止冷却水泄漏到导电杆1的外部，破坏高压套管的绝缘性能。可以理解的是，如果让冷却水直接流入到导电杆1内部的通道11对导电杆1进行冷却，一旦导电杆1的某个部位发生泄漏，冷却水流动至导电杆1的外面后，造成高压套管绝缘受潮，则会出现上述所说的破坏高压套管绝缘性能的问题，最终损坏高压套管。而本技术通过让冷却水在水流管2的内部进行流动，避免了这一问题的发生。
35.同时，由于导电杆1和水流管2之间有间隙，单纯的使用空气传热效率不高。为了加快水流管2内的冷却水与导电杆1之间的换热效率，在两者的间隙内填充有液态绝缘介质3。
液态绝缘介质3具有良好的导热性和流动性，可以作为导电杆1和水流管2之间的传热介质，加快两者之间的换热效率。其同时具备了较高的闪点，不易燃烧，不会因为温度过高出现燃烧的危险。此外，液态绝缘介质3具有良好的绝缘性能，即使液态绝缘介质3发生泄漏，也不会因为泄漏到导电杆1外，而损坏高压套管。
36.其中，液态绝缘介质3可以为硅油或者变压器油等。在这里，优选的，选择变压器油作为液态绝缘介质。
37.需要说明的是，因为导电杆1所起到的导流的重要作用，导电杆1一般采用纯铜制作。而水流管2需要有良好的水密性，以防止冷却水的泄漏，同时需要有良好的导热性能。由此，水流管可以采用水密性良好的轻金属材料制成，例如铝或者铝合金。在这里。水流管2由铝合金材料制成。
38.在一些实施方案中，与通道11还连通有压力平衡装置，压力平衡装置用于适应液态绝缘介质3热膨胀引起的通道11内的压力变化。由于液态绝缘介质3受热会膨胀，而导电杆1内部的空间一定，当导电杆1的内部温度上升时，液态绝缘介质3会发生膨胀，导致内部的压力过大，如果没有对应的装置进行减压，在压力过高的时候，可能会出现意外。在这里，如图1所示，与通道连通有储箱4，储箱4内设有空腔，通过设置一个储箱4，液态绝缘介质可以流入到储箱4内。这样，当导电杆1的内部温度升高时，膨胀的液态绝缘介质3可以进入到储箱4内，从而降低通道11内部的压力大小，不至于出现意外。
39.可选的，如图1所示，可以在储箱4的顶部设置一个排气阀42。当导电杆1温度较高，液态绝缘介质3受热膨胀较大的时候，排气阀42打开，将因液态绝缘介质3热膨胀受到压缩的空气排出来。待导电杆1温度降低，液态绝缘介质3恢复之后，排气阀42关闭。
40.从图1中可以看到，与储箱4连接有一个连接管43，连接管43的一端与储箱4内部的空腔41连通，连接管43的另一端与导电杆1内部的通道11连通，液态绝缘介质3可以通过连接管43，从通道11内进入到储箱4内部的空腔41中。
41.此外，上述储箱4也可以换成一个气囊，气囊具有一定的弹性，能够根据其内部压力的大小进行膨胀和收缩。如果将图1中的储箱4换成一个气囊，则在液态绝缘介质3受热膨胀的时候，气囊内部因为压力的升高，会随之膨胀变大；液态绝缘介质3温度降低的时候，气囊的内部因为压力降低，会逐渐的收缩。可以看出，气囊能够根据内部的压力进行自动的调节，不需要人工进行干预。
42.进一步地，如图1所示，在导电杆1的第一端设有开口，水流管2的第二端通过开口伸入到导电杆1的第二端的内侧，在水流管2的第一端设有进水口21和出水口22，进水口21和出水口22位于导电杆1的第一端的外侧，即进水口21和出水口22位于导电杆1外。通过这样设置，可以方便水流管2上的进水口21和出水口22连接对应的进水管和出水管。同时，为了防止液态绝缘介质3从开口处流出，在开口处设有密封部，密封部密封连接于水流管2和导电杆1之间的间隙，防止液态绝缘介质3从开口处流出。密封部可以通过卡接的方式设置在开口处。
43.其中，为了对导电杆1内部的水流管2进行固定，可以设置固定结构。在此处，由于通道11内设有液态绝缘介质3，可以在导电杆1的第一端设置固定结构，用来保持水流管2的轴线和导电杆13的轴线相互平行。如图1和图2所示，在导电杆1的开口处固定连接有一个圆环固定盘23，圆环固定盘23的外环直径大于或等于导电杆1的直径，圆环固定盘23的内环与
水流管2之间为间隙配合，水流管2穿过圆环固定盘23的内环。这样，由于圆环固定盘23固定连接在导电杆1第一端的开口处，水流管2可以在圆环固定盘23的限制下，保持固定。同时圆环固定盘23还可以密封开口处存在的间隙，达到一个密封的效果，从而防止液态绝缘介质3流出。可以了解的是，可以通过多种方式对水流管2进行固定，只要能够使水流管2能够维持在固定的位置即可，此处不做进一步的限定。
44.其中，关于圆环固定盘23与开口处的固定，可以通过螺纹连接的方式，进行固定。如图3所示的圆环固定盘23的结构示意图，通过孔231将导电杆1的管壁和圆环固定盘23进行固定。当然，也可以通过其它方式进行固定。
45.在一些实现方式中，如图1所示，进水口21的进水方向与水流管2的轴向方向平行，出水口2的出水方向与水流管2的径向方向平行，进水和出水的方向相互垂直。也可以选择其它的进出水方向，例如，进水口21的进水方向和出水口22的出水方向均与水流管2的轴向方向平行。当然，其进水口21和出水口22的设置方向并不限于以上方式，也可以根据实际情况选择其它的方式。在这里，选择图1所示的方式，这样可以使得进水口21和出水口22的位置相对分离，在实际操作中，方便安装和放置与进水口21和出水口22连接的对应的水管。
46.进一步地，水流管2的内部可以设有进水通道和出水通道，进水通道的延伸方向和出水通道的延伸方向与水流管2的延伸方向一致，进水通道的第一端与进水口21连通，出水通道的第一端与出水口22连通；进水通道的第二端和出水通道的第二端延伸至水流管2的第二端的内侧并相互连通。通过将水流管2的内部进行划分，使得冷却水在水流管2内能够按照一定的方向进行流动，能够提高流动的速率，进而也提高换热的效率。
47.需要说明的是，水流管2的内部也可以不设置进水通道和出水通道。此时，水流管2内部不区分通道，内部中空，冷却水填满水流管2的内部，进水口和出水口分别连接对应的水管，控制水流管内部冷却水的流入和流出。这样设置，可以简化水流管2的结构，在制作过程中更加方便。
48.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。