换流变压器SF6气体绝缘套管的使用和研究现状

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1 SF 6气体绝缘套管结构简介

气

体SF 6绝缘套管是由主绝缘体和外绝缘体以及两者间的SF 6气体组成，其中主

绝缘体由环氧树脂浸渍纸和铝箔相互交织组成，外绝缘体是通过带硅橡胶

的伞裙组合而成，外观为高温固封的纤维管，如图1。

图1中：1接线端子；2顶盖；3电极；4内外绝缘体间的间隙；5导电杆；6硅树脂绝缘体；7主绝缘体；8铝箔；9复合绝缘体；10穿墙地点；11气体阀门；12接线盒；13法兰；14金属包带；15底板；16接线柱。

2 SF 6气体绝缘套管选择标准

SF 6气体绝缘套管主要功能是保证阈侧线段的绝缘，因此其选择主要根据其工作电压和冲击电压来选择，包括雷电冲击耐受电压、操作冲击电压、极性反转电压等。同时还要根据变压器所在的位置进行具体分析。根据GB4109的规定，当绝缘套管所在的位置海拔超出1000m 时，需要增加绝缘套管的电弧距离，以

便保证绝缘套管满足工作需求，绝缘套管的额定电压因此需要乘

以因素k 来标定。具体海拔修正系数见图2。

海拔因素系数的公式k=em(H-1000)/8150，

图1 SF 6气体绝缘

套管结构图

换流变压器SF 6气体绝缘套管的使用和研究现状

国网陕西省渭南供电公司 仝 莉

摘要：对SF 6气体绝缘套管的结构、选择标准、配置方法进行介绍，并结合相关标准，对绝缘套管的使用现状，以及需要解决的问题和发展趋势进行阐述。

关键词：SF 6气体绝缘套管；换流变压器；特高压直流输电

式中H 为海拔高度。作为工频的耐受电压和冲击电压m=1；作为操作耐受电压时m=0.75。根据GB1094.3中的标准，如果换流变压器工作地点海拔高于1000m，绝缘套管的空气间隙应该增加，按照其每高于1000m 海拔100m 绝缘套管的空气间隙增加1%来进行计算。

某特高压直流输电线路的换流站为海拔1700m，标准规定绝缘套管的爬电比距为14mm/kV ；SF 6气体绝缘套管选用为HSP 公司的GSETF1950/536-3400ACspez 型号，具体的参数如表1所示。

取m=1，H=1700m，得k=1.1，据相关标准规 定，绝缘套管的爬电距离：14×536×1.1=8254.4 mm，通过海拔修正系数修正后：8254.4×（1+7%）=8832mm。可以看出绝缘套管满足相关的标准，可作为本工程的选用设备。

3 组件配置

对于SF 6气体绝缘套管，需要配备相应的分压

图2 海拔修正系数

器和继电保护器。其中分压器的接线必须严格按照

相关的操作规定，分压器接线盒内部的X3端子需根据相关手册进行连接，避免对绝缘套管主绝缘体部分造成损害。而在绝缘套管的存放和运输期间，导线需与X3端子进行连接，在没有电压的非工作期间导线要一直与X3端口相连接。当需要将绝缘套管与绝缘装置相连接时，导线则和接口端子X0相连接。

相关的继电保护器主要分为两类：WIkA 233.50.100型压力表计和WIkA233.52.100型密度表计。其中压力表可实时显示绝缘套管内部间隙的SF

6

气体压力，当绝缘套管由于环境和运行故障等原因导致绝缘套管内部的气压发生变化之后，压力型继电器可实时将其监测出来。而对于密度型继电保护器则带有温度补偿功能，通过内部的双金属片伴随温度的变化进行膨胀或收缩变化可以有效的对温

度进行补偿，因此SF

6

气体由于温度的原因气体压力增大，但表盘上的气体密度不会增加。所以安装

密度计继电保护器时，密度计的内部温度应和SF

6气体温度保持一致，也就是继电保护器的安装位置

应尽可能靠近SF

6

气体阀门所在的位置，如没有安装在阀门位置，温度补偿功能就无法实现，严重的会导致绝缘套管发生故障。4 使用及维护

在对绝缘套管进行运输的过程中，为了增加绝缘套管使用寿命，套管内气体压力会降低，因此当安装完绝缘套管之后需对绝缘套管内的气体进行补加，将绝缘套管内SF

6

气体压力恢复到运行状态。

安装绝缘套管前应对绝缘套管进行以下操作：对绝缘套管的外壳进行检查，查看硅树脂材料是否老化、破损；对绝缘套管的罐头护套进行紧固；连接分压器内的端子时，需要仔细、准确；对套管内部气体压力进行检测，查看设定的压力是否准确；

检查绝缘套管中的SF

6

气体是否有泄漏的状况；对

绝缘套管进行露点检测，最终确定添加SF

6

气体的湿度；检查绝缘套管所有的螺丝是否紧固。

绝缘套管不需要永久性的维护，绝缘套管在高压直流的影响下会产生明显的静电吸附现象，在设备检修期间，需要检查绝缘套管的硅树脂绝缘体有无污染和放电现象。如果发生放电现象，需要立刻进行维修，或者更换新的绝缘套管。

5 我国的SF6气体绝缘套管使用现状

由于我国的能源和符合的分布具有逆向分布的特点，能源中心距离负荷中心较远，因此我国对能源的跨区域传输有很大的需求，电能作为一种方便、快速、无污染的二次能源，是能源大范围优化配置的主力。但是传统的电能传输有很高的线损，而特高压直流输电具有很高的经济优势，而且相关的技术已经成熟，特高压输电已经成为跨区域远距离输电的重要组成部分。

作为发展特高压直流输电关键之一的绝缘套管，可分为换流变压器绝缘套管、油浸式电抗器套管、穿墙套管等，而其中制造难度最大，要求最高的是换变流绝缘套管。换流变压器绝缘套管在换流站中，一端需要和换流站的阀厅相连接，另一端需要和现场的交流设备相连接，不仅需要承受交直流叠加形式的电压还需要承受很多的谐波分量，是连接交直流电网的关键设备之一，而且需要承受着高电压、大电流以及较大的机械负荷，所以对性能有很高的要求。由于直流套管的特殊属性，对比于其他的一次设备更容易发生故障，因此这就对制造水平提出了更高的要求。

相关数据显示，截止到2016年国家电网已投入运营直流输电工程共16个，换流站有29座，输送

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