許廣虎，楊定乾，楊利民，鄭 義，李金良，岳云凱，呂曉彥，臧春艷，董啟翰

（1.國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司，新疆 烏魯木齊 830000；3.新疆輸變電設(shè)備極端環(huán)境運(yùn)行與檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830011；4.西安西電高壓套管有限公司，陜西 西安 710077；5.華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

0 引言

套管是變壓器對(duì)地絕緣的瓶頸配套裝置，是發(fā)展超高壓和特高壓電力系統(tǒng)最先要研制的絕緣設(shè)備［1］。目前國(guó)產(chǎn)套管主要大力發(fā)展了油紙電容式套管，在其他類型套管的研制上也積累了一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)［2］-［4］。因起步時(shí)間較晚，我國(guó)在直流套管和干式套管的研發(fā)方面與國(guó)外仍有一定差距。在高壓套管方面，意大利、俄羅斯、日本、瑞士等國(guó)已擁有較為完備的百萬(wàn)伏級(jí)套管制造能力。世界各國(guó)在運(yùn)的各類型套管中，油紙電容式套管以其局部起始放電電壓高、熱穩(wěn)定性及散熱性好、對(duì)材料和工藝的要求相較于環(huán)氧套管低而廣泛應(yīng)用于66 kV及以上的輸變電系統(tǒng)中。2019年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（CIRGE）的相關(guān)報(bào)告表明，全球油紙電容式套管在變壓器套管中的占比高達(dá)69%［5］。因此，油紙電容式套管的運(yùn)行是否穩(wěn)定可靠，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，不容忽視。

為了改善套管的運(yùn)行質(zhì)量，設(shè)法優(yōu)化套管的結(jié)構(gòu)是一個(gè)可行的解決途徑。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外大量研究人員在此方面持續(xù)開展了相關(guān)工作［6-11］。如J.W.Diao 等人對(duì)110 kV油紙電容套管的主絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該油紙?zhí)坠芄ぷ鲿r(shí)電勢(shì)主要集中在均壓環(huán)、導(dǎo)電桿和油枕處，均壓環(huán)外電場(chǎng)呈梯度變化［12］。戴佺民等人仿真分析了72.5 kV 油紙?zhí)坠苤鹘^緣芯子中的電場(chǎng)分布，研究極板單折邊和敷設(shè)半導(dǎo)體紙對(duì)套管電容芯子的影響。結(jié)果表明，兩種優(yōu)化方案均勻了套管芯子的電場(chǎng)分布，使極板邊緣場(chǎng)強(qiáng)最大值有不同程度的顯著下降［13］。M.R.Hesamzadeh 等人對(duì)145 kV 油紙電容套管主絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用了改進(jìn)遺傳算法，并根據(jù)工藝目標(biāo)函數(shù)及其約束條件找到最優(yōu)決策變量參數(shù)，基于套管局放量約束對(duì)電容芯子的各層極板進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使其在優(yōu)化設(shè)計(jì)后的套管局部放電量下降了一半［14］。孫西昌等人研制了新結(jié)構(gòu)的252 kV/630 A～1 250 A短尾油紙電容式變壓器套管，絕緣水平可達(dá)到363 kV［15］。何榮濤等人采用有限元分析方法，將252 kV高壓套管的屏蔽罩端部單R形狀優(yōu)化為多R圓弧過(guò)渡，使其電場(chǎng)強(qiáng)度有效降低12.5%［16］。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)冀田對(duì)特高壓油紙?zhí)坠苓M(jìn)行了電場(chǎng)和溫度場(chǎng)的仿真分析，結(jié)果顯示套管的極板端部和下瓷套導(dǎo)電桿分別對(duì)應(yīng)于套管的最大場(chǎng)強(qiáng)和熱點(diǎn)溫度［17］。

上述高壓套管的絕緣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)大多運(yùn)用各類優(yōu)化方案和算法優(yōu)化了套管運(yùn)行時(shí)的內(nèi)外電場(chǎng)分布，或基于傳統(tǒng)套管設(shè)計(jì)進(jìn)行了新產(chǎn)品的研發(fā)，一定程度上提升了套管的絕緣水平。但隨著我國(guó)電網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)向縱橫交錯(cuò)的特高壓交直流網(wǎng)架方向發(fā)展，超、特高壓套管的問(wèn)題隨之顯現(xiàn)，電氣性能的可靠性與機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)、制造工藝及成本控制的矛盾交織；同時(shí)，高壓套管在極端環(huán)境如高寒、高海拔等地區(qū)的應(yīng)用日漸增加也進(jìn)一步突出了上述矛盾，這些都亟需相關(guān)人員開展更多的套管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究。

1 相關(guān)理論

1.1 套管的基本結(jié)構(gòu)

油紙電容式套管的絕緣分為內(nèi)外絕緣兩部分：內(nèi)絕緣為一圓柱式電容芯，是由電纜紙和多層鋁箔極板卷制而成，從貼近導(dǎo)管的“零屏”到外部的“末屏”，其長(zhǎng)度隨直徑增大而減小，使得每?jī)蓪愉X箔之間的電容大致相同，由此控制軸向和徑向電場(chǎng)，均勻端部場(chǎng)強(qiáng)。外絕緣為瓷套，瓷套的中部裝有法蘭以便于安裝，頭部裝有油枕以供顯示油量變化。瓷套下部伸入變壓器油箱內(nèi)，同時(shí)作為內(nèi)絕緣的容器，使瓷套內(nèi)絕緣實(shí)現(xiàn)全封閉。圖1為油紙電容式套管典型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 油紙電容式套管典型結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Typical structure diagram of oil-impregnated paper condenser bushing

1.2 套管設(shè)計(jì)的基本原則

1.2.1 絕緣

套管的外絕緣即套管的空氣端絕緣，一般采用瓷絕緣子或復(fù)合絕緣子。套管的外絕緣水平應(yīng)高于內(nèi)絕緣水平。設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)海拔高度確定外絕緣校正系數(shù)，然后通過(guò)外絕緣校正系數(shù)計(jì)算套管的外絕緣水平，再通過(guò)外絕緣水平確定套管空氣端最小干閃絡(luò)距離Lg。對(duì)于海拔超過(guò)1 000 m地區(qū)使用的套管，需要對(duì)外絕緣進(jìn)行修正［18］。

此外，由于部分套管的下端浸于絕緣油中，因此需考慮套管的油中絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。套管油中絕緣受變壓器影響尺寸一般不能選取過(guò)大，但要保證在干閃絡(luò)電壓下電容芯子下部不發(fā)生軸向閃絡(luò)為原則。套管設(shè)計(jì)時(shí)，油中瓷件沿面場(chǎng)強(qiáng)以不超過(guò)0.8 kV/mm，油中軸向場(chǎng)強(qiáng)不超過(guò)1.2 kV/mm為原則。

油紙電容式套管的內(nèi)絕緣是套管的電容芯子和變壓器油共同組成的組合絕緣?；谟?jì)算結(jié)果可設(shè)計(jì)鋁箔包繞的尺寸，使套管電場(chǎng)分布均勻。

1.2.2 載流

套管的載流方式主要有3種：穿纜式載流、穿桿式載流和導(dǎo)管直接載流。在電流允許的情況下可采用單導(dǎo)管直接載流結(jié)構(gòu)。單導(dǎo)管直接載流套管的導(dǎo)管既是電容芯子卷制管，又是載流導(dǎo)體，套管頭、尾部帶接線端子，整體載流結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，接線方便（如圖2）。

圖2 單導(dǎo)管結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of single conduit structure

1.2.3 瓷件連接及密封

套管屬于長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)徑比大，上端受力時(shí)容易在戶外瓷套根部造成應(yīng)力集中。因此在套管戶外瓷件的設(shè)計(jì)中，需做到地震烈度要求范圍內(nèi)受地震力作用時(shí)套管戶外瓷件根部受力不大于瓷件的許用應(yīng)力，同時(shí)套管的密封不被破壞。

套管密封設(shè)計(jì)時(shí)，套管的各零部件間設(shè)置有密封圈，密封圈通過(guò)油枕內(nèi)一組強(qiáng)力彈簧提供的軸向壓力實(shí)現(xiàn)壓縮，強(qiáng)力彈簧提供的壓縮力可保證套管在-40 ℃～105 ℃溫度變化情況下的可靠密封。

1.2.4 運(yùn)維及儲(chǔ)運(yùn)

變壓器油隨環(huán)境溫度的變化熱脹冷縮，為保證套管電容芯體長(zhǎng)期浸入在變壓器油中，避免電容芯子未浸沒在變壓器油中時(shí)影響套管的主絕緣性能，套管長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)要求抬高套管頭部3°～5°，或者制作專用放置架將套管垂直放置。

2 新型套管優(yōu)化設(shè)計(jì)

新型套管以典型的252 kV/2 500 A 電容式套管為基礎(chǔ)，主要進(jìn)行了以下幾方面設(shè)計(jì)優(yōu)化：① 電氣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；② 載流結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；③ 機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；④ 密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；⑤ 運(yùn)行維護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)；⑥ 運(yùn)輸儲(chǔ)存優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.1 電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

目前大多數(shù)套管均使用在海拔≤2 000 m 的地區(qū)。為減少套管種類，提高套管標(biāo)準(zhǔn)化程度，新設(shè)計(jì)套管按使用海拔2 000 m設(shè)計(jì)。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定［19］，252 kV變壓器套管最高絕緣水平見表1。

表1 套管絕緣水平（252 kV）Table 1 Insulation level of bushing（252 kV）

按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，海拔2 000 m時(shí)套管工頻和雷電沖擊的外絕緣校正系數(shù)為1.13，操作沖擊的外絕緣校正系數(shù)為1.045，根據(jù)已確定的外絕緣校正系數(shù)，計(jì)算套管的外絕緣水平，其結(jié)果見表2。

表2 套管海拔2 000 m外絕緣水平（252 kV）Table 2 External insulation level of bushing at 2 000 m above sea level（252 kV）

根據(jù)已確定的外絕緣水平，通過(guò)前節(jié)的計(jì)算公式計(jì)算套管外絕緣的高度，獲得結(jié)果為：套管工頻干耐受電壓下所需干弧距離：Lg=1 903 mm；套管工頻濕耐受電壓下所需干弧距離：Lg=1 781 mm；套管雷電沖擊耐受電壓下所需干弧距離：Lg=2 167 mm；套管操作沖擊耐受電壓下所需干弧距離：Lg=1.922 mm。根據(jù)上述結(jié)果結(jié)果可知，套管干弧距離需大于2 167 mm，因此252 kV 套管海拔2 000 m 下干弧距離選取2 170 mm即可。

關(guān)于油中絕緣的考慮，252 kV 套管常用油中絕緣長(zhǎng)度550 mm～700 mm左右。為提升套管運(yùn)行可靠性，同時(shí)結(jié)合南網(wǎng)規(guī)范對(duì)于套管尺寸標(biāo)準(zhǔn)化的要求，252 kV 套管油中瓷件長(zhǎng)度選用700 mm，1 min 工頻耐受電壓下油中瓷件沿面場(chǎng)強(qiáng)為0.72 kV/mm，較優(yōu)化前降低了20%，如此可滿足工程要求。

此外需要考慮套管傘形結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。因目前多數(shù)地區(qū)使用套管污穢度等級(jí)按e 級(jí)選?。?0］，同時(shí)為了提高產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度，新套管設(shè)計(jì)時(shí)污穢度等級(jí)按e 級(jí)進(jìn)行，即爬電比距按31 kV/mm選取。

套管傘形設(shè)計(jì)采用大小傘結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)有限公司和中國(guó)南方電網(wǎng)公司的最新反措規(guī)范要求［21-22］，其傘形設(shè)計(jì)同時(shí)需要滿足以下條件：

a）兩裙伸出之差（P2-P1）≥20 mm；

b）相鄰裙間高（S）與裙伸出長(zhǎng)度（P2）之比應(yīng)大于0.9；

c）相鄰裙間高（S）≥70 mm；

d）爬電因數(shù)CF≤4。

252 kV 套管傘形經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，傘伸出之差由原來(lái)的15 mm增加為20 mm，總爬電距離達(dá)到8 820 mm，較優(yōu)化前增加了3%，提高了套管耐雨閃和污閃性能。外絕緣具體傘形設(shè)計(jì)見圖3。

圖3 優(yōu)化后的傘形設(shè)計(jì)Fig.3 Shed design optimization

在內(nèi)絕緣優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)電場(chǎng)仿真計(jì)算，保證新型套管的軸向場(chǎng)強(qiáng)和徑向場(chǎng)強(qiáng)在合理的范圍內(nèi)。優(yōu)化 后的252 kV套管的油中電場(chǎng)仿真結(jié)果如圖4。

圖4 優(yōu)化后電容芯子仿真結(jié)果Fig.4 Simulation results of optimized capacitor core

通過(guò)仿真計(jì)算，套管油中部分高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)位于均壓球表面，運(yùn)行電壓下最大處場(chǎng)強(qiáng)4.8 kV/mm，小于均壓球表面許用場(chǎng)強(qiáng)6.0 kV/mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 載流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

根據(jù)穿纜式套管、穿桿式套管在運(yùn)行中出現(xiàn)的因變壓器引纜或載流桿和電容芯子卷制管隔離不佳導(dǎo)致的套管或變壓器油色譜問(wèn)題，本套管采用直接載流結(jié)構(gòu)，尾部帶接線端子能解決不同導(dǎo)體間隔離、分流、放電的問(wèn)題。直接載流套管尾部帶接線端子，變壓器引纜引至套管尾端后可通過(guò)接線端子直接連線。直接載流套管尾部結(jié)構(gòu)示意圖如圖5。

圖5 套管尾部結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Schematic diagram of bushing tail structure

2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

在地震烈度要求相對(duì)較高時(shí)，套管上瓷件通常采用卡裝連接或膠裝連接，地震水平加速度0.4 g及以上時(shí)推薦采用膠裝連接，膠裝連接的同時(shí)應(yīng)盡可能地增加膠裝比，以緩解瓷件根部應(yīng)力集中現(xiàn)象。套管上瓷件連接示圖見圖6。

圖6 套管瓷件連接形式Fig.6 Connection form of bushing porcelain parts

套管戶外側(cè)受力時(shí)，其安裝法蘭根部也易受到破壞，必須考慮地震情況下安裝法蘭的強(qiáng)度問(wèn)題。鋁合金材料因其重量輕、強(qiáng)度高、易鑄造等優(yōu)勢(shì)被用來(lái)制作套管的安裝法蘭，但受鋁合金鑄造缺陷的影響，套管安裝法蘭根部可能存在鑄造缺陷，在連接套筒受力較大時(shí)，其根部易出現(xiàn)裂痕。

為提高鋁合金安裝法蘭的強(qiáng)度，滿足套管0.4 g地震水平加速度下的機(jī)械性能，套管安裝法蘭采用鋁合金焊接成型，同時(shí)增加安裝法蘭加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)，可以有效提高套管的抗震性能。對(duì)優(yōu)化后的膠裝法蘭進(jìn)行0.4 g 地震工況下的仿真計(jì)算（參見圖7），可知套管瓷件根部最大應(yīng)力為6.523 4 MPa，小于瓷件的許用破壞應(yīng)力45 MPa；同以往卡裝瓷件根部應(yīng)力相比較，瓷套根部的應(yīng)力下降了20%左右。優(yōu)化后的套管可以滿足0.4 g地震水平加速度的考核。

圖7 套管機(jī)械性能仿真計(jì)算Fig.7 Simulation calculation of casing mechanical properties

采用這一優(yōu)化方法，可在不同電壓等級(jí)的電容式套管設(shè)計(jì)上推廣應(yīng)用。例如本研究團(tuán)隊(duì)在550 kV、800 kV 和1 100 kV 電壓等級(jí)套管上進(jìn)行了應(yīng)用，以上各電壓等級(jí)套管均通過(guò)了地震水平加速度0.4 g、放大系數(shù)2.0 的真型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)考核，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。1 100 kV套管真型試驗(yàn)見圖8。

圖8 1 100 kV套管進(jìn)行2×0.4 g抗震試驗(yàn)Fig.8 2×0.4 g seismic test for 1 100 kV bushing

2.4 密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

在新型套管的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)優(yōu)化各處密封圈的壓縮量和填充率，使套管的密封圈在極限高、低溫條件下壓縮率均保持在20%～30%之間，并使密封圈在套管全壽命周期內(nèi)均保持彈性，避免過(guò)壓縮引起的提前老化問(wèn)題。

2.5 運(yùn)行維護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

套管任何時(shí)候末屏均需直接或間接接地。為保證帶電壓抽頭套管運(yùn)行可靠性，新型套管同時(shí)帶試驗(yàn)抽頭（見圖9）。試驗(yàn)抽頭在套管試驗(yàn)或運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)期保持接地，套管介損tanδ、電容量和局部放電量測(cè)量及監(jiān)測(cè)均在電壓抽頭上進(jìn)行。

圖9 套管的雙末屏結(jié)構(gòu)Fig.9 Dual-tap of bushing

油紙?zhí)坠艹鰪S后在變壓器廠家和安裝現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)及運(yùn)行后檢修期間均需取油樣進(jìn)行油色譜試驗(yàn)。目前252 kV套管出廠后總共可供取油樣1 L，當(dāng)套管取油樣累計(jì)超過(guò)1 L時(shí)就需及時(shí)補(bǔ)油。為增加252 kV套管取油樣次數(shù)，降低套管補(bǔ)油頻次，可采用增大套管油枕外徑設(shè)計(jì)來(lái)有效增加取油量。

同時(shí)，從解體套管案例來(lái)看，油紙?zhí)坠苡驼淼卓缀蛯?dǎo)管間存在放電或分流的可能。為避免油紙?zhí)坠苡驼砗蛯?dǎo)管不同心，或套管傾斜安裝及變壓器震動(dòng)引起的套管油枕底孔和導(dǎo)管間歇性接觸放電，或分流引起的套管油色譜問(wèn)題，新型套管在設(shè)計(jì)上增大了套管油枕底孔和導(dǎo)管間的間隙，以提高套管運(yùn)行可靠性。

該新型套管的另一個(gè)重要改進(jìn)在于油位計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員有時(shí)需要觀察套管油位變化情況，從而及時(shí)掌握套管的運(yùn)行概況，故而油紙?zhí)坠芡ǔ＞哂杏臀挥^察窗，其中170 kV及以下電壓等級(jí)套管通常采用玻璃油位計(jì)，252 kV及以上電壓等級(jí)套管通常采用指針式油位計(jì)。國(guó)內(nèi)指針式油位計(jì)的浮球多為鋼材焊接成型，浮球焊接完好時(shí)能夠保證套管長(zhǎng)期正常顯示油位，但當(dāng)浮球焊接存在缺陷且短期未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)，油位計(jì)使用一段時(shí)間后變壓器油將進(jìn)入浮球，從而導(dǎo)致套管油位無(wú)法正常顯示。

為提高油紙電容式套管的運(yùn)行可靠性，解決油位計(jì)浮球進(jìn)油問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)選用市場(chǎng)新型發(fā)泡材料代替油位計(jì)中的鋼浮球。改進(jìn)前后的油位計(jì)見圖10。套管的油位隨環(huán)境溫度而變化，套管油位變化曲線見圖11。從圖11中可以看出，改進(jìn)后的油位計(jì)能很好地適應(yīng)環(huán)境溫度的變化。

圖10 改進(jìn)前后的油位計(jì)Fig.10 Oil level gauge before and after improvement

圖11 套管油位變化曲線Fig.11 Bushing oil level change curve

此外，為提高油紙電容式套管的安全可靠性，降低套管故障引發(fā)的嚴(yán)重?fù)p失，套管具備在線監(jiān)測(cè)接口已變?yōu)橥ㄓ靡蟆Ｄ壳笆袌?chǎng)上套管在線監(jiān)測(cè)形式有：局放監(jiān)測(cè)、介損監(jiān)測(cè)、電容量監(jiān)測(cè)、壓力監(jiān)測(cè)、油色譜監(jiān)測(cè)等。套管的局放監(jiān)測(cè)、介損監(jiān)測(cè)、電容量監(jiān)測(cè)可在試驗(yàn)抽頭或電壓抽頭上實(shí)現(xiàn)，而套管的壓力監(jiān)測(cè)和油色譜監(jiān)測(cè)需要和套管內(nèi)變壓器油連通。為了實(shí)現(xiàn)壓力監(jiān)測(cè)和油色譜監(jiān)測(cè)功能，新型套管在連接套筒區(qū)域增加了壓力監(jiān)測(cè)和油色譜監(jiān)測(cè)接口，可方便不同用戶對(duì)套管開展在線監(jiān)測(cè)的需求。

2.6 運(yùn)輸儲(chǔ)存設(shè)計(jì)優(yōu)化

為解決油紙?zhí)坠芩椒胖秒娙菪咀泳植咳庇蛦?wèn)題，對(duì)新型套管油枕和主體油路進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，在套管油枕內(nèi)部加裝油管，以控制油管口的方向和高度，從而阻止套管水平放置時(shí)電容芯體部分變壓器油流入油枕，避免套管芯體部分缺油而導(dǎo)致故障。改進(jìn)后的油枕示意圖見圖12，圖中紅色標(biāo)示部位為改進(jìn)位置。

圖12 套管油位示意圖Fig.12 Schematic diagram of bushing oil level

3 結(jié)語(yǔ)

鑒于現(xiàn)有油紙電容式套管在設(shè)計(jì)上還存在一些不足之處，不能很好地滿足當(dāng)前電氣設(shè)備故障率降低和加裝智能化在線監(jiān)測(cè)裝置等問(wèn)題，本文以較常見的252 kV油紙電容式套管為例，詳細(xì)說(shuō)明了電氣結(jié)構(gòu)、載流結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、運(yùn)行維護(hù)、運(yùn)輸儲(chǔ)存等多角度可實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化方案。

從仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)顯示的結(jié)果來(lái)看，基于本文提出的優(yōu)化方案，新設(shè)計(jì)套管按使用海拔2 000 m 設(shè)計(jì)有利于實(shí)現(xiàn)套管標(biāo)準(zhǔn)化及減小套管類型，套管傘伸出之差由原來(lái)的15 mm 增加為20 mm，總爬電距離達(dá)到8 820 mm，較優(yōu)化前增加了3%，具有更好的防污性能。套管戶外瓷件采用膠裝優(yōu)化設(shè)計(jì)后，瓷件根部的應(yīng)力降低了20%，使得套管機(jī)械性能得到了提升。同時(shí)套管安裝法蘭采用鋁合金焊接件，增加加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)，也進(jìn)一步增強(qiáng)了套管整體的機(jī)械性能。新型發(fā)泡材料可滿足同變壓器油長(zhǎng)期不相溶的要求，同時(shí)不改變油的性能，在油位計(jì)中能發(fā)揮更好的作用。此外，新接口的增加也有助于各類在線監(jiān)測(cè)的安裝與信號(hào)采集，將更好地推動(dòng)油紙電容式套管從傳統(tǒng)走向智能。