科技成果——热管式大电流干式套管

技术开发单位 中科院电工研究所 成果简介

热管式大电流套管是以提高现有干式套管额定电流、改善套管整体温升为目的提出的一种新型套管。该种套管利用导电杆内的热管对导电杆等发热部件进行冷却，从而改善导电杆等部件的温升。使用该技术后，可进一步提高干式套管的额定电流，特别适用于大型变电所内大电流工况的变压器套管和开关套管。

目前使用的干式套管，其导电杆外侧的主绝缘层一般由电容均压板和环氧树脂浇铸而成，或使用浸涂有环氧树脂的玻璃纤维材料缠绕而成，绝热性能良好。但由于导电杆产生的热量只能通过主绝缘层或导电杆端部散发，使得相同条件下干式套管的温升相对于充油套管偏高。为使导电杆有较低的温升，通常使用较大截面积的导电杆，以降低电流密度，从而减少生成的热量，但材料用量增加，成本增高。

对于电压很高的干式套管，由于绝缘体厚度的增加，散热不利，导体和绝缘体发热的问题就更加严重。从理论上讲仍可选择很大截面积的导电杆来控制温升，但此举一方面造成铜、树脂、硅橡胶等原材料的浪费，另一方面也增加了制造过程中的难度，甚至无法实现。例如，对于220kV电压等级以上的干式套管，当额定电流超过3000A时，上述问题就更加突出。而且，由于电流的趋肤效应的限制，当导电杆直径增大到一定程度时，再增加导电杆直径，所增加的有效电流截面也非常有限，降低温升的初衷更难达到。

电工所在对现有干式套管进行大量调研之后，针对其大额定电流时的温升难题，提出了新型热管式套管技术方案。热管式套管是在套管导电杆内设置填充了冷却介质的热管，对导电杆等主要发热部件进行高效冷却。冷却介质全程自动循环，无需外加动力驱动。

下图为加装热管的干式套管的结构示意图。图中所示的方案将原实心导电杆改为空心导电管，并使管内空间成为储液空间，在储液空间内填充冷却液，导电管端部接出线端子与散热器。提到的出线端子和散热器一般集成在一起，为空心金属器件，起到散热、出线的作用，导电杆与之相连，并使储液空间与其内部空间相通，冷却液在这里冷凝变为液体。

该解决方案的工作原理及工作过程如下：冷却液吸收导电杆发出的热量，吸热变为气体，自动上升至散热器处向外散出热量，冷凝回流到导电杆中。导电杆发热量大时，冷却液吸热量也大，循环加速，对外散出热量大；导电管发热量小时，冷却液吸热量小，循环减慢，对外散出热量小，因而可使导电杆在较理想的温度范围内工作。

应用范围

热管式大电流干式套管适用于大电流工况的变压器套管和开关套管。

项目所处阶段

目前已获得授权专利，正处于产品样机研发阶段。 市场前景

热管式大电流干式套管产品结构紧凑，冷却效率高，大大减小大电流套管的导电杆直径，降低了材料成本，具有显著的经济效益和市场前景。

合作方式

合作研发，共同推进产业化工作。