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摘要：基于运行的ABB阀侧直流套管、锦-苏及哈-郑特高压直流输电工程换流变的使用特点和技术要求，研制了一种±400kV～±800kV换流变阀侧直流套管；本文对该类型产品的有关使用特点和技术特性进行了阐述，给出了产品按直流套管标准进行型式试验的结果；可以满足直流输电工程对阀侧直流套管的使用要求
关键词：换流变阀侧直流套管；设计计算
引言
特高压直流输电具有远距离、大容量、低损耗的优势，是实施“西电东送”战略、实现我国能源资源优化配置的有效途径。±800kV直流输电系统是目前国内外已投运的最高电压等级的直流输电，自2010年我国云-广第一条±800kV特高压直流输电线路运行以来，中国已有5条±800k V特高压直流输电工程投运，并有多条±800k V特高压直流工程正在规划建设。
本文依托运行的ABB阀侧直流套管、锦屏-苏南、哈密-郑州±800kV直流输变电工程，根据我们进行±400～±800kV换流变阀侧直流套管的研制情况，对换流变阀侧直流套管研制中的一些技术进行了阐述和分析，给出了换流变阀侧直流套管有关计算、试验的结果。希望通过对换流变阀侧直流套管生产、试验方面的技术分析、讨论，进一步的完善提高阀侧直流套管的质量和使用运行的安全可靠性。
1.±400kV、±800kV换流变阀侧直流套管的基本技术参数
根据运行的ABB阀侧直流套管、锦屏-苏南±800kV直流输变电工程、哈密-郑州直流输变电工程中送端换流变压器对阀侧直流套管使用的技术要求，±400kV、±800kV换流变阀侧直流套管的主要技术参数如表1所示。
2套管散热、温度均匀性和电气绝缘性能的设计
套管在运行使用过程通过很大的传输电流，它产生的发热为：W = RI 2，另外使用运行时交流分量的高电压场强也会使油纸绝缘芯体产生介质损耗发热。
因为油纸绝缘芯体在直流电压下的场强分布与电阻率成正比，而其电阻率与温度成反比，上述的发热使油纸绝缘芯体内部温度分布不均，造成油纸绝缘芯体内部直流电场分布不均，降低了产品的电气绝缘性能，严重时甚至发展为产品击穿损坏。因此，需要尽可能的降低上述发热对油纸绝缘芯体造成的不均匀温度分布，使油纸绝缘保持良好的电气绝缘性能。
为解决上述问题，我们采用了双层导管结构，即将套管绝缘芯体制做到该双层导管上，利用双层导管之间的油间隙和孔洞，使油纸绝缘芯体具有良好的油循环、油（渗透）对流、和油交换功能，具有良好的散热性能，使油纸绝缘芯体的温度均匀性得到改善，使油纸绝缘芯体保持良好的电气绝缘性能和电气绝缘耐老化性能。
3 套管气体密封性能的设计
套管伸入换流阀厅内的套管内部，采用的是填充SF6气体介质的绝缘结构。充SF6气体绝缘形式的高压直流套管，运行使用的工作压力一般在0.4～0.5MPa表压的范围，其工作压力是液体介质绝缘形式产品的3～5倍。假设同样的产品和密封结构，当内部工作压力每增加0.1MPa，密封性能失效概率的增大，可能会以数量级别的形式发生。气体绝缘结构形式的高压电气产品，如果仍采用液体介质绝缘的密封形式，那么，密封性能失效的概率将呈数量级的增加，会使产品的密封性能下降到不能容忍的工作状况。
为解决气体绝缘密封的技术问题，我们在充SF6气体绝缘直流套管中采用了的多层复合式密封结构，即在直流套管沿轴向方向（或沿径向方向）的密封接触面上，设有用于容置密封材料、相互独立的两道以上的密封槽，用来放置两道以上相互独立的与SF6气体介质相容性好的环形密封材料，并且，在每一道密封材料上均涂敷一层密封油脂。
这种多层复合式密封结构的工作运行状态如下：当产品以0.4～0.5MPa的气体工作压力在长时间的运行中，以一定的概率（假设为0.5%）出現缓慢微小的泄漏，如果该泄漏到达两道密封之间，其压力会明显下降。在经过相当长时间后两道密封槽间的压差为0.1MPa时，第一道密封停止泄漏（考虑工作压力为0.1MPa的密封已解决），第二道密封内的气体压力下降到0.3～0.4MPa，在该状态下的第二道密封也出现缓慢微小泄漏的概率，假设为0.1%（考虑工作压力下降，密封失效的概率也下降），那么把两道相互独立的密封作为一个密封整体来看，该两道密封结构整体的密封失效概率（根据概率理论计算）会减小到0.5%×0.1%，即下降到了百万分之五。因此这种多层复合式密封结构能有效的提高气体介质的密封可靠性能，特别适合于气体介质工作压力高状态下的密封要求
4 换流变阀侧直流套管的试验
±400kV、±800kV充SF6直流套管按标准通过型式试验后，还对套管及油箱内变压器油的油样进行检测，符合以下数据：
5 结语
根据锦屏-苏南、哈密-郑州±800kV直
流输变电工程中送端换流变压器对阀侧直流套管使用的技术要求和技术参数，研制了±400kV、800kV换流变阀侧直流套管，按照GB/T22674-2008和GB/T4109-2008、以及IEC62199 和IEC62137的直流套管国家和国际标准要求，进行并通过了套管的全部出厂试验和型式试验；可以满足直流输变电工程对阀侧直流套管的使用要求。
关键词：换流变阀侧直流套管；设计计算
引言
特高压直流输电具有远距离、大容量、低损耗的优势，是实施“西电东送”战略、实现我国能源资源优化配置的有效途径。±800kV直流输电系统是目前国内外已投运的最高电压等级的直流输电，自2010年我国云-广第一条±800kV特高压直流输电线路运行以来，中国已有5条±800k V特高压直流输电工程投运，并有多条±800k V特高压直流工程正在规划建设。
本文依托运行的ABB阀侧直流套管、锦屏-苏南、哈密-郑州±800kV直流输变电工程，根据我们进行±400～±800kV换流变阀侧直流套管的研制情况，对换流变阀侧直流套管研制中的一些技术进行了阐述和分析，给出了换流变阀侧直流套管有关计算、试验的结果。希望通过对换流变阀侧直流套管生产、试验方面的技术分析、讨论，进一步的完善提高阀侧直流套管的质量和使用运行的安全可靠性。
1.±400kV、±800kV换流变阀侧直流套管的基本技术参数
根据运行的ABB阀侧直流套管、锦屏-苏南±800kV直流输变电工程、哈密-郑州直流输变电工程中送端换流变压器对阀侧直流套管使用的技术要求，±400kV、±800kV换流变阀侧直流套管的主要技术参数如表1所示。
2套管散热、温度均匀性和电气绝缘性能的设计
套管在运行使用过程通过很大的传输电流，它产生的发热为：W = RI 2，另外使用运行时交流分量的高电压场强也会使油纸绝缘芯体产生介质损耗发热。
因为油纸绝缘芯体在直流电压下的场强分布与电阻率成正比，而其电阻率与温度成反比，上述的发热使油纸绝缘芯体内部温度分布不均，造成油纸绝缘芯体内部直流电场分布不均，降低了产品的电气绝缘性能，严重时甚至发展为产品击穿损坏。因此，需要尽可能的降低上述发热对油纸绝缘芯体造成的不均匀温度分布，使油纸绝缘保持良好的电气绝缘性能。
为解决上述问题，我们采用了双层导管结构，即将套管绝缘芯体制做到该双层导管上，利用双层导管之间的油间隙和孔洞，使油纸绝缘芯体具有良好的油循环、油（渗透）对流、和油交换功能，具有良好的散热性能，使油纸绝缘芯体的温度均匀性得到改善，使油纸绝缘芯体保持良好的电气绝缘性能和电气绝缘耐老化性能。
3 套管气体密封性能的设计
套管伸入换流阀厅内的套管内部，采用的是填充SF6气体介质的绝缘结构。充SF6气体绝缘形式的高压直流套管，运行使用的工作压力一般在0.4～0.5MPa表压的范围，其工作压力是液体介质绝缘形式产品的3～5倍。假设同样的产品和密封结构，当内部工作压力每增加0.1MPa，密封性能失效概率的增大，可能会以数量级别的形式发生。气体绝缘结构形式的高压电气产品，如果仍采用液体介质绝缘的密封形式，那么，密封性能失效的概率将呈数量级的增加，会使产品的密封性能下降到不能容忍的工作状况。
为解决气体绝缘密封的技术问题，我们在充SF6气体绝缘直流套管中采用了的多层复合式密封结构，即在直流套管沿轴向方向（或沿径向方向）的密封接触面上，设有用于容置密封材料、相互独立的两道以上的密封槽，用来放置两道以上相互独立的与SF6气体介质相容性好的环形密封材料，并且，在每一道密封材料上均涂敷一层密封油脂。
这种多层复合式密封结构的工作运行状态如下：当产品以0.4～0.5MPa的气体工作压力在长时间的运行中，以一定的概率（假设为0.5%）出現缓慢微小的泄漏，如果该泄漏到达两道密封之间，其压力会明显下降。在经过相当长时间后两道密封槽间的压差为0.1MPa时，第一道密封停止泄漏（考虑工作压力为0.1MPa的密封已解决），第二道密封内的气体压力下降到0.3～0.4MPa，在该状态下的第二道密封也出现缓慢微小泄漏的概率，假设为0.1%（考虑工作压力下降，密封失效的概率也下降），那么把两道相互独立的密封作为一个密封整体来看，该两道密封结构整体的密封失效概率（根据概率理论计算）会减小到0.5%×0.1%，即下降到了百万分之五。因此这种多层复合式密封结构能有效的提高气体介质的密封可靠性能，特别适合于气体介质工作压力高状态下的密封要求
4 换流变阀侧直流套管的试验
±400kV、±800kV充SF6直流套管按标准通过型式试验后，还对套管及油箱内变压器油的油样进行检测，符合以下数据：
5 结语
根据锦屏-苏南、哈密-郑州±800kV直
流输变电工程中送端换流变压器对阀侧直流套管使用的技术要求和技术参数，研制了±400kV、800kV换流变阀侧直流套管，按照GB/T22674-2008和GB/T4109-2008、以及IEC62199 和IEC62137的直流套管国家和国际标准要求，进行并通过了套管的全部出厂试验和型式试验；可以满足直流输变电工程对阀侧直流套管的使用要求。