具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

参照图1-图3(b)、图6(a)、图6(b)和图7，本发明三相共箱式GIL/GIS母线，包括筒体8以及设置于筒体8内的三相载流管母和支撑绝缘子2，三相载流管母中的每一相载流管母1上均安装有支撑绝缘子2，支撑绝缘子2包括套设在载流管母1外部的导体包裹区4和与导体包裹区4两侧分别相连的两条支腿5，支腿5的端部设置有金属嵌件7，金属嵌件7上连接有屏蔽结构；两条支腿5端部的金属嵌件7与筒体8的内壁连接，三相载流管母上安装的支撑绝缘子2在筒体8横截面上的投影互呈40°-80°夹角。

作为本发明优选的实施方案，参照图3(a)和图3(b)，每个支撑绝缘子2上的两条支腿5相互之间的夹角为120°-180°，该夹角为朝向筒体8方向的夹角；金属嵌件7上连接有马鞍形屏蔽环18，见图7。

作为本发明优选的实施方案，参照图1-图3(b)，支腿5与导体包裹区4之间通过第一圆弧段6平滑过渡连接，导体包裹区4的形状为鼓形包覆形状，参照图4,，导体包裹区4鼓面的中心开设有供载流管母1穿过的中心孔，中心孔的直径小于鼓面的直径，中心孔与导体包裹区4侧之间留有一定的长度的直线段11，导体包裹区4侧面采用光滑的弧面段12。

作为本发明优选的实施方案，支腿5端部的金属嵌件7与筒体8的内壁之间固定连接；

或者，参照图5(a)和图5(b)，支腿5端部的金属嵌件7上连接有滚轮13，滚轮13与筒体8的内壁接触。

作为本发明优选的实施方案，参照图6(a)和图6(b)，三相载流管母中的每一相载流管母1上装的支撑绝缘子2沿载流管母1的长度方向相间隔预设距离，支撑绝缘子2上的两条支腿5端部的金属嵌件7与筒体8的内壁之间固定连接。

作为本发明优选的实施方案，图1-图3(b)以及图7，三相载流管母上安装的支撑绝缘子2位于同一平面，相邻两个支撑绝缘子2上相邻的支腿5端部的金属嵌件7连接于同一个安装底座，安装底座3与筒体8的内壁之间固定连接；或者，参照图5(a)和图5(b)，安装底座3上安装有滚轮13，滚轮13与筒体8的内壁接触。

作为本发明优选的实施方案，图1-图3(b)以及图5(a)和图5(b)，安装底座3包括屏蔽罩15，屏蔽罩15上在朝向筒体8的一侧设置有连接柱3-1，连接柱3-1与筒体8的内壁之间通过垫块焊接；或者连接柱3-1上安装滚轮13，滚轮13与筒体8的内壁接触；

屏蔽罩15朝向支腿5的一侧与支腿5端部的金属嵌件7之间为固定连接或者为可相对移动的连接；参照图5(a)，当为可相对移动的连接时，支腿5端部的金属嵌件7设置有滚轮，该滚轮的滚动方向为沿载流管母1的轴向，屏蔽罩15上开设有供滚轮嵌入的键槽14。

作为本发明优选的实施方案，当屏蔽罩15朝向支腿5的一侧与支腿5端部的之间为可相对移动的连接时，参照图5(a)和图5(b)，屏蔽罩15内部设有与键槽14相通的空腔15-2，屏蔽罩15上还开设有若干用于捕获键槽14处以及屏蔽罩15周围的金属屑的长孔，所有的长孔与空腔15-2连通。

作为本发明优选的实施方案，参照图1-图3(b)，屏蔽罩15的结构为弯曲为光滑弧状的矩形结构，屏蔽罩15的凹面朝向筒体8的内壁，屏蔽罩15的每个拐角部位均采用光滑的圆弧过渡。

作为本发明优选的实施方案，参照图7，安装底座3的形状为Y形，相邻两个支撑绝缘子2上相邻的支腿5端部的金属嵌件7与安装底座3的两个分支的端部固定连接，安装底座3的另一个分支的端部与筒体8的内壁之间固定连接。

作为本发明优选的实施方案，参照图3(a)和图3(b)，本发明的绝缘子绕轴线旋转任意角度的结构也适用。该情形也属于本发明的保护范围之内。

实施例

参照图1-图3(b)，本实施例三相共箱式GIL/GIS母线包括三相载流管母1、支撑绝缘子2、安装底座3和筒体8，三个支撑绝缘子2在筒体8内沿轴向方向呈三角形布置，近似分布在一个径向平面上的三角形的三条边上；三个安装底座3布置于三个支撑绝缘子所组成的三角形的三个顶点上，三角形的顶点可够成与筒体8同心的内接圆；支撑绝缘子2包括导体包裹区4和与导体包裹区4两侧分别连接的两条支腿5，导体包裹区4两条支腿5通过第一圆弧段6相连整体，构成两头小中间大的纺锤形绝缘结构，在支腿5的两端中分别嵌有金属嵌件7，整体构成绝缘支撑。

支撑绝缘子两条支腿5的旋转轴组成第一夹角∠A，∠A可为任意值，一般情况下第一夹角∠A大于120°小于180°；位于三角形三条边上各支撑绝缘子的第一夹角∠A可存在差异。设计上绝缘子两支腿夹角能够在一定程度上调整，保障了在紧凑型化境下绝缘子安装的灵活性，扩大了本发明方案的使用范围。

导体包裹区4为绕载流管母1旋转的旋转体，均匀包覆载流管母1，参照图4，导体包裹区4在A-A截面处的轮廓包括直线段11与弧面段12，形成鼓形包覆形状。

参照图3(a)和图3(b)，安装底座3与筒体8的内壁之间留有安装间隙9，安装底座3与筒体8的内壁通过安装间隙9可为固定连接或滑动连接。当绝缘支撑需要整体固定时，安装底座3与筒体8的内壁通过垫块在安装间隙9中焊接固定；当绝缘支撑需要整体滑动时，安装底座3的连接柱3-1内装配滚轮13与筒体8的内壁接触。每个安装底座3均有独立触点与筒体8的内壁相连。

支撑绝缘子2和安装底座3间可为固定连接或滑动连接。当三个支撑绝缘子2需要整体滑动或固定时，金属嵌件7与安装底座3通过螺栓固定连接。当三相三个绝缘子2需要分别独立滑动时，在金属嵌件端部安装滚轮，参照图5(a)，通过安装底座3上所开的沿轴向的键槽14滑动连接。如图6(a)和图6(b)所示，三个支撑绝缘子2可采用错位安装方式安装在三相共箱式GIL/GIS母线内。

所述安装底座3可为蘑菇型安装底座15(如图1-图3(b)、图5(a)和图5(b)所示的情形)或Y形安装底座17(如图7所示的情形)。

依照本发明结构设计的550kV三相共相式GIL分体式绝缘支撑与配置方案，应用有限元计算方法仿真计算了关键部位电场分布。由于绝缘子间隙、沿面设计主要考虑的是雷电冲击下的电场分布，计算时，一相载流管母加载相应雷电冲击电压，其余两相管母和筒壁接地。图8、图9和图10分别为绝缘子表面合成场强、绝缘子表面切向场强和金属嵌件表面电场分布，绝缘子表面合成场强最大值为19.3kV/mm，切向场强最大值为6.79kV/mm，分别低于0.4MPa SF6控制场强指标24kV/mm和12kV/mm。金属嵌件表面电场均匀，换算至工频后低于控制场强值。上述的方案中金属嵌件7与安装底座3连接位置可配置马鞍形屏蔽环18。

由上述方案可以看出，本发明中，三相管母的支撑绝缘子相对独立，在管母的相间取消了绝缘的气-固界面，将相间的沿面绝缘转变为间隙绝缘，为进一步缩小体积，提升相间安全裕度提供了途径。三相的绝缘子采用三角形排布组合成三相管母的绝缘支撑方案，将每相绝缘子设计为纺锤形，能够有效均匀绝缘子表面合成场强、切向场强，增大绝缘子相对地的沿面爬电距离，提升绝缘子相对地的沿面绝缘性能。本发明能够在一个绝缘子上集成三相导体，实现三相共箱，在满足设计控制指标要求的情况下，解决设备小型化、紧凑化设计的绝缘技术问题与安全可靠运行问题。绝缘子与安装底座、安装底座与筒壁均可选择为固定或滑动安装，同时三相管母的支撑绝缘子可选为错位安装，在保证绝缘子结构能够有效释缓环境温度及载荷变化带来的温度场变化引起载流管母热胀冷缩现象导致的绝缘子应力集中问题的情况下，为紧凑型条件下绝缘子零缺陷灵活安装提供了途径。可选的绝缘子与安装底座、安装底座与筒壁的固定与滑动配置方式，实现了三相的绝缘子各自独立滑动，当三相通流不平衡时能够有效降低不同相之间热膨冷缩导致的热胀冷缩的不同时，绝缘子能够有效释缓这种情况下的应力集中。每个导杆(载流母管)独立支撑，能够有效减少绝缘子本体和金属嵌件承受的应力，减少局部应力集中的情况出现。马鞍形屏蔽环为绝缘子灵活安装提供了空间，解决了绝缘子低压端在安装时易产生缺陷，但缺陷清理与抑制能力不足的问题。马鞍形屏蔽环较大的屏蔽空间，能够有效屏蔽支腿处由于金属-环氧粘接界面粘接强度不足带来的界面缺陷，同时为绝缘子的灵活安装提供了空间。

本发明首次提出用于三相共箱式GIL/GIS母线的分体式绝缘支撑及配置方案，用以解决三相共箱式GIL/GIS母线内空间有限带来的局部电场集中问题和紧凑条件下低压侧安装配置带来的局部缺陷畸变电场的问题；解决“双碳”目标下新型环保绝缘气体应用时绝缘结构设计裕度不足的问题；解决三相共箱式GIL/GIS母线用于长距离输电时，长管母受到载流、环境温度变化引发GIS/GIL内温度场变化、系统内存在三相不平衡电流导致三相管母载流不同而热障冷缩不同使绝缘件内部产生应力集中的问题。在本发明的设计下，绝缘支撑表面的合成场强、切向场强及金属嵌间表面场强能够极大幅度实现均匀化，满足工程中的控制值和裕度要求，方便灵活安装与配置，从而提高该绝缘子在长期运行下的安全性和稳定性。该三相共相GIS/GIL的分体式绝缘支撑可通过等比例放大或者缩小，应用于不同电压等级的交流三相输电系统中。另外，采用不同填充材料、不同形状嵌件、不同数量支腿及不同设计思路制造的应用于三相共相GIS/GIL的分体式绝缘支撑，都属于该专利保护范围内。

综上所述，本发明的三相共相GIS/GIL的分体式绝缘支撑及配置方案能够保证绝缘子合成场强最大值、绝缘子切向场强最大值和金属嵌件表面场强最大值满足设计指标要求的情况下，能够显著降低绝缘子尺寸，减少绝缘子体积，降低生产制造成本。能够实现新型环保绝缘气体应用下绝缘结构设计的裕度要求。同时，能够解决由于导体的膨胀收缩以及绝缘子与中心导体热膨胀系数不匹配，在外界温度与负荷变换时，金属-环氧界面的应力集中现象。能够有效屏蔽低压端在安装运行过程中带来的缺陷，且绝缘子配置灵活。

应当理解的是，对于实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。本申请的范围由所附的权利要求来限制。

在本发明结构的基础上，任何金属嵌件形状、绝缘子支腿夹角、绝缘子支腿的形状、安装座安装配置方式的改变都属于本发明的保护范围。

该绝缘支撑设计能够使其表面电场设计指标维持在较优值，同时能够释缓运行过程中由载荷与温度变化导致的温度场变化，而引起的绝缘子应力集中现象，配置方案具有多种结构组合，能够灵活应用于不同工况，低压端有效屏蔽安装、运行过程中带来的缺陷，从而降低绝缘子的破坏几率和沿面闪络风险，提高三相共箱式GIL/GIS母线安全性和运行可靠性。

实际场景下输电负荷和环境温度呈周期性变化，造成GIS/GIL温度场分布也呈周期型变化，GIS/GIL载流管母的热胀冷缩现象要求与管母相连的绝缘子能够与筒壁实现相对滑移以补偿这种现象，减小运行中绝缘子承受的热应力，这也要求GIS/GIL中装配一种适用于该结构特点的绝缘支撑部件。

本发明能够满足在紧凑型设计及“双碳”目标下环保气体的应用，实现三相共箱GIS/GIL内部多物理场分布均匀化，结构设计合理化，保障GIS/GIL在运行过程中的安全性和稳定性，降低产生绝缘缺陷及沿面闪络、间隙击穿等故障的风险。