0 引言

均压环具有降低电力设备绝缘子表面电位梯度、减少电力设备电晕干扰和电晕损耗、改善设备端部电极形状和电场分布等作用，是电气设备必不可少的部件^[1-3]。高压试验中均压环也起着重要的作用，尤其在220 kV及以上电力系统电气设备局放和耐压试验中，均压环可有效避免电晕放电干扰，保证试验质量。

通常情况下，均压环由金属管弯曲成圆环制成。220 kV电力设备用均压环环径为275 mm，500kV电力设备用均压环环径为370 mm，对于高海拔地区，该设计尺寸还应相应加大。500 kV电力设备用均压环直径通常约为1 m、质量为30~50 kg。现场试验中，传统的均压环由于体积大、安装笨拙、携带不便等，严重影响了现场高压试验的工作效率，同时也制约了高压试验系统的集约化发展。

近年来，国内部分研究机构和高校针对输电线路和电气设备用均压环的分布电场、模型简化及试验特性方法等做了大量的研究^[4-11]，为均压环优化设计，紧凑型输电线路和超、特高压系统防晕金具等设计提供了宝贵的经验。但涉及高压现场试验用均压环的研究较少，因此研制一款新型轻捷式高压试验用均压环具有一定现实意义。本文采用导电且阻燃的软质材料作为表面蒙皮，金属弹性元件及充气结构作为骨架，研制出一款体积小、质量小、展开方便、安装便捷的新型均压环，解决了传统均压环体积大、质量大给试验带来的不便。

1 均压环表面蒙皮材料选择

均压环表面蒙布材质要求具有导电性好、质量小、防火阻燃等优良特性。目前的导电布料通常有不锈钢纤维混纺布、碳纤维布、塑料纤维镀铜导电布、喷铝无纺布。

（1） 不锈钢丝网为全金属，本质阻燃，但材质较硬、加工成型后有焊接缝，且难压缩、丝网压缩后易变形。

（2） 活性碳纤维布作为表面蒙皮材料，质量小，该材料是在纺织布中放入活性碳进行导电，但水洗后木炭易掉，导致导电性能变差。

（3） 芳纶不锈钢纤维混纺布是在芳纶中混纺入不锈钢微丝（由不锈钢拉拨而成微米级大小的纤维），当不锈钢纤维的含量达到30%以上时，屏蔽效果良好。芳纶是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸、耐碱、质量小、绝缘好、抗老化、生命周期长等优点。但是，目前该材料未大批量生产销售。

（4） 塑铝无纺布是在无纺布上喷涂铝膜加工制作而成，导电、屏蔽、均压性能良好。该材料质量小、阻燃、抗闪烙，但喷铝镀膜工艺难以把握，且反复折叠及压缩舒展后金属层容易掉，影响均压效果。

（5） 碳纤维纺织布。碳纤维是塑料有机纤维高温碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。其密度不到钢的1/4，抗拉强度是钢的7~9倍，可耐受1000 ℃的高温，本质阻燃，且质量小，导电率约为铝导电率的1/10。但是碳纤维纺织布价格较高，不易缝制成形，且缝制边条容易裂开。

综合上述5种材料的优缺点，选择不锈钢丝网和防火布作为均压环的表面蒙皮材料。其中金属丝线编织网作为蒙皮导电材料，选用厚0.35 mm、耐火温度为1000 ℃的高氧硅布作为均压环的外层防火材料。

2 结构设计及受力分析 2.1 结构设计

采用防寒PVC材料制作充气支撑结构均压环的充气骨架，对其充满压缩空气以支撑自身重力。弹性支撑结构均压环由上下两个圆环组成，上环端部采用椭圆半球罩弹簧结构，下环设计为纯弹簧结构，质量分别约为15 kg和12 kg。该设计可将均压环的高度降低至原用均压环的1/3，从而大大缩小了均压环的体积。均压环上环表面的椭圆半球罩材质为铝合金，下环弹簧材质为304不锈钢，弹簧线径为5 mm，弹簧外圈直径为1300 mm。均压环弹性支撑结构实物如图 1。

2.2 受力分析

利用Solidworks软件对均压环进行结构受力分析，结构受力分布图如图 2所示。

经计算分析，充气支撑结构均压环充气0.2~0.3MPa时，均压环表面压力最大为0.23 MPa，远小于均压环材料的张力强度13 MPa，因此材料不会受损。产品最大变形为3.95 mm，该变形量不会影响均压环表面均压效果。同时，圆环各向形状变化一致，不会造成局部突起和局放形变。因此，该均压环在结构上完全符合使用要求。

3 试验检验

将均压环用长8 m的绝缘橡胶绳悬挂于试验大厅行车上，为防止电压引线的电晕放电干扰，电压引线采用无晕导线。试验时的环境温度为30 ℃、相对湿度为80%，局部放电试验系统如图 3所示。试验检验了样品均压环外观、导电性能、承压条件下的形变情况及局放水平等各项试验指标，具体结果见表 1、表 2。

（1） 由表 1可知，不锈钢丝网和防火布作为轻质均压环的表面蒙皮材料，可以满足导电性、耐热、防火及其缝制后力学性能的要求。

（2） 由表 2可知，局部放电试验中，外施电压以50 kV 作为升压步长，电压由100 kV 逐步升高至500 kV的过程中，试品均压环的局放量均在试验设定的要求范围内，满足设计要求。经试验检验，该均压环可以满足高压试验使用需求。

4 结语

试验结果证明该新型轻捷式均压环均压效果良好。鉴于该产品的轻便性，将其应用于电气设备高压试验过程中，可减轻现场试验用均压环安装劳动强度，提高试验工作效率。