電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的製作方法

2023-06-16 23:17:01 1

專利名稱：電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種複合絕緣子，尤其涉及一種電氣化鐵路接觸網中應用的棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子。
背景技術：
複合絕緣子因其在重量、測零值、耐汙閃電壓等方面相比瓷質絕緣子有很大的優越性而受到行業的青睞，尤其是汙閃電壓高這一特點。研究發現，複合絕緣子的傘裙結構與汙閃電壓之間存在一定的關係，使得其他條件相同但傘裙結構不同的複合絕緣子其汙閃電壓不同。傘徑對複合絕緣子汙閃特性的影響如下傘徑加大，則複合絕緣子的等效直徑增大，對汙閃特性有消極影響，雖然複合絕緣子的爬電距離相應增大，在一定程度上可以提高汙閃電壓，但是提高的程度有限，反而導致爬電距離的利用率相對降低，並且過大的傘徑會消耗過多的材料，不具有經濟效益；傘徑過小則會導致洩漏距離的不足，因此選擇傘徑的首要原則是，在保證整支絕緣子滿足洩漏距離的前提下選擇具有經濟效益的傘徑。傘間距對複合絕緣子汙閃特性的影響如下傘間距增大，首先可以提高複合絕緣子的積汙特性；其次，可以有效地抑制傘間橋接，防止嚴重覆冰覆雪以及阻滯電弧的串接；第三，可以提升爬電距離的利用率；但是增大的前提是保證整支複合絕緣子具有充足的爬電距離。傘間距減小，在絕緣高度一定的情況下可以提高複合絕緣子的爬電距離，但是汙閃電壓並不隨爬電距離的增加而線性增長，傘間距過小，傘間容易發生橋接，爬電距離的利用率相對降低。據不完全統計，國內電力系統發生的絕緣子脆斷事故已達多起，脆斷往往發生在複合絕緣子場強集中的高壓端，發生脆斷事故的複合絕緣子一般都存在護套、端部密封破損的情況。一般認為脆斷髮生的概率很小，無法預防，無法檢測，對接觸網的危害極大。所以複合絕緣子端部密封設計質量的好壞和工藝質量的好壞是杜絕複合絕緣子發生脆斷事故的關鍵。電氣化鐵路接觸網用複合絕緣子運行地理範圍廣，不同地區具有其地理特殊性，從而造成運行工況複雜，同時複合絕緣子在運輸、安裝與維護過程存在外界不確定因素，從而影響複合絕緣子的安全運行。另外，複合絕緣子在接觸網上運行，將受到機電負荷的長期作用，複合絕緣子的機械強度隨時間推移而降低，造成這一現象的主要原因是芯棒材料本身具有蠕變特性，同時如果壓接過程中壓接參數設計不合理，造成金具和芯棒之間的壓接區應力過於集中，在長期機電負荷的作用下，複合絕緣子機械強度下降速度會加快。GB/T19519附錄A複合絕緣子機械拉伸負荷-時間試驗原理中，用複合絕緣子強度-時間曲線對複合絕緣子的蠕變衰減做了規定衰減曲線斜率不得超過8%。為確保複合絕緣子產品的機械可靠性，必須找出滿足條件的壓接參數。發明內容本實用新型的目的在於提供一種電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，使其汙閃電壓高，在使用過程中防止發生脆斷，同時具有防鳥害、防鼠害、抗風沙、抗外力破壞和可攀踏等性能。為達到上述目的，本實用新型的一種電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的具體技術方案為一種電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，包括芯棒、設置在芯棒兩端的金具和覆蓋設置在芯棒外側的帶有多個傘裙的護套，金具與護套的接口部位固化成型有密封結構，護套上的傘裙包括與芯棒同軸設置的多個大傘形凸起，大傘形凸起的傘伸出為30mm 60mm。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設置有多個小傘形凸起，小傘形凸起與芯棒同軸設置。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設置有兩個小傘形凸起。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設置有一個小傘形凸起。進一步，大傘形凸起和小傘形凸起的傘伸出之差大於15mm。進一步，傘形凸起的傘伸出是複合絕緣子的傘裙外沿與護套之間的徑向距離，大傘形凸起的傘間距與傘伸出之比大於O. 8。進一步，護套上的傘裙的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。進一步，金具與護套的接口部位固化成型的密封結構位於金具的外表面上。相比現有技術，本實用新型的一種電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的有益效果如下(I)通過對傘形凸起的傘伸出、大小傘型凸起的傘伸出之差以及傘間距與傘伸出之比的合理設定，以及積汙特性的仿真分析，達到複合絕緣子汙閃特性最佳的效果；(2)棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的傘套採用HCEP (HydrophobicCycloaliphatic Epoxy :憎水性脂環族環氧化合物)材料在金具外表面上通過高溫度、高壓力、長時間下固化成型密封結構，實現了複合絕緣子的高強度的密封，防止複合絕緣子在使用過程中發生脆斷事故；(3)棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子採用HCEP材料，提高了複合絕緣子的抗風沙能力、抗外力破壞的能力，可以防止鳥啄、鼠咬對複合絕緣子傘套的破壞。同時工程人員施工過程中必要時在一定範圍內可以踩踏在傘裙上，從而便利了施工，提高了工程人員施工過程中的安全係數。

圖I為本實用新型的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的結構不意圖；圖2為圖I中A處的局部放大圖；圖3為本實用新型的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的第二實施例的結構示意圖；圖4為本實用新型的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的第三實施例的結構示意圖。
具體實施方式
為了更好的了解本實用新型的目的、結構及功能，
以下結合附圖，對本實用新型的一種電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子做進一步詳細的描述。如圖I和圖2所示，本實用新型的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子包括芯棒I、設置在芯棒I兩端的金具2 (金具外形尺寸結構可依據安裝使用需要進行變換)以及覆蓋設置在芯棒I外側的帶有多個傘裙3的護套4，在所述金具2與護套4的接口部位，具體為接口部位處的金具2的外表面上固化成型有密封結構5。其中，所述護套4上的傘裙3的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。進一步，參見圖1，本實用新型中的護套4上的傘裙3包括與芯棒I同軸設置的多個大傘形凸起31 (彼此之間直徑相等)，大傘形凸起31的傘伸出(傘伸出是指複合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為30mm 60mm，且本實用新型中的大傘形凸起31的傘間距與傘伸出之比應大於 O. 8。另外，參見圖1，本實用新型中在相鄰的大傘形凸起31之間還設置有多個小傘形凸起32 (彼此之間直徑相等)，本實施例中設置在兩相鄰的大傘形凸起31之間的小傘形凸起32優選為兩個，其中，大、小傘形凸起的傘伸出之差應大於15mm。本實用新型中的傘套優選採用HCEP (Hydrophobic Cycloaliphatic Epoxy :憎水性脂環族環氧化合物)材料，從而使本實用新型的棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子在具有優良的憎水性、憎水遷移性和電氣性能的同時，提高了複合絕緣子的抗風沙能力、抗外力破壞的能力，可以防止鳥啄對複合絕緣子傘套的破壞，並且在一定範圍內使複合絕緣子具有了可攀踏性能，提高了施工過程中的安全係數。而且傘套與金具之間(具體為金具的外表面上)固化成型的密封結構也可採用HCEP材料，以實現複合絕緣子的高強度的密封。圖3中示出了本實用新型的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的第二實施例。其中，在此實施例中棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子也包括芯棒I、設置在芯棒I兩端的金具2 (金具外形尺寸結構可依據安裝使用需要進行變換)以及覆蓋設置在芯棒I外側的帶有多個傘裙3的護套4，在所述金具2與護套4的接口部位，具體為接口部位處的金具2的外表面上固化成型有密封結構5。其中，所述護套4上的傘裙3的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。進一步，本實用新型中的護套4上的傘裙3包括與芯棒I同軸設置的多個大傘形凸起31 (彼此之間直徑相等)，大傘形凸起31的傘伸出(傘伸出是指複合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為30mm 60mm，且本實用新型中的大傘形凸起31的傘間距與傘伸出之比應大於O. 8。應注意的是，本實施例中設置在兩相鄰的大傘形凸起31之間的小傘形凸起32為一個，其中，大、小傘形凸起的傘伸出之差應大於15mm。圖4中示出了本實用新型的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子的第三實施例。其中，在此實施例中棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子也包括芯棒I、設置在芯棒I兩端的金具2 (金具外形尺寸結構可依據安裝使用需要進行變換)以及覆蓋設置在芯棒I外側的帶有多個傘裙3的護套4，在所述金具2與護套4的接口部位，具體為接口部位處的金具2的外表面上固化成型有密封結構5。[0034]其中，所述護套4上的傘裙3的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。進一步，本實用新型中的護套4上的傘裙3包括與芯棒I同軸設置的多個大傘形凸起31 (彼此之間直徑相等)，大傘形凸起31的傘伸出(傘伸出是指複合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為30mm 60mm，且本實用新型中的大傘形凸起31的傘間距與傘伸出之比應大於O. 8。應注意的是，本實施例中兩相鄰的大傘形凸起31之間沒有設置小傘形凸起32。另外，本實用新型所述的棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子在接觸網上運行，將受到機電負荷的長期作用，複合絕緣子的機械強度隨時間推移而降低，造成這一現象的主要原因是芯棒材料本身具有蠕變特性，同時如果壓接過程中參數設計不合理，造成金具和芯棒之間的壓接區應力過於集中，在長期負荷作用下，絕緣子機械強度下降速度會加快。GB/T19519附錄A複合絕緣子機械拉伸負荷-時間試驗原理中用絕緣子強度_時間曲線對複合絕緣子的蠕變衰減做了規定衰減曲線斜率不得超過8%。為確保複合絕緣子產品的機械可靠性，本實用新型力爭把複合絕緣子的蠕變特性曲線斜率降到4%，通過大量試驗做出不同的端部金具壓接強度對應的絕緣子強度-時間曲線斜率，並找出-時間曲線斜率為4%時對應的壓接參數。複合絕緣子的機械強度與負荷施加時間的對數關係曲線的斜率可以通過3個時間點破壞試驗做出Imin平均破壞負荷、24h平均破壞負荷、96h平均破壞負荷。試驗過程中Imin破壞負荷很容易測得，而24h和96h的破壞負荷則不易測得。因此對24h和96h的破壞負荷做一下改變，即把24h和96h的破壞負荷試驗改為24h和96h耐受試驗，只要複合絕緣子能過耐受O. 74Mav和O. 73Mav (曲線的斜率不超過每時間對數刻度的4%) 24h和96h，那麼就認為蠕變特性曲線斜率最大為4%，複合絕緣子產品擁有更高的機械可靠性。Imin破壞負荷試驗採用3支相同複合絕緣子進行破壞負荷試驗，求出平均破壞值Mav和標準偏差6。按照國際經驗當試驗支數不小於10，可以算出較精確的標準偏差6作為試驗數據，如果試驗支數為3，則用作試驗數據的標準偏差6取O.OSMav。24h和96h耐受試驗對於24h的耐受試驗仍然採用3支複合絕緣子，根據蠕變特性曲線斜率4%的要求，得出24h對數時刻對應的破壞負荷值M24，只要複合絕緣子能夠承受M24的拉伸負荷24h，就可以認為複合絕緣子的蠕變特性曲線斜率至少為4%。T24=Lg (24X60) =3. 16M24= (1-3. 16X0. 04) Mav=O. 87Mav根據高斯分布原理，3支複合絕緣子通過概率為90%的24h耐受試驗負荷為O. 87Mav (1-1. 82X0. 08) =0. 74Mav對於96h耐受試驗，同理可以得出3支複合絕緣子通過率為90%的96h耐受試驗負荷為T96=Lg (96X60) =3. 76M24= (1-3. 76 X O. 04) Mav=O. 85MavO. 85Mav (1-1. 82X0. 08) =0. 73Mav通過這三個點就可以畫出斜率最大為4%的複合絕緣子的蠕變特性曲線，而對應這個曲線的複合絕緣子的端部金具壓接參數，就是理想的壓接參數。在4%衰減斜率的壓接參數下,壓接生產3支相同複合絕緣子進行I. 2SML的24h耐受試驗[0050] 24h時間對數刻度為 T24=Lg (24X60) =3. 1650年時間對數刻度為T24=Lg (50X365X24X60) =7. 42如果24h的耐受I. 2SML，則以4%衰減斜率，50年後複合絕緣子產品的機械負荷為I. 2SML[l-(7. 42-3. 16) X0. 04] = ISML可知以4%衰減斜率，50年後複合絕緣子產品還至少具有額定機械負荷的拉伸負荷值。I. 2SML耐受24h後，對產品進行機械拉伸破壞試驗，可以加以驗證。本實用新型的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子可依據此方法確定壓接參數。綜上所述，本實用新型所述的一種電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子通過對傘裙結構、傘間距、傘間距與傘伸出之比、大小傘型凸起的傘伸出之差、爬電係數以及剖面係數的合理設計，同時利用積汙特性的仿真分析計算，優化傘裙結構，得到汙閃特性最佳的效果。通過傘套用HCEP材料在金具外表面上的高溫度、高壓力、長時間固化成型密封結構，實現了複合絕緣子的高強度的密封，防止複合絕緣子在使用過程中發生脆斷事故；傘套用HCEP材料具有優良的憎水性、憎水遷移性和電氣性能，同時具有較高的機械強度，從而本實用新型的棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子在具有優良的憎水性、憎水遷移性和電氣性能的同時提高了複合絕緣子的抗風沙能力、抗外力破壞的能力，可以防止鳥啄、鼠咬對複合絕緣子傘套的破壞，並且在一定範圍內使複合絕緣子具有了可攀踏性能，便利了工程人員的施工，提高了施工過程中的安全係數；並且通過一種間接的方法確定金具與芯棒的壓接參數，使得其滿足蠕變特性曲線斜率的要求。以上藉助具體實施例對本實用新型做了進一步描述，但是應該理解的是，這裡具體的描述，不應理解為對本實用新型的實質和範圍的限定，本領域內的普通技術人員在閱讀本說明書後對上述實施例做出的各種修改，都屬於本實用新型所保護的範圍。
權利要求1.一種電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，其特徵在於，包括芯棒(I)、設置在芯棒(I)兩端的金具(2)和覆蓋設置在芯棒(I)外側的帶有多個傘裙(3)的護套(4)，金具(2)與護套(4)的接口部位固化成型有密封結構(5)，護套(4)上的傘裙(3)包括與芯棒(I)同軸設置的多個大傘形凸起(31)，大傘形凸起(31)的傘伸出為30mm 60mmo
2.根據權利要求I所述的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，其特徵在於，相鄰的大傘形凸起(31)之間設置有多個小傘形凸起(32)，小傘形凸起(32)與芯棒(I)同軸設 置。
3.根據權利要求2所述的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，其特徵在於，相鄰的大傘形凸起(31)之間設置有兩個小傘形凸起(32)。
4.根據權利要求2所述的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，其特徵在於，相鄰的大傘形凸起(31)之間設置有一個小傘形凸起(32)。
5.根據權利要求3或4所述的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，其特徵在於，大傘形凸起(31)和小傘形凸起(32)的傘伸出之差大於15mm。
6.根據權利要求I所述的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，其特徵在於，傘形凸起的傘伸出是複合絕緣子的傘裙外沿與護套之間的徑向距離，大傘形凸起(31)的傘間距與傘伸出之比大於O. 8。
7.根據權利要求I所述的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，其特徵在於，護套(4)上的傘裙(3)的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。
8.根據權利要求I所述的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，其特徵在於，金具(2)與護套(4)的接口部位固化成型的密封結構(5)位於金具(2)的外表面上。
專利摘要本實用新型公開了一種電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子，該複合絕緣子包括芯棒(1)、設置在芯棒(1)兩端的金具(2)和覆蓋設置在芯棒(1)外側的帶有多個傘裙(3)的護套(4)，金具(2)與護套(4)的接口部位固化成型有密封結構(5)，護套(4)上的傘裙(3)包括與芯棒(1)同軸設置的多個大傘形凸起(31)，大傘形凸起(31)的傘伸出為30mm～60mm。本實用新型的電氣化鐵路接觸網用棒形懸式懸棒定位聚合物複合絕緣子汙閃電壓高，在使用過程中可防止發生脆斷，同時具有防鳥害、防鼠害、抗風沙、抗外力破壞和可攀踏等性能。
文檔編號H01B17/02GK202996433SQ20122066853
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者及榮軍, 張春梅, 及順義, 王長明, 張炎武, 耿衛斌, 賈傳熙, 及慧芳, 及海濤, 及海峰, 趙芯玉, 殷澤民, 魏茂林, 王亞芹, 及海強, 及海鵬, 劉振龍, 劉傑, 孫玉浩, 周楊, 任偉, 王偉忠 申請人:河北榮森電氣有限公司