一種複合絕緣子及其製造方法
2023-06-06 14:00:01
專利名稱：一種複合絕緣子及其製造方法
技術領域：
本發明屬於高電壓技術領域，尤其涉及到高壓輸變電系統中以垂直方式安裝使用的復 合絕緣子，特別是輸變電線路中使用的棒形懸式複合絕緣子。本發明還涉及該複合絕緣子 的製造方法。
背景技術：
清華大學出版社2006年出版的由清華大學關志成教授編著的《絕緣子及輸變電設備 外絕緣》 一書中第2章第2節"複合絕緣子"中，詳盡地論述了現有複合絕緣子的結構和 製造方法，並以結構圖示和照片圖示的方法概括了現有複合絕緣子的傘形結構，並且在第 8章"複合絕緣子技術"中對複合絕緣子的耐汙溼性能作了進一步的論述。為了提高複合 絕緣子的耐汙溼性能，有關研究人員提出了多種的傘形結構，例如2007年7月11曰公 開的公開號為CN2922077的中國專利說明書就提出了一種強耐汙型複合絕緣子，其傘裙結 構是大、小傘裙上分別有與之成一體的內傘裙。現有傘形結構的複合絕緣子的傘裙的傾斜角度較小，不利於水珠的聚合和滾落，絕緣 表面完全暴露在空氣氣流中，在大霧、凝露的溼潤氣候環境中，氣流中攜帶的水分容易使 外絕緣表面整體受潮溼潤；在降雨的氣候環境中，雨水擊落在汙穢的傘裙上，汙水會反濺 到護套和其它清潔乾燥的絕緣表面，加重雨中複合絕緣子的汙溼狀況；在降雪和凝凍的氣 候環境中，傘裙上表面的積雪、積冰嚴重，融雪融冰時，也會影響複合絕緣子的汙溼狀況。 當複合絕緣子處於較差的汙溼狀況中時，會引起複合絕緣子的汙閃、局部放電、外絕緣材 料的蝕損，所以，現有的複合絕緣子的耐汙溼性能有待提高，以提高複合絕緣子的可靠性。發明內容本發明所要解決的技術問題是在上述的複合絕緣子的傘形結構的基礎上，提供一種耐 汙溼性能較好的複合絕緣子，提高複合絕緣子的可靠性；為此，本發明還要提供製造該複合絕緣子的方法。為了解決上述技術問題，本發明對現有的複合絕緣子的傘形結構作了進一步的改進 一種複合絕緣子，由芯棒、連接金具、橡膠護套和傘裙及端部密封層組成，其特徵是複合絕緣子的傘形結構是由1—60個由1個帽式傘裙下串接l一6個普通傘裙構成的傘裙組 串接而成；帽式傘裙的頂端與護套相連接，以5° —30°的傾斜角向外延伸形成上斜面、 再以70° —100°的傾斜角向下延伸形成垂直面、再以10° —45°的傾斜角向外延伸形成 下斜面而構成的帽式傘裙；帽式傘裙的下斜面上有向下伸出的阻流副傘裙；帽式傘裙的上 斜面與垂直面間以圓弧面過渡連接，上斜面和垂直面構成空穴狀帽體傘裙，其高度大於 40毫米；帽式傘裙下串接的第一個普通傘裙的直徑小於阻流副傘裙的底部直徑。所述的帽式傘裙的上斜面、圓弧面和垂直面以相同弧度連接為弧形面形成空穴狀帽體 傘裙。所述的帽式傘裙的垂直面上有向內伸出的擾流副傘裙。所述的護套是由內護套和外護套組成，內護套包覆在芯棒表面，外護套分段套裝在內 護套外；各段外護套上分別連接有帽式傘裙或普通傘裙；相鄰的外護套間相搭接並且以粘 接劑密封粘連；內護套與外護套間的界面上有縱橫交錯的溝槽，溝槽內充注有絕緣體。為了製造上述傘形結構較為複雜的複合絕緣子，本發明的製造方法包括如下步驟 1)將連接金具分別安裝在芯棒兩端；2)將安裝有連接金具的芯棒放入由型腔對稱的上模 和下模組成、有預定型腔的模具中，並且向模具型腔中注入矽橡膠，加溫加壓使矽橡膠硫 化成型， 一次性成型矽橡膠護套、傘裙和端部密封層；3)開啟模具，將硫化成型好的產 品從模具型腔中取出，清理檢査，其特徵是上模和下模各由固定模體和活動模體組成； 形成帽式傘裙上表面的型腔、形成普通傘裙的型腔、形成端部密封層的型腔、形成大部分 護套的型腔的模體組合成固定模體，形成各個帽式傘裙的下表面型腔和形成帽式傘裙下表 面連接的部分護套的型腔的模體為活動模體，固定模體上有與活動模體定位塊相適配的定 位腔；壓制產品前，將各活動模體放入固定模體中，使各定位塊與定位腔緊密配合，形成 完整的模具型腔，進行產品的壓制，壓制好產品後，開啟模具時,各活動模體與矽橡膠護 套和傘裙一起從固定模體中脫出，再從各帽式傘裙的下表面脫離。另一種製造上述傘形結構較為複雜的複合絕緣子的方法，其特徵是包括如下步驟 1)將芯棒模壓上矽橡膠內護套，並且使內護套上具有3—15條軸向貫通的溝槽，清理幹 淨；2)使用帽式傘裙模具壓制帽式傘裙，並且使與帽式傘裙連接的外護套的內徑略小於 芯棒上內護套的外徑0—1.5毫米，外護套的內表面有1一4條周向環形溝槽，二次硫化後 清理乾淨；3)使用普通傘裙模具壓制普通傘裙，並且使與普通傘裙連接的外護套的內徑 略小於芯棒上內護套的外徑0—1.5毫米，外護套的內表面有1一4條周向環形溝槽，二次硫化後清理乾淨；4)使用密封層模具壓制連接金具上的密封層，二次硫化後清理乾淨； 5)將帽式傘裙和普通傘裙上連接的外護套依次串穿套裝在內護套上，並且對相鄰的外護 套間的連接部位使用粘接劑相密封粘連；6)採用抽真空工藝，使液態絕緣物充注滿內護 套與外護套間界面上形成的縱橫交錯的溝槽，並且固化為絕緣體；7)將連接金具安裝在 芯棒的兩端，並且使連接金具上的密封層與相鄰的外護套相連接，在連接處以粘接劑密封 粘接；8)清理整支複合絕緣子。輸變電系統的電壓等級從10KV—1000KV不等，本發明的複合絕緣子由1_60傘裙 組形成的不同絕緣距離的複合絕緣子可以滿足不同電壓等級的需求。由於上述複合絕緣子 採用帽式傘裙下串接1—6個普通傘裙的傘形結構，有利於改良氣流流過複合絕緣子的流 動特性，使氣流進入帽體傘裙的空穴中的流量減少，流速減緩，保持空穴壁的絕緣表面的 積汙不致加重，而受潮的速度減慢，而且帽體傘裙的部分表面的傾斜角度非常大，甚至是 近90°的垂直傾斜角度，便於小水珠的聚合和滾落而保持該部位的相對乾燥，提高複合 絕緣子的耐汙溼性能，提高複合絕緣子的可靠性，此外，在較大降雨的氣候環境中，本發 明的複合絕緣子的主要受雨面是帽式傘裙的垂直面和下斜面，不易產生雨水反濺而汙溼其 它絕緣表面，同樣的原理，在降雪和凝凍的氣候環境中，複合絕緣子的積雪積冰量較少而 且在氣溫回升後能較快速地融化，提高複合絕緣子的耐汙溼性能。
下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明。 圖1是一支現有的複合絕緣子的半剖視圖。 圖2是一支本發明的複合絕緣子的半剖視圖。 圖3是另一支本發明的複合絕緣子的半剖視圖。 圖4是另一支本發明的複合絕緣子的半剖視圖。圖5是圖4中本發明複合絕緣子的包覆有內護套的芯'棒的結構示意圖。 圖6是圖5芯棒與內護套的A—A截面示意圖。 圖7是圖4中本發明複合絕緣子的帽式傘裙的剖視圖。4 圖8是圖4中本發明複合絕緣子的普通傘裙的剖視圖。 圖9是製造圖2的本發明複合絕緣子的模具中的半片活動模體的剖視圖。 圖10是製造圖2的本發圖11是製造圖2的本發明複合絕緣子的模具的剖視圖，圖中，活動模體與固定模體 的分型面交錯90。，剖切面與活動模體的分型面重合。圖中1 —芯棒，2—連接金具，3—普通傘裙，4一護套，5—密封層，6—帽式傘裙， 7—上斜面，8—垂直面，9一下斜面，IO—圓弧面，ll一內護套，12 —外護套，13—絕緣 體，14一固定模體，15—活動模體，16—型腔，17—定位腔，18—阻流副傘裙，19一弧形 面，20—擾流副傘裙，21—溝槽，22—上模，23—下模，24—分型面，25—定位塊。
具體實施方式
圖2為一支本發明的複合絕緣子的半剖視圖。該複合絕緣子的傘形結構是由2個由一 個帽式傘裙下串接2個普通傘裙構成的傘裙組串接而成，帽式傘裙的頂端與護套相連接， 以約18°的傾斜角度向外延伸形成上斜面後，再以85°的傾斜角度向下延伸形成垂直面， 再以30°的傾斜角度向外延伸形成下斜面，下斜面上有向下伸出的阻流副傘裙形成帽式 傘裙，上斜面和垂直面構成高度約50毫米的空穴狀帽體傘裙，帽式傘裙下串接的普通傘 裙的直徑都小於帽式傘裙的阻流副傘裙的底部直徑。圖3為一支本發明的複合絕緣子的半剖視圖。該複合絕緣子的傘形結構是由2個由一 個帽式傘裙下串接6個普通傘裙構成的傘裙組串接而成，帽式傘裙的頂端與護套相連接， 以弧形方式向下向外延伸為弧形面，再以30°的傾斜角度向外延伸而形成下斜面，下斜 面上有向下伸出的阻流副傘裙形成帽式傘裙，其中，弧形面的上部分為弧狀上斜面，下部 分為弧狀垂直面，上斜面、下斜面和中間的圓弧面形成一個完整的弧形面構成高度約50 毫米的空穴狀帽體傘裙，帽式傘裙下串接的普通傘裙的直徑都小於帽式傘裙的阻流副傘裙 的底部直徑。圖4為一支本發明的複合絕緣子的半剖視圖。該複合絕緣子的護套由內護套和外護套 組成，傘形結構是由2個由一個如圖7的帽式傘裙下串接2個如圖8的普通傘裙構成的傘 裙組串接而成，帽式傘裙的頂端與外護套相連接，以約18°的傾斜角度向外延伸形成上 斜面後，再以80°的傾斜角度向下延伸形成垂直面，再以30°的傾斜角度向外延伸而形 成下斜面，下斜面上有向下伸出的阻流副傘裙形成帽式傘裙，上斜面和垂直面構成高度約 50毫米的空穴狀帽體傘裙，帽式傘裙下串接的普通傘裙的直徑都小於帽式傘裙的阻流副 傘裙的底部直徑，帽式傘裙的垂直面有向內伸出的擾流副傘裙。圖2、圖3、圖4的三支本發明的複合絕緣子具有相同的傘形結構，該傘形結構的復 合絕緣子長期在自然環境中使用，帽式傘裙和普通傘裙的汙穢沉積是不可避免的，但是在持續大霧、嚴重凝露的氣候環境下,攜帶大量水分的氣流通過複合絕緣子的外絕緣結構時, 氣流以繞流的方式通過帽式傘裙上表面、普通傘裙表面和護套表面，快速地溼潤這些外絕 緣表面，氣流經過帽式傘裙的下斜面的導流，再經過阻流副傘裙的阻流，以湍流的方式進 入空穴狀帽體傘裙的下表面，此時氣流的流速極大地減緩、流量極大地減少，空穴狀帽體 傘裙的下表面及該部位的護套表面的受潮速度遠遠低於複合絕緣子的其它部位，又由於帽 式傘裙的垂直面的傾斜角度為70° —100°非常有利於細小的水珠聚合和滾落，保持垂直 面的絕緣表面相對乾燥，能使整支複合絕緣子的近30%的絕緣表面保持相對乾燥；圖4 中的帽式傘裙的垂直面上還具有使氣流離開空穴狀帽體傘裙下表面的擾流副傘裙，能夠更 加延緩該部位的受潮；圖4中的複合絕緣子的護套由內護套和外護套組成，內護套和外護 套間有充注絕緣體的縱橫交錯的溝槽，是有利於製造本發明複合絕緣子的一種工藝結構。 圖2所示的複合絕緣子是以如下步驟製造的1)將連接金具分別安裝在芯棒兩端；2) 將安裝有連接金具的芯棒放入由型腔對稱的上模和下模組成、有預定型腔的模具中，並且 向模具型腔中注入矽橡膠，加溫加壓使矽橡膠硫化成型， 一次性成型矽橡膠護套、傘裙和 端部密封層；3)開啟模具，將硫化成型好的產品從模具型腔中取出，清理檢查，其特徵 是上模和下模各由固定模體和活動模體組成，如圖11;形成帽式傘裙上表面的型腔、 形成普通傘裙的型腔、形成端部密封層的型腔、形成大部分護套的型腔的模體組合成固定 模體，如圖10;形成各個帽式傘裙的下表面型腔和形成帽式傘裙下表面連接的部分護套 的型腔的模體為活動模體，如圖9;固定模體上有與活動模體定位塊相適配的定位腔；壓 制產品前，將各活動模體放入固定模體中，使各定位塊與定位腔緊密配合，形成完整的模 具型腔，如圖11，進行產品的壓制，壓制好產品後，開啟模具時，各活動模體與矽橡膠 護套和傘裙一起從固定模體中脫出，再從各帽式傘裙的下表面脫離。以該方法能夠高效率地製造本發明的複合絕緣子，而且還可以使活動模體的分型面與固定模體的分型面交錯一 定的角度，如圖11中的活動模體與固定模體的分型面交錯卯。，使複合絕緣子的分型面 不連貫，可以提高複合絕緣子性能。圖3所示的複合絕緣子的製造方法與上述製造方法 相同，僅模具的型腔不同。以本方法製造上述複合絕緣子,具有生產工藝簡單，生產速度 快的特點。 '圖4所示的複合絕緣子是以如下步驟製造的1)如圖5和圖6，將芯棒模壓上矽橡 膠內護套，並且使內護套上具有4條軸向貫通的溝槽，清理乾淨；2)使用帽式傘裙模具 壓制帽式傘裙，如圖7，並且使與帽式傘裙連接的外護套的內徑略小於芯棒上內護套的外徑0—1.5毫米，外護套的內表面有2條周向環形溝槽，二次硫化後清理乾淨；3)使用普 通傘裙模具壓制普通傘裙，如圖8，並且使與普通傘裙連接的外護套的內徑略小於芯棒上 內護套的外徑0—1.5毫米，外護套的內表面有2條周向環形溝槽，二次硫化後清理乾淨； 4)使用密封層模具壓制連接金具上的密封層，二次硫化後清理乾淨；5)將帽式傘裙和普 通傘裙上連接的外護套依次串穿套裝在內護套上，並且對相鄰的外護套間的連接部位使用 粘接劑相密封粘連；6)採用抽真空工藝，使液態絕緣物充注滿內護套與外護套間界面上 形成的縱橫交錯的溝槽，並且固化為絕緣體；7)將連接金具安裝在芯棒的兩端，並且使 連接金具上的密封層與相鄰的外護套相連接，在連接處以粘接劑密封粘接；8)清理整支 複合絕緣子。以本方法製造複合絕緣子，具有模具簡單，設備要求低，綜合生產效率高的 特點。
權利要求
1.一種複合絕緣子，由芯棒(1)、連接金具(2)、橡膠護套和傘裙及端部密封層組成，其特徵是複合絕緣子的傘形結構是由1-60個由1個帽式傘裙(6)下串接1-6個普通傘裙(3)構成的傘裙組串接而成；帽式傘裙(6)的頂端與護套(4)相連接，以5°-30°的傾斜角向外延伸形成上斜面(7)、再以70°-100°的傾斜角向下延伸形成垂直面(8)、再以10°-45°的傾斜角向外延伸形成下斜面(9)而構成的帽式傘裙(6)；帽式傘裙的下斜面上有向下伸出的阻流副傘裙(18)；帽式傘裙的上斜面(7)與垂直面(8)間以圓弧面(10)過渡連接，上斜面(7)和垂直面(8)構成空穴狀帽體傘裙，其高度大於40毫米；帽式傘裙(6)下串接的第一個普通傘裙(3)的直徑小於阻流副傘裙(18)的底部直徑。
2. 根據權利要求1所述的一種複合絕緣子，其特徵是所述的帽式傘裙(6)的上斜面(7)、 圓弧面(10)和垂直面(8)以相同弧度連接為弧形面(19)形成空穴狀帽體傘裙。
3. 根據權利要求1所述的一種複合絕緣子，其特徵是所述的帽式傘裙(6)的垂直面(8) 上有向內伸出的擾流副傘裙(20)。
4. 根據權利要求1所述的一種複合絕緣子，其特徵是所述的護套是由內護套(11)和外 護套(12)組成，內護套(11)包覆在芯棒(1)表面，外護套(12)分段套裝在內護 套(11)夕卜；各段外護套上分別連接有帽式傘裙(6)或普通傘裙(3);相鄰的外護套 間相搭接並且以粘接劑密封粘連；內護套(11)與外護套(12)間的界面上有縱橫交錯 的溝槽(21),溝槽(21)內充注有絕緣體(13)。
5. —種製造權利要求1所述的複合絕緣子的方法，包括如下步驟1)將連接金具(2)分 別安裝在芯棒(1)兩端；2)將安裝有連接金具(2)的芯棒(1)放入由型腔對稱的上 模(22)和下模(23)組成、有預定型腔的模具中，並且向模具型腔中注入矽橡膠，加 溫加壓使矽橡膠硫化成型， 一次性成型矽橡膠護套、傘裙和端部密封層；3)開啟模具， 將硫化成型好的產品從模具型腔中取出，清理檢查，其特徵是上模(22)和下模(23) 各由固定模體(14)和活動模體(15)組成；形成帽式傘裙上表面的型腔、形成普通傘 裙的型腔、形成端部密封層的型腔、形成大部分護套的型腔的模體組合成固定模體(14)，形成各個帽式傘裙的下表面型腔和形成帽式傘裙下表面連接的部分護套的型腔的模體 為活動模體(15)，固定模體(14)上有與活動模體(15)定位塊(25)相適配的定位 腔(17);壓制產品前，將各活動模體(15)放入固定模體(14)中，使各定位塊(25) 與定位腔(17)緊密配合，形成完整的模具型腔，進行產品的壓制，壓制好產品後，開 啟模具時，各活動模體(15)與矽橡膠護套和傘裙一起從固定模體(14)中脫出，再從各帽式傘裙(6)的下表面脫離。
6. —種製造權利要求1或4所述的複合絕緣子的方法，其特徵是包括如下步驟1)將芯棒(1)模壓上矽橡膠內護套(11)，並且使內護套(11)上具有3—15條軸向貫通的 溝槽(21)，清理乾淨；2)使用帽式傘裙模具壓制帽式傘裙(6)，並且使與帽式傘裙連 接的外護套(12)的內徑略小於芯棒(1)上內護套(11)的外徑0—1.5毫米，外護套 (12)的內表面有1—4條周向環形溝槽(21)， 二次硫化後清理乾淨；3)使用普通傘 裙模具壓制普通傘裙(3)，並且使與普通傘裙(3)連接的外護套(12)的內徑略小於 芯棒(1)上內護套(11)的外徑0—1.5毫米，外護套(12)的內表面有1—4條周向環 形溝槽(21)， 二次硫化後清理乾淨；4)使用密封層模具壓制連接金具上的密封層(5), 二次硫化後清理乾淨；5)將帽式傘裙(6)和普通傘裙(3)上連接的外護套(12)依 次串穿套裝在內護套(11)上，並且對相鄰的外護套間的連接部位使用粘接劑相密封粘 連；6)採用抽真空工藝，使液態絕緣物充注滿內護套(11)與外護套(12)間界面上 形成的縱橫交錯的溝槽(21)，並且固化為絕緣體(13); 7)將連接金具(2)安裝在芯 棒(1)的兩端，並且使連接金具上的密封層(5)與相鄰的外護套(12)相連接，在連 接處以粘接劑密封粘接；8)清理整支複合絕緣子。
全文摘要
本發明公開了一種複合絕緣子及其製造方法，複合絕緣子的傘形結構是由若干個由帽式傘裙(6)下串接普通傘裙(3)形成的傘裙組構成，帽式傘裙由高度大於40毫米的空穴狀帽體傘裙和下斜面(9)組成，帽式傘裙(6)的空穴狀帽體傘裙在潮溼氣候中能夠保持相對乾燥，而提高複合絕緣子的耐汙溼性能。一種製造該複合絕緣子的方法是將安裝有連接金具的芯棒放入由固定模體和活動模體組合的模具中，向型腔中加注矽橡膠並硫化，脫模時，活動模體與複合絕緣子一起從固定模體中脫出，再從帽式傘裙中剝離。另一種製造本發明複合絕緣子的方法分別壓制內護套、帽式傘裙、普通傘裙和端部密封層，並且使內護套上和外護套內有方向交錯的溝槽，通過穿傘工藝使帽式傘裙和普通傘裙套在內護套上，用抽真空的工藝使溝槽充注絕緣體，再安裝連接金具。
文檔編號H01B17/02GK101226796SQ20081004689
公開日2008年7月23日 申請日期2008年2月15日 優先權日2008年2月15日
發明者清 丁 申請人:清 丁