一種防冰防雷絕緣子的製作方法

2023-12-12 15:10:37

本發明涉及電氣工程技術領域，具體涉及一種防冰防雷絕緣子。

背景技術：

絕緣子是一種特殊的絕緣控制項，能夠在架空輸電線路中起到重要作用。早年間絕緣子多用於電線桿，慢慢發展於高型高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體，它是為了增加爬電距離的，通常由玻璃或陶瓷製成，就叫絕緣子。

由於電網線路會延伸到地形複雜和氣候寒冷的地區，因此需要絕緣子具有防冰防雷的能力。現有技術中的防冰防雷絕緣子通常採用間隙段和避雷段串聯的結構，以使得絕緣子同時擁有避雷器和絕緣子的功能。絕緣子通常採用超大傘裙的結構，以延緩覆冰狀態下傘裙的冰凌橋接過程。防冰防雷絕緣子因其安裝簡單，成本低廉等優點，在多雷重冰地區得到了廣泛的應用。

但是，實際運行經驗表明，覆冰會使絕緣子周圍的電場產生畸變，嚴重時會導致絕緣子覆冰閃絡事故的發生，威脅到電力系統的正常穩定運行。而傳統防冰防雷絕緣子在正常運行時95％的工頻電壓都加在間隙段上，因此當位於重汙穢地區的傳統防冰防雷絕緣子遇到嚴重覆冰情況時，高電壓使得絕緣子易發生覆冰閃絡的故障；另外，為了適應現有的500kv輸電線路杆塔的尺寸，不能通過對間隙段進行加長來提高應對覆冰閃絡的能力。

技術實現要素：

針對現有防冰防雷絕緣子存在的在重汙穢地區和嚴重覆冰情況下易發生覆冰閃絡，並且為了滿足窗口尺寸要求而不能增加防冰防雷絕緣子結構長度的缺陷，本發明提供一種防冰防雷絕緣子。

本發明提供的防冰防雷絕緣子，包括間隙段，所述間隙段的第一複合傘套內部設置有第一環形電阻片，芯棒穿過多個所述第一環形電阻片的中心孔。

所述絕緣子還包括：上均壓環和下均壓環；所述上均壓環位於所述第一複合傘套的上方，所述上均壓環通過上均壓環連杆與所述芯棒連接，且所述上均壓環為雙環結構；所述下均壓環位於所述第一複合傘套的下方，所述下均壓環通過下均壓環連杆與所述芯棒連接。

其中，所述上均壓環包括上環、下環和連接支架，所述上環和所述下環上下平行設置，且所述上環和所述下環通過所述連接支架連接。

所述絕緣子還包括招弧角，所述招弧角設置在所述上均壓環的下端和所述下均壓環的上端。

所述絕緣子還包括位於所述間隙段上方的避雷段，所述避雷段的第二複合傘套內部設置有套筒，所述套筒內設置有第二環形電阻片和位於所述第二環形電阻片上部的彈簧，所述芯棒穿過多個所述第二環形電阻片的中心孔。

所述絕緣子還包括設置於所述套筒上端的上端蓋和設置於所述套筒下端的下端蓋。

所述絕緣子還包括設置於所述芯棒上端的碗頭金具和設置於所述芯棒下端的球頭金具。

其中，所述第一複合傘套和所述第二複合傘套具有傘徑尺寸不同且交錯層疊的傘裙串。

其中，所述第一環形電阻片和所述第二環形電阻片為環形氧化鋅閥片。

其中，所述上均壓環和所述下均壓環為鋁製，所述招弧角通過鋁焊分別與所述上均壓環和所述下均壓環連接。

本發明提供的防冰防雷絕緣子，通過在間隙段設置電阻片，降低了間隙段承擔電壓的比例，進一步降低了絕緣子的最大場強，提高了絕緣子應對重汙穢區覆冰閃絡的能力，並且易於滿足塔窗結構尺寸要求，從而安裝簡便、節省投資。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的防冰防雷絕緣子的結構示意圖。

圖中，1：碗頭金具；2：套筒；3：第一複合傘套；4：上均壓環連杆；5：下均壓環；6：球頭金具；7：上端蓋；8：彈簧；9：芯棒；10：第一環形電阻片；11：上均壓環；12：招弧角；13：下均壓環連杆；14：第二環形電阻片；15：第二複合傘套；16：下端蓋。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在下文中，以適用於多雷地區的500kv高壓輸電線路的防冰防雷絕緣子為例，對本發明實施例進行說明，但本發明實施例的保護範圍不限於此；為了方便描述，下文以「絕緣子」表示「防冰防雷絕緣子」。

圖1為本發明實施例提供的防冰防雷絕緣子的結構示意圖，如圖1所示，該絕緣子包括間隙段，所述間隙段的第一複合傘套3內部設置有第一環形電阻片10，芯棒9穿過多個所述第一環形電阻片10的中心孔。

其中，防冰防雷絕緣子安裝在杆塔上，用於懸吊輸電導線；間隙段為絕緣子中的一部分，用於絕緣，也可稱為絕緣段；複合傘套通常由混煉好的絕緣膠料通過專用模具在經橡膠硫化而成，其可以為中空的圓筒狀，用於保護芯棒；芯棒在絕緣子運行過程中是抗拉作用的承擔者；環形電阻片可以為金屬氧化物製成的環形結構，其具有良好的散熱性能。

具體地，在本發明實施例提供的絕緣子中，間隙段包括第一複合傘套3和第一環形電阻片10，芯棒9共軸地穿過第一複合傘套3的內部，且芯棒9上同軸線地套有層疊設置的多個第一環形電阻片10，從而使得芯棒9、第一複合傘套3和第一環形電阻片10共軸線。而第一環形電阻片10可以填滿芯棒9和第一複合傘套3之間的空隙，使得第一環形電阻片10能夠被固定。

在傳統絕緣子的使用過程中，當線路正常運行時，絕緣子懸吊輸電導線並使導線與地之間保持良好的絕緣，線路工作電壓的大部分由間隙段承擔。而本發明實施例提供的絕緣子中，由於間隙段增加了第一環形電阻片10，因此與傳統絕緣子相比，間隙段承擔的電壓比例較低，從而能夠降低絕緣子整體的最大場強。而由於絕緣子的最大場強越大，越容易發生覆冰閃絡故障，因此本發明實施例提供的絕緣子能夠在一定程度上降低絕緣子發生覆冰閃絡的風險。

本發明實施例提供的防冰防雷絕緣子，通過在間隙段設置電阻片，降低了間隙段承擔電壓的比例，進一步降低了絕緣子的最大場強，提高了絕緣子應對重汙穢區覆冰閃絡的能力，並且易於滿足塔窗結構尺寸要求，從而安裝簡便、節省投資。

基於上述實施例，還包括上均壓環11和下均壓環5；所述上均壓環11位於所述第一複合傘套3的上方，所述上均壓環11通過上均壓環連杆4與所述芯棒9連接，且所述上均壓環11為雙環結構；所述下均壓環5位於所述第一複合傘套3的下方，所述下均壓環5通過下均壓環連杆13與所述芯棒9連接。

其中，由於複合絕緣子的對地電容較小，電壓分布不均勻，因此需要安裝均壓環使得絕緣子的電壓分布較為平均；並且均壓環還可以起到引弧的作用，線路上產生的放電閃絡發生在兩環之間，保護傘裙表面不被灼傷。

具體地，在間隙段的上部，即第一複合傘套3的上方可以安裝上均壓環11，上均壓環11與上均壓環連杆4的一端相連，上均壓環連杆4的另一端與芯棒9連接；在間隙段的下部，即第一複合傘套3的下方可以安裝下均壓環5，下均壓環5與下均壓環連杆13的一端相連，下均壓環連杆13的另一端可以通過底板與芯棒9連接。

基於上述實施例，所述上均壓環11包括上環、下環和連接支架，所述上環和所述下環上下平行設置，且所述上環和所述下環通過所述連接支架連接。具體地，上均壓環11為雙環結構，包括上環和下環，上環和下環分為兩層平行設置，通過連接支架連接和固定。

基於上述實施例，所述絕緣子還包括招弧角12，所述招弧角12設置在所述上均壓環11的下端和所述下均壓環5的上端。其中，招弧角12是有效的防雷部件，既可以將雷電流及時接地，又可以對用戶不間斷供電，從而起到防止絕緣子表面閃絡、保護電氣設備和維持線路正常運行的作用。

具體地，針對傳統的500kv防冰防雷絕緣子在工頻耐壓試驗中，在間隙段下端和避雷段與間隙段連接處出現的局部放電現象，本發明實施例改進了500kv防冰防雷絕緣子結構。在上均壓環11採用雙環結構，同時在上均壓環11的下端和下均壓環5的上端增加了招弧角12，進一步均勻了高場強區域的電場，固定了放電路徑，從而增加了工頻擊穿閃絡電壓。

基於上述實施例，所述絕緣子還包括位於所述間隙段上方的避雷段，所述避雷段的第二複合傘套15內部設置有套筒2，所述套筒2內設置有第二環形電阻片14和位於所述第二環形電阻片14上部的彈簧8，所述芯棒9穿過多個所述第二環形電阻片14的中心孔。具體地，當雷暴天氣出現後，雷電產生的電壓擊穿間隙段後，第二環形電阻片14能夠吸收衝擊能量鉗制過電壓，從而保護整個絕緣子免於閃絡，以阻止引發線路跳閘事故。

基於上述實施例，所述絕緣子還包括設置於所述套筒2上端的上端蓋7和設置於所述套筒2下端的下端蓋16。其中，上端蓋7和下端蓋16用於密封該套筒2。

基於上述實施例，所述絕緣子還包括設置於所述芯棒9上端的碗頭金具1和設置於所述芯棒9下端的球頭金具6。其中，避雷段的碗頭金具1和間隙段的球頭金具6用於將絕緣子與電力線路中的其他部件連接。

基於上述實施例，所述第一複合傘套3和所述第二複合傘套15具有傘徑尺寸不同且交錯層疊的傘裙串。具體地，當絕緣子遇到雨雪冰凍天氣時，上述具有傘徑尺寸不同且交錯層疊的傘裙串的複合傘套，其中的大傘裙對小傘裙能起到良好的遮蔽作用，藉此可以防止傘間橋接、防止嚴重覆冰覆雪以及阻滯電弧串接，從而有效地延緩所述絕緣子的冰凌橋接時間，增大其閃絡的難度，大大降低冰凍天氣下線路跳閘的概率。

基於上述實施例，所述第一環形電阻片10和第二環形電阻片14為環形氧化鋅閥片。環形氧化鋅閥片性能優良，具有良好的散熱性能。

基於上述實施例，所述上均壓環11和所述下均壓環5為鋁製，所述招弧角12通過鋁焊分別與所述上均壓環11和所述下均壓環5連接。其中，上均壓環11和下均壓環5的優選材料為鋁或鋁合金。

以下舉例說明上述實施例提供的絕緣子各部件的構成，但本發明實施例的範圍不限於此。碗頭金具1、上均壓環連杆4、下均壓環5、上端蓋7和上均壓環11可以為鐵製鍍鋅件；避雷段的碗頭金具1和間隙段的球頭金具6可以採用腳球、帽窩結構型式，通過弧面向心等應力扣壓於防冰防雷絕緣子芯棒9端頭；上均壓環11通過上均壓環連杆4固定在芯棒9上；環形電阻片10可以採用環形的氧化鋅閥片；避雷段的套筒2可以採用環氧玻璃纖維圓筒；芯棒9為高強度抗腐蝕性環氧玻璃纖維棒；第一複合傘套3和第二複合傘套15採用甲基乙烯基矽橡膠添加配合劑的高溫硫化矽橡膠製成。上述所有部件均可在市場採購或國內製造廠加工製作，根據上述具體實施方式，並參照附圖1示出的結構進行組裝，能夠得到滿足使用條件的絕緣子。

表1間隙段電阻片直徑對場強分布影響

表1示出了的間隙段電阻片直徑對場強分布影響，其中傳統絕緣子的間隙段無電阻片，其電阻片直徑為0；本發明實施例提供的絕緣子為新型絕緣子，表1示出了間隙段電阻片直徑為20mm～100mm之間的5組數據。其中當間隙段電阻片直徑為40mm時，與傳統絕緣子相比，間隙段承擔的電壓比例由90％降為62％，最大場強由30.5kv/cm降為19.8kv/cm，此時避雷段分擔的電壓為38％，避雷段承擔的電壓比較合理。

因此，採用該結構後，間隙段承擔的電壓比例降低。傳統的500kv防冰防雷絕緣子和新型500kv防冰防雷絕緣子間隙段承擔電壓分別為495kv和341kv。而由於擊穿電壓與長度成正相關，因而當間隙段承擔電壓降低後，可以考慮進一步降低防冰防雷絕緣子的整體結構高度，將500kv防冰防雷絕緣子結構長度降到4.8m以下，以滿足窗口尺寸要求。

綜上所述，本發明實施例提供的防冰防雷絕緣子，用於懸吊輸電導線，可承受較大的負荷；相比於傳統的500kv防冰防雷絕緣子，本發明實施例提供的防冰防雷絕緣子的間隙段承擔的電壓下降了1/3，最大場強降低了1/3，從而提高了500kv輸電線路應對覆冰閃絡、汙穢閃絡和雷擊跳閘故障的能力，提高了閃絡電壓；絕緣子採用雙環結構和招弧角設計，均勻布置了局部高場強區域場強分布，限制了放電路徑，保護其傘裙不受電弧燒傷，雷擊後絕緣強度不受影響；間隙段承擔的電壓比例降低後，能進一步降低500kv防冰防雷絕緣子的結構高度，進一步滿足窗口尺寸要求；防冰防雷絕緣子絕緣外套均採用豐富的傘型結構和大小傘裙交錯的方式，可實現低溫雨雪冰凍天氣下的防冰閃功能。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。