一種10kV多功能防災害絕緣子及制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種10kV輸電線路用多功能防災害絕緣子及制備方法，絕緣子包括圓弧型線槽金具和向上彎曲的棒型放電電極、復合絕緣子組件、絕緣傘套、芯棒、鋼腳金具，復合絕緣子組件包括依次套設于芯棒上且相互緊貼的下導電墊塊、金屬氧化物電阻片組、中間導電墊塊、絕緣墊塊和上導電墊塊，圓弧型線槽金具貫穿絕緣傘套與上導電墊塊連接，中間導電墊塊連接有一貫穿伸出至絕緣傘套外部的向上彎曲棒型放電電極，圓弧型線槽金具和向上彎曲棒型放電電極之間留有空氣間隙。該絕緣子可同時實現10kV線路的防雷和防冰閃功能，并兼顧防暴雨、鳥糞、污穢、樹枝掉落的功能，不需改變桿塔結構，便于對現有輸電線路進行改造，可大量節省配網線路建設投資。
【專利說明】
一種10kV多功能防災害絕緣子及制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于電氣工程技術領域，具體涉及一種1kV多功能防災害絕緣子及制備方法。
【背景技術】
[0002]配電網線路是電力系統發、輸、變、配、用五大子系統中系統的重要組成部分，它承擔著向負荷分配電能的重任，其安全穩定運行至關重要，但由于配電線路的絕緣水平低，網架結構簡單，使其不具有防護直擊雷的能力。另外，雷電在導線上產生的感應雷電壓也大大超過了配電線路的絕緣水平。據統計，在6?35kV電壓等級的電網中，雷電跳閘率居高不下，且經常有柱上開關、刀閘、避雷器、變壓器、套管等設備在雷電活動時損壞。配電網線路遭受雷擊時，極易發生絕緣子閃絡放電，造成絕緣子表面被電弧燒傷，大幅降低絕緣水平，嚴重時會造成導線斷線(其中絕緣導線比裸導線更容易雷擊斷線)，線路停運。
[0003]另一方面，受北方南下強冷空氣和西南暖濕氣流共同影響，我國南方部分省份出現輸電線路覆冰災害，并且由于配網的線路整體高度低，線路主要分布于城市周邊，配網供電穩定性較易受到樹枝掉落、鳥糞、污穢、暴雨等的影響。運行統計數據表明，配電網因雷擊和覆冰引起的絕緣子閃絡導致跳閘故障占配電網跳閘故障總數的70%。這些災害事故表明:為改善已有輸電線路安全運行條件，開展專業性的線路防災害技術工作，加強輸電線路防雷擊跳閘、防覆冰閃絡、防污穢閃絡等的研究，研制出具有防多種災害功能的配電網絕緣子是當前急需解決的重要課題。
[0004]相關發明專利201510376532.X的防雷防冰閃復合絕緣子存在如下缺陷和不足:
1)沒有考慮絕緣子的防鳥害、樹枝掉落、暴雨等功能，此類型災害下絕緣子整體絕緣性能下降，供電穩定性難以保障；
2)其傘群與放電電極尺寸沒有優化設計，放電電極結構設計存在缺陷，覆冰時期放電電極之間會出現橋接，絕緣段失效，避雷器閥片老化加劇，防雷防冰閃效果下降。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種可有效預防雷、冰、暴雨、污穢、鳥糞等多種災害、安裝簡便、使用壽命長、便于對現有輸電線路進行改造的1kV輸電線路用多功能防災害絕緣子。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:
一種1kV輸電線路用多功能防災害絕緣子，包括圓弧型線槽金具和向上彎曲的棒型放電電極、復合絕緣子組件、絕緣傘套、芯棒、鋼腳金具，所述復合絕緣子組件包括依次套設于芯棒上且相互緊貼的下導電墊塊、金屬氧化物電阻片組、中間導電墊塊、絕緣墊塊和上導電墊塊，所述絕緣傘套包裹于復合絕緣子組件外部，所述復合絕緣子組件與絕緣傘套之間設有絕緣層，所述圓弧型線槽金具貫穿絕緣傘套與上導電墊塊螺紋連接，所述鋼腳金具貫穿絕緣傘套與下導電墊塊螺紋連接，所述芯棒的兩端分別與圓弧型線槽金具和鋼腳金具相接，所述上導電墊塊與中間導電墊塊之間為絕緣墊塊，所述中間導電墊塊連接有貫穿伸出至絕緣傘套外部的向上彎曲棒型放電電極，所述圓弧型線槽金具和向上彎曲棒型放電電極之間留有空氣間隙。
[0007]所述圓弧型線槽金具為傘狀并整體蓋住向上彎曲的棒型放電電極，也即圓弧型線槽金具整體伸出長度尺寸大于向上彎曲的棒型放電電極的伸出尺寸，圓弧型線槽金具末端邊緣和向上彎曲的棒型放電電極向上彎曲的末端留有一段傾斜的距離。
[0008]作為對于上述技術方案的進一步完善和補充，本發明采用如下措施。
[0009]所述絕緣傘套由上而下間隔布置傘群，沿由上而下方向，前兩個絕緣傘群傘徑依次減小，后三個絕緣傘群傘經依次減少。所述絕緣傘套伸出長度尺寸大小均小于圓弧型線槽金具和向上彎曲棒型放電電極的伸出尺寸。傘群間隔交錯布置一方面增加了絕緣子爬電距離，另一方面可防止傘群之間冰凌橋接。
[0010]所述向上彎曲棒型放電電極包括螺桿和向上彎曲的電極棒，所述螺桿一端與中間導電墊塊連接，另一端貫穿伸出至絕緣傘套的外部，所述向上彎曲的電極棒與所述螺桿伸出絕緣傘套外部的一端螺紋連接，所述向上彎曲棒型放電電極伸出絕緣傘套的長度為80-120mmο
[0011]所述向上彎曲的電極棒的外部套設有絕緣套，所述向上彎曲的電極棒連接螺桿的一端與絕緣傘套相接并于交界處涂有密封絕緣膠，絕緣套與絕緣膠都采用硅橡膠材料，其具有耐腐蝕、抗污能力強的性能并易與絕緣傘套材料結合，有效的增大了絕緣子的沿面閃絡水平。
[0012]所述圓弧型線槽金具半徑為150-250mm，可降低絕緣子傘套受到暴雨、覆冰、樹枝掉落、污水橋接、鳥糞等災害的影響，有效的提高了絕緣子運行穩定性。所述圓弧型線槽金具與向上彎曲棒型放電電極之間構成雷擊放電間隙，間隙距離為50-100mm，雷擊過程中空氣間隙擊穿導通，所述金屬氧化物電阻片在雷擊過電壓作用下由高阻轉化為低阻，將雷電流迅速引入大地，防止線路跳閘。
[0013]所述鋼腳金具和圓弧型線槽金具均設有壓接槽，所述芯棒的兩端分別壓接于鋼腳金具和圓弧型線槽的壓接槽中。
[0014]所述絕緣層由絕緣帶緊密纏繞包裹于復合絕緣子組件外部形成，所述絕緣帶為浸入環氧樹脂的玻璃纖維帶。所述玻璃纖維帶采用真空壓力浸漬，即先繞包玻璃纖維帶，再采用真空壓力辦法浸漬環氧樹脂，固化后成為絕緣層。所述絕緣層由10-20圈0.2-0.5mm的玻璃纖維帶的絕緣帶緊密纏繞包裹而成，具有良好的絕緣性能，可防止金屬氧化物電阻片出現側面閃絡。采用真空壓力加入環氧樹脂后，絕緣帶粘連性增強，無內部氣泡，絕緣性能上升，并且對金屬氧化物電阻片起到很好的固定作用。
[0015]所述金屬氧化物電阻片組包括多個依次套設于芯棒上且相互緊貼的金屬氧化物電阻片，所述金屬氧化物電阻片組一般采用7-10個金屬氧化物電阻片串聯，所述金屬氧化物電阻片之間加入了金屬鋁片。所述金屬鋁片可以有效提升金屬氧化物電阻片接觸面的導電性能，在裝備過程中，對金屬氧化物電阻片的壓接起到緩沖作用，防止金屬氧化物電阻片出現壓接損傷。
[0016]所述下導電墊塊、絕緣墊塊、中間導電墊塊、金屬氧化物電阻片、金屬鋁片和上導電墊塊均為中間具有通孔的圓盤結構。
[0017]所述絕緣傘套為高溫硫化硅橡膠制件，硅橡膠為憎水性材料，可有效防止污閃發生。
[0018]與現有技術相比，本發明的優點在于:
1)本發明用于1kV輸電線路的多功能防災害絕緣子具有良好的防雷、冰、暴雨、污穢、鳥糞等多種災害性能，在線路正常運行時，該復合絕緣子發揮普通絕緣子的支撐固定兼絕緣作用，且大部分工作電壓由絕緣墊塊承擔，金屬氧化物閥片老化過程顯著減弱，壽命大大延長；
2)由于絕緣墊塊的隔離作用，即使金屬氧化物閥片劣化，也不影響線路正常運行；
3)當線路遭受雷擊產生過電壓時，金屬氧化物電阻片的非線性電阻特性，起到鉗制過電壓的作用，防止絕緣子的外絕緣閃絡，從而避免線路雷擊跳閘；
4)金屬氧化物電阻片還限制了雷電流大小，減小電流發熱量，從而避免雷擊斷線；
5)金屬氧化物電阻片之間加入了金屬鋁片，金屬鋁片可以有效提升金屬氧化物電阻片接觸面的導電性能，在裝備過程中，對金屬氧化物電阻片的壓接起到緩沖作用，防止金屬氧化物電阻片出現壓接損傷；
6)雷電過電壓下，在圓弧型線槽金具、向上彎曲棒型放電電極之間發生空氣擊穿，消除了放電電弧對絕緣子表面絕緣材料的燒灼，延長絕緣子的使用壽命；
7)圓弧型線槽金具的設計可以有效防止放電間隙和下部傘群在覆冰、暴雨、鳥糞、樹枝掉落等情況下出現橋接，有效地提高了絕緣子運行的穩定性；
8)硅橡膠材料絕緣套、絕緣膠和采用真空壓力浸漬環氧樹脂的玻璃纖維帶的應用有效地提高了絕緣子的絕緣性能，防止外部沿面和內部金屬氧化物電阻片側面出現閃絡現象；相比較，201510376532.X絕緣帶未采用真空壓力浸漬，內部氣泡的存在會導致局部放電的發生，絕緣性能加劇惡化；
9)該復合絕緣子替換原有普通絕緣子，可同時實現1kV線路的防雷和防冰閃功能，并兼顧防暴雨、鳥糞、污穢、樹枝掉落的功能，而且安裝簡便，不需改變桿塔結構，便于對現有輸電線路進行改造，可大量節省配網線路建設投資。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明用于1kV輸電線路的多功能防災害絕緣子的剖視結構示意圖；
圖例說明:1、圓弧型線槽金具;2、絕緣傘套;21、傘裙;3、芯棒;4、鋼腳金具;5、向上彎曲的棒型放電電極;51、向上彎曲的電極棒;52、螺桿;6、絕緣套;7、密封絕緣膠;8、螺帽;9、金屬氧化物電阻片組;91、金屬氧化物電阻片；1、金屬鋁片；11、上導電墊塊；12、絕緣墊塊；13、中間導電墊塊;14、下導電墊塊;15、絕緣層。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0021]如圖1所示，本發明用于1kV輸電線路的多功能防災害絕緣子，包括圓弧型線槽金具I和向上彎曲的棒型放電電極5、復合絕緣子組件、絕緣傘套2、芯棒3、鋼腳金具4，復合絕緣子組件包括依次套設于芯棒3上且相互緊貼的上導電墊塊11、絕緣墊塊12、中間導電墊塊
13、金屬氧化物電阻片組9、金屬鋁片10和下導電墊塊14，金屬氧化物電阻片組9包括多個依次套設于芯棒3上且相互緊貼的金屬氧化物電阻片91，金屬氧化物電阻片91之間為金屬鋁片10。絕緣傘套2包裹于復合絕緣子組件外部，復合絕緣子組件與絕緣傘套2之間設有絕緣層15，圓弧型線槽金具I貫穿絕緣傘套2與上導電墊塊11螺紋連接，鋼腳金具4貫穿絕緣傘套2與下導電墊塊14螺紋連接，芯棒3的兩端分別與圓弧型線槽金具I和向鋼腳金具4相接，中間導電墊塊13連接有一對對稱設置在絕緣子兩側且貫穿伸出至絕緣傘套2外部的向上彎曲的棒型放電電極5，圓弧型線槽金具I和向上彎曲的棒型放電電極5之間留有空氣間隙。
[0022]本實施例中，絕緣層15由絕緣帶緊密纏繞包裹于復合絕緣子組件外部形成，絕緣帶為浸環氧樹脂的玻璃纖維帶。絕緣層由10-20圈0.2-0.5mm的玻璃纖維帶的絕緣帶緊密纏繞包裹而成，具有良好的絕緣性能，可防止金屬氧化物電阻片出現側面閃絡。采用真空壓力加入環氧樹脂后，絕緣帶粘連性增強，無內部氣泡，絕緣性能上升，并且對金屬氧化物電阻片91起到很好的固定作用。
[0023]本實施例中，向上彎曲的棒型放電電極5包括向上彎曲的電極棒51和螺桿52，螺桿52為鋼制螺桿，螺桿52—端貫穿伸入至中間導電墊塊13的內部，螺桿52另一端伸出絕緣傘套2外部與向上彎曲的電極棒51螺紋連接。制造時，先將螺桿52安裝在中間導電墊塊13的徑向孔中，再將上導電墊塊11、絕緣墊塊12、中間導電墊塊13、金屬氧化物電阻片91、金屬鋁片10、下導電墊塊14沿軸向依次排列并預壓緊，之后用絕緣帶緊密纏繞包裹成一個整體。鋼腳金具4上螺紋連接有螺帽8，用于在絕緣子安裝時使用，該螺帽8為市售的不銹鋼螺帽，其與鋼腳金具4配套。
[0024]上述向上彎曲的電極棒51的外部套設有絕緣套6，向上彎曲的電極棒51連接螺桿52的一端與絕緣傘套2相接并于交界處涂有密封絕緣膠7，可防止潮氣侵入絕緣子內部;密封絕緣膠7與向上彎曲的電極棒51表面覆蓋的絕緣套6可延長復合絕緣子下半段的爬電距離，保證其外絕緣水平。
[0025]本實施例中，圓弧型線槽金具I和鋼腳金具4均設有壓接槽，芯棒3的兩端分別壓接于圓弧型線槽金具I和鋼腳金具4的壓接槽中，由于圓弧型線槽金具I和鋼腳金具4牢固壓接在芯棒3的兩端，在支撐固定輸電導線時，能夠保證足夠的機械負荷承載能力。
[0026]本實施例中，上導電墊塊11、絕緣墊塊12、中間導電墊塊13、金屬氧化物電阻片91、金屬鋁片10和下導電墊塊14均為中間具有通孔的圓盤結構。圓弧型線槽金具I為鋼制加工件，鋼腳金具4可采用市售的鋼腳金具;所述圓弧型線槽金具半徑為150-250_，向外延伸的金屬厚度為2mm，可降低下部的絕緣子傘套受到暴雨、覆冰、樹枝掉落、鳥糞積累等影響，有效的提高了絕緣子的絕緣性能。
[0027]本實施例中，芯棒3采用市售的環氧玻璃纖維引拔棒，絕緣傘套2為高溫硫化硅橡膠制件，高溫硫化娃橡膠由甲基乙稀基娃橡膠添加配合劑制作，在專門設計的模具中高溫硫化而成。金屬氧化物電阻片91可采用市售的圓環形氧化鋅電阻片，上導電墊塊11、中間導電墊塊13、金屬鋁片10和下導電墊塊14為定制的圓環形鋁質加工件，絕緣墊塊12為圓環形環氧玻璃纖維加工件。金屬鋁片厚度為可以提升金屬氧化物電阻片接觸面的導電性能，并且對裝備過程中金屬氧化物電阻片的壓接起到緩沖作用。
[0028]本實施例中，向上彎曲的棒型放電電極5的向上彎曲的電極棒51為鋼制加工件，絕緣套6為高溫硫化硅橡膠制件，密封絕緣膠7為室溫硫化硅橡膠，硅橡膠材料耐腐蝕、抗污能力強并易與絕緣傘套材料結合，有效的增大了絕緣子的沿面閃絡水平。
[0029]本實施例中，絕緣傘套2設有間隔布置的傘裙21，沿由上而下方向，前兩個傘裙傘徑依次減小，后三個傘裙傘經依次減少，絕緣傘套2整體伸出長度尺寸大小均小于圓弧型線槽金具I和向上彎曲的棒型放電電極5的伸出尺寸。當遇到雨雪冰凍天氣時，圓弧型線槽金具1、向上彎曲的棒型放電電極5和上方的大傘裙21都對下方的中、小傘裙21起到良好的遮蔽作用，并且結冰情況下圓弧型線槽金具I和向上彎曲的棒型放電電極5之間的空氣間隙不會出現冰凌橋接連接現象，間隙距離不會由于電極結冰而出現明顯縮短的現象，有效的防止空氣間隙誤擊穿和絕緣子外絕緣水平下降。
[0030]本發明用于1kV輸電線路的多功能防災害絕緣子應用到輸電線路時，將其安裝在桿塔上用于支撐固定輸電導線，當線路正常運行時，該復合絕緣子發揮普通絕緣子的作用，支撐固定輸電導線并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絕緣墊塊12承擔;在雷暴天氣，遇有落雷直擊桿塔或導線，或雷擊線路附近地面，所引起的直擊過電壓或感應過電壓施加在該復合絕緣子上時，過電壓使圓弧型線槽金具1、向上彎曲的棒型放電電極5之間的空氣間隙擊穿，過電壓施加在金屬氧化物電阻片91上，金屬氧化物電阻片91的非線性電阻特性起作用，對過電壓起到鉗制作用，從而保護整支復合絕緣子免于外絕緣閃絡，避免引起線路跳閘事故。該復合絕緣子經試制試用被證明防雷與防冰效果良好，并兼顧防暴雨、鳥糞積累、樹枝掉落等功能，完全能夠滿足1kV輸電線路防災害的設計要求。
[0031]以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例。對于本技術領域的技術人員來說，在不脫離本發明技術構思前提下所得到的改進和變換也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種1kV多功能防災害絕緣子，包括: 復合絕緣子組件、絕緣傘套(2)、芯棒(3)和鋼腳金具(4)，所述絕緣傘套(2)包裹于復合絕緣子組件外部，所述復合絕緣子組件與絕緣傘套(2)之間設有絕緣層(15)； 其特征在于: 所述復合絕緣子組件包括依次套設于芯棒(3)上且相互緊貼的上導電墊塊(11)、絕緣墊塊(12)、中間導電墊塊(13)、金屬氧化物電阻片組(9)和下導電墊塊(14); 所述金屬氧化物電阻片組(9)包括多個依次套設于芯棒(3)上的金屬氧化物電阻片(91)，所述金屬氧化物電阻片(91)之間設置有金屬鋁片(10); 所述中間導電墊塊(13)連接有貫穿伸出至絕緣傘套(2)外部的向上彎曲的棒型放電電極(5); 還包括一圓弧型線槽金具(I)貫穿絕緣傘套(2)與上導電墊塊(11)連接，所述圓弧型線槽金具(I)為傘狀且整體蓋住向上彎曲的棒型放電電極(5)，所述芯棒(3)的兩端分別與圓弧型線槽金具(I)和鋼腳金具(4)相接； 所述圓弧型線槽金具(I)和向上彎曲的棒型放電電極(5)之間留有空氣間隙。2.根據權利要求1所述的1kV多功能防災害絕緣子，其特征在于:圓弧型線槽金具(I)整體伸出長度尺寸大于向上彎曲的棒型放電電極(5)的伸出尺寸，圓弧型線槽金具(I)末端邊緣和向上彎曲的棒型放電電極(5)向上彎曲的末端留有一段傾斜的距離。3.根據權利要求1或2所述的1kV多功能防災害絕緣子，其特征在于:圓弧型線槽金具(I)半徑為150-250_，所述圓弧型線槽金具(I)與向上彎曲棒型放電電極(5)之間構成雷擊放電間隙，間隙距離為50-100mm。4.根據權利要求1所述的1kV多功能防災害絕緣子，其特征在于:所述向上彎曲的棒型放電電極(5)有一對，對稱設置在絕緣子兩側。5.根據權利要求1所述的1kV多功能防災害絕緣子，其特征在于:所述絕緣傘套(2)設有間隔布置的傘裙(21)，沿由上而下方向，向上彎曲的棒型放電電極(5)之上的傘裙傘徑依次減小，向上彎曲的棒型放電電極(5)之下的傘裙傘經依次減小，絕緣傘套(2)整體伸出長度尺寸大小均小于圓弧型線槽金具(I)和向上彎曲的棒型放電電極(5)的伸出尺寸。6.根據權利要求5所述的1kV多功能防災害絕緣子，其特征在于:所述向上彎曲棒型放電電極(5)伸出絕緣傘套(2)的長度為80-120mm。7.根據權利要求1或4所述的1kV多功能防災害絕緣子，其特征在于:所述向上彎曲棒型放電電極(5 )包括螺桿(5 2 )和向上彎曲的電極棒(51 )，所述螺桿(5 2 )—端與中間導電墊塊(13)連接，另一端貫穿伸出至絕緣傘套(2)的外部，所述向上彎曲的電極棒(51)與所述螺桿(52 )伸出絕緣傘套(2 )外部的一端螺紋連接。8.根據權利要求7所述的1kV多功能防災害絕緣子，其特征在于:所述向上彎曲的電極棒(51)的外部套設有絕緣套(6)，向上彎曲的電極棒(51)連接螺桿(52 )的一端與絕緣傘套2相接并于交界處涂有密封絕緣膠(7)。9.根據權利要求1所述的1kV多功能防災害絕緣子，其特征在于:所述絕緣層(15)由絕緣帶緊密纏繞包裹于復合絕緣子組件外部形成，絕緣帶為浸環氧樹脂的玻璃纖維帶，玻璃纖維帶采用真空壓力浸漬而成。10.—種權利要求7所述1kV多功能防災害絕緣子的制備方法，其特征在于: 先將螺桿(52)安裝在中間導電墊塊(13)的徑向孔中，再將上導電墊塊(11)、絕緣墊塊(12)、中間導電墊塊(13)、金屬氧化物電阻片(91)、金屬鋁片(10)、下導電墊塊(14)沿軸向依次排列并預壓緊，之后用絕緣帶緊密纏繞包裹成一個整體； 所述絕緣帶為浸環氧樹脂的玻璃纖維帶，是先繞包玻璃纖維帶，再采用真空壓力浸漬環氧樹脂，然后固化后成為絕緣層(15)。
【文檔編號】H01B19/00GK106098264SQ201610640310
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月8日 公開號201610640310.9, CN 106098264 A, CN 106098264A, CN 201610640310, CN-A-106098264, CN106098264 A, CN106098264A, CN201610640310, CN201610640310.9
【發明人】陸佳政, 王博聞, 蔣正龍, 方針, 胡建平, 吳偉, 徐勛建
【申請人】國網湖南省電力公司, 國網湖南省電力公司防災減災中心, 國家電網公司