CN101097797A

CN101097797A - 高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构

Info

Publication number: CN101097797A
Application number: CNA2007100924300A
Authority: CN
Inventors: 蒋兴良; 张志劲; 胡建林; 孙才新; 舒立春; 胡琴; 温作铭; 王波
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2008-01-02

Abstract

高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，它由两个以上且直径不等的大、中、小伞裙排列组合而成。其特征在于，伞裙与伞裙之间的间距为35～40mm，大伞裙与大伞裙之间的间距为170～220mm，大伞裙的直径为170～220mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为1.8～2.1，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.3～1.5，大、中、小伞裙的上表面的倾角为8度至9度，大、中、小伞裙的下表面的倾角为0度。本发明提供的高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，能广泛应用于高海拔覆冰地区110kV及以上电压等级的输电系统的外绝缘配合。该发明具有结构合理、冰闪电压高、局部场强低、可阻止冰凌桥接伞裙等优点，易于推广应用。

Description

高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术领域，特别是涉及高海拔覆冰地区复合绝缘子的伞型结构。

背景技术

复合绝缘子具有重量轻、强度高、耐污性能好、运行维护方便等特点，在电力系统中得到了广泛应用。复合绝缘子的外绝缘电气性能主要取决于材料的憎水性及外绝缘伞型结构，运行中的复合绝缘子不可避免地面临高海拔、覆冰等复杂环境条件的影响，在覆冰条件下复合绝缘子的憎水性可能暂时减弱甚至完全丧失，此时复合绝缘子的伞型结构将决定其外绝缘电气性能的优劣。试验结果表明：现有伞型结构的复合绝缘子在高海拔、覆冰等复杂环境作用下，其电气性能将大大降低，甚至低于传统的瓷、玻璃绝缘子。如发明专利00130075.X公开的“复合绝缘子伞型结构”，在保证绝缘子耐污湿性能前提下，从降低绝缘子伞裙材料消耗角度考虑，对复合绝缘子伞型结构进行了研究；而实用新型专利02214073.5“新型复合绝缘子”的改进之处是，在现有的复合绝缘子伞型结构基础上安装更大伞裙结构，即大伞裙直径比中伞裙直径大100mm。以上公开的两件专利均未从保证高海拔覆冰地区电气性能的角度对伞型结构进行优化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供适用于高海拔覆冰地区复合绝缘子的伞型结构。

本发明可以通过以下技术方案来加以实现：所述的高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，它由两个以上且直径不等的大、中、小伞裙排列组合而成。其特征在于，所述的伞裙与伞裙之间的间距为35～40mm，大伞裙与大伞裙之间的间距为170～220mm，大伞裙的直径为170～220mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为1.8～2.1，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.3～1.5，大、中、小伞裙的上表面的倾角为8度至9度，大、中、小伞裙的下表面的倾角为0度。

本发明提供的一种适用于高海拔覆冰地区复合绝缘子的伞型结构，其特征在于，所述的伞裙均按一大、一中、一小、一中、一小的顺序组合排列，其中：大伞裙的直径为210mm，中伞裙的直径为140mm，小伞裙的直径为100mm，伞裙间距为35mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为2.10，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.50，大、中、小伞裙的上表面的倾角为8.5度，大、中、小伞裙的下表面的倾角为0度。

本发明提供的另一种适用于高海拔覆冰地区复合绝缘子的伞型结构，其特征在于，所述的伞裙均按一大、两小、一中、两小的顺序组合排列，其中：大伞裙的直径为200mm，中伞裙的直径为150mm，小伞裙的直径为110mm，伞裙间距为35mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为1.82，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.33，大、中、小伞裙的上表面的倾角为8.5度，大、中、小伞裙的下表面的倾角为0度。

附图说明

图1为复合绝缘子的结构示意图。其中：1为大伞伞裙，2为中伞伞裙，3为小伞伞裙，4为金具，5为护套。

图2为复合绝缘子的另一结构示意图。其中：1为大伞伞裙，2为中伞伞裙，3为小伞伞裙，4为金具，5为护套。

图3为复合绝缘子结构的局部放大示意图。6为伞裙的上表面，7为伞裙的下表面，8为与护套(5)垂直的水平线，其中：伞裙的上表面倾角为6与8之间的夹角，伞裙的下表面倾角为7和8之间的夹角。

图4为现有等径伞结构(A型)的复合绝缘子示意图。

图5为现有大小伞结构(B型)的复合绝缘子示意图。

图6为现有大小中小大伞结构(C型)的复合绝缘子示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步描述：

本发明提供的高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，利用有限元法对高海拔、覆冰条件下复合绝缘子表面电场进行了仿真计算，研究结果表明：复合绝缘子的结构对电场分布有明显影响，复合绝缘子伞裙直径越大，覆冰复合绝缘子表面冰棱尖端处电场强度则越小，当伞裙直径大于210mm后，覆冰复合绝缘子表面冰棱尖端处电场强度趋于饱和；复合绝缘子伞裙上、小表面倾角对电场强度的分布没有明显影响；伞裙间距越大，复合绝缘子表面冰棱尖端处电场强度越小，当伞裙间距大于40mm后，复合绝缘子表面冰棱尖端处电场强度变化趋于缓和；当相邻的伞间距在35～45mm之间，大伞之间的间距在170～220mm，大伞与小伞的伞径之比在1.7～2.1之间，大伞与中伞的伞径之比在1.3～1.5之间时，高海拔覆冰条件下复合绝缘子的表面电场分布得到明显改善。

本发明利用有限元法从流体力学角度对电场优化后的复合绝缘子绕流流场进行了仿真计算和分析，研究结果表明：伞裙直径越大，水滴的碰撞系数也越大，即从覆冰量角度考虑，伞裙直径越小越好；伞裙间距在35～40mm时，碰撞系数具有最小值；伞裙的上表面倾角越大，水滴的碰撞系数逐渐减小，当伞裙的上表面倾角增至9度后，水滴的碰撞系数减小的趋势趋于缓和。

根据上述的电场分布和碰撞系数分布仿真研究结果，高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞裙结构特征为：由若干直径不等的大、中、小伞裙按照一定顺序排列组成，伞裙与伞裙之间的间距为35～40mm，大伞裙与大伞裙之间的间距为170～220mm；大伞裙直径为170～220mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为1.8～2.1，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.3～1.5；大、中、小伞裙的上表面倾角为8至9度，大、中、小伞裙的下表面倾角为0度。

根据仿真研究结果，本发明提供的高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，可由以下几种类型构成：

复合绝缘子的绝缘高度为3500mm，泄漏距离为12616mm，它由20个直径相等的大伞裙、38个中伞裙、38个小伞裙按一大、一中、一小、一中、一小的顺序组合排列，其中，大伞裙的直径为210mm，中伞裙的直径为140mm，小伞裙的直径为100mm，伞裙间距为35mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为2.10，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.50，大、中、小伞裙的上表面倾角为8.5度，大、中、小伞裙的下表面倾角为0度。其它绝缘高度的复合绝缘子也可采用上述方式依次类推。

根据本发明提供的伞型结构所研制的复合绝缘子与现有相同绝缘子高度的A、B、C型(图4、5、6)复合绝缘子在大型多功能人工气候室模拟高海拔覆冰条件，进行了高海拔覆冰对比试验，试验结果表明：覆冰厚度为10mm及以下的中等覆冰条件下，根据本发明提供的伞型结构所研制的复合绝缘子覆冰闪络电压比A、B、C型的复合绝缘子覆冰闪络电压分别高35％～40％、30％～35％、20％～25％；海拔每升高1km，所有绝缘子冰闪电压均下降，但根据本发明提供的伞型结构所研制的复合绝缘子冰闪电压降低的比例比现有的A型、B型、C型(图4、5、6)复合绝缘子分别低8％～10％、7％～9％、6％～8％。本发明提供的复合绝缘子伞型结构，可用于高海拔中等覆冰及以下地区输电系统的外绝缘配合。

本发明提供的另一种高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，其绝缘高度为3350mm，泄漏距离为10755mm，由16个直径相等的大伞裙、15个中伞裙、60个小伞裙按一大、两小、一中、两小的顺序组合排列，大伞裙的直径为200mm，中伞裙的直径为150mm，小伞裙的直径为110mm，伞裙间距为35mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为1.82，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.33，大、中、小伞裙的上表面倾角为8.5度，大、中、小伞裙的下表面倾角为0度。其它绝缘高度的复合绝缘子也可按上述方式依次类推。

根据本发明提供的伞型结构所研制的复合绝缘子与现有相同绝缘子高度的A、B、C型复合绝缘子在大型多功能人工气候室模拟高海拔覆冰条件，进行了高海拔覆冰对比试验，试验结果表明：覆冰厚度为10mm以上严重覆冰条件下，根据本发明提供的伞型结构所研制的复合绝缘子覆冰闪络电压比A型、B型、C型的复合绝缘子覆冰闪络电压分别高30～35％、25～30％、15～20％；海拔每升高1km，所有绝缘子冰闪电压均下降，但根据本发明提供的伞型结构所研制的复合绝缘子冰闪电压降低的比例比现有的A型、B型、C型复合绝缘子分别低8％～10％、7％～9％、6％～8％。本发明提供的另一种复合绝缘子伞型结构，可用于高海拔严重覆冰地区输电系统的外绝缘配合。

本发明提供的高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，能广泛应用于高海拔覆冰地区110kV及以上电压等级的输电系统的外绝缘配合。该发明具有结构合理、冰闪电压高、局部场强低、可阻止冰凌桥接伞裙等优点，易于推广应用。

Claims

1、高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，它由两个以上且直径不等的大、中、小伞裙排列组合而成，其特征在于，伞裙与伞裙之间的间距为35～40mm，大伞裙与大伞裙之间的间距为170～220mm，大伞裙的直径为170～220mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为1.8～2.1，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.3～1.5，大、中、小伞裙的上表面的倾角为8度至9度，大、中、小伞裙的下表面的倾角为0度。

2、根据权利要求1所述的高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，其特征在于，伞裙均按一大、一中、一小、一中、一小的顺序组合排列，其中：大伞裙的直径为210mm，中伞裙的直径为140mm，小伞裙的直径为100mm，伞裙间距为35mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为2.10，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.50，大、中、小伞裙的上表面的倾角为8.5度，大、中、小伞裙的下表面的倾角为0度。

3、根据权利要求1所述的高海拔覆冰地区用复合绝缘子的伞型结构，其特征在于，伞裙均按一大、两小、一中、两小的顺序组合排列，其中：大伞裙的直径为200mm，中伞裙的直径为150mm，小伞裙的直径为110mm，伞裙间距为35mm，大伞裙与小伞裙的伞径之比为1.82，大伞裙与中伞裙的伞径之比为1.33，大、中、小伞裙的上表面的倾角为8.5度，大、中、小伞裙的下表面的倾角为0度。