CN101127264A - 多功能针式复合绝缘子 - Google Patents

Abstract

多功能针式复合绝缘子，涉及一种高压线路类和高压电站电器类中的针式绝缘子。由上附件、绝缘本体和下附件组成，绝缘本体由内绝缘件和外绝缘件组成，内绝缘件为绝缘管或绝缘棒，绝缘管或绝缘棒上端、下端通过连接件与上、下附件连接。外绝缘件为伞裙护套，伞裙护套由护套和伞裙组成。上附件由压紧件和支承件组成，压紧件和支承件设有固定导线的凹槽，下附件由与杆塔相连接的铁脚以及包围在铁脚外表面的绝缘护套组成。本发明结构科学合理，耐雷水平高、抗污闪能力强，工作可靠，能防止绝缘配电线路雷击断线等问题。

Description

多功能针式复合绝缘子

技术领域

本发明涉及一种高压线路类和高压电站电器类中的针式绝缘子。

背景技术

电能的输送主要通过架空输电线路，绝缘子是架空输电线路中最重要的组成部分。因为传输电能的导线要利用绝缘子悬挂在杆塔上，导线处于高电位，杆塔处于地电位，绝缘子在其中就担负起双重的任务，一方面它要使导线和杆塔在电气上绝缘，另一方面使导线和杆塔在机械上相连。

绝缘子通常按用途分为线路绝缘子和电站电器绝缘子两大类。用于架空线路的绝缘子称为线路类绝缘子，在电站用于支持母线或电器的绝缘子称为电站电器类绝缘子。线路绝缘子又可细分为针式绝缘子、悬式绝缘子和横担绝缘子等，电站电器绝缘子又可细分为支柱绝缘子和套管绝缘子，而支柱绝缘子包括棒形支柱绝缘子和针式支柱绝缘子。

传统的针式瓷质绝缘子如图12所示，它是由带伞的瓷件21和伸入瓷件内的铁脚22组成，其结构为内胶装，铁脚22装在瓷件21的内部然后用水泥胶装。由于铁脚22一直伸到瓷件21的深处，可以直接承受弯曲负荷，所以针式绝缘子的抗弯性能好。又由于其制造工艺简单，成本低，安装也简便，而且能减小杆塔高度，因此广泛使用在6～10kV的配电线路中。

但是，它在运行中存在着以下几个方面的问题：

1、耐雷水平低：10kV配电线路，一般不沿全线装设避雷线，因此如何提高10kV架空线路的耐雷水平，已变得越来越重要了，因其为电极插入式结构，其闪络距离比击穿距离大得多，属于“可击穿型”，在遭受雷击时很容易在绝缘子内部产生击穿现象，形成导电通道，造成10kV线路跳闸或单相接地；

2、绝缘水平低：其绝缘部件主要是电瓷，薄瓷件具有很高的绝缘强度，随着瓷件厚度的增加，由于瓷质不均匀，瓷的绝缘强度将显著降低，因瓷壁较厚，瓷件分成2～3块烧成，再用水泥胶装在一起，因水泥的吸湿膨胀和冻结膨胀等原因易使绝缘子破碎、无线电噪音干扰电压升高，所以绝缘水平不高，将对配电线路的运行可靠性带来一系列严重的问题。

近年来，人们对供电的可靠性要求越来越高，突然的停电事故将给社会带来巨大的经济损失。为了解决树枝等外界物体对配电线的影响，提高供电可靠性，其中最有效的办法是提高绝缘子的绝缘水平。

3、抗污闪性能差：随着经济的发展，环境污染日趋严重，绝缘子的污闪事故所造成的危害也日益严重。绝缘子表面受到污染和绝缘子表面的污染物被湿润，是使绝缘子发生污闪的两个必备条件，针式瓷质绝缘子的伞裙采用的是深槽型结构，容易积污，又由于瓷质是亲水性材料，容易吸潮，所以其抗污闪能力差。为了提高绝缘子的污闪电压，国内外普遍采用了复合绝缘子。

复合绝缘子(composite insulator)一般由伞裙护套(housing and shed)、玻璃钢芯棒(FRP core)和端部金具(end-fitting)三部分组成。其中伞裙护套一般由有机合成材料制成，FRP芯棒一般是玻璃纤维作增强材料、环氧树脂作基体的玻璃钢复合材料，端部金具一般是外表面镀有热镀层的碳素铸钢或碳素结构钢。

与瓷绝缘子和玻璃绝缘子相比较，复合绝缘子具有强度高、重量轻；湿闪电压和闪电压高；制造工艺简单；运行维护简便等优点。

目前世界上已开发和生产出各种类型的复合绝缘子，其中使用数量最多、增长速度最快的是线路用棒形悬式复合绝缘子，它已广泛使用在35kV及以上输电线路中。

在10kV配电线路中，开发和生产的复合绝缘子主要是针式复合绝缘子和支柱复合绝缘子，这两种复合绝缘子在结构上，除了下金具与杆塔的固定方式不同之外，其它部分几乎完全相同。

图13为目前大量使用的针式复合绝缘子的结构示意图。这种针式复合绝缘子包括：玻璃纤维环氧树脂复合材质的芯棒26，上金具24，下金具27，硅橡胶材质的伞裙25。上金具24上有凹槽23，其形状与园截面的导线相适配。

从图中可见，它不过是支柱瓷质绝缘子的翻版，只是用复合材料代替了瓷，绝缘子与杆塔的连接部分用螺杆代替了法兰盘，此外并没有任何改进。严格地说，现有的针式复合绝缘子并不具备传统针式绝缘子的特点，可以说只是原有支柱绝缘子的变形而已。

综上所述，现有针式瓷质绝缘子和针式复合绝缘子还存在着许多问题，不能适应配电系统供电可靠性的需要。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种耐雷水平高、抗污闪能力强，能防止绝缘配电线路雷击断线等的多功能针式复合绝缘子。

本发明目的的实现方式为，多功能针式复合绝缘子，由上附件1、绝缘本体13和下附件3组成，绝缘本体13由内绝缘件和外绝缘件组成，内绝缘件为绝缘管8或绝缘棒9，绝缘管8上端通过连接件10与上附件1连接，下端通过连接件6与下附件3连接，绝缘棒9上端通过连接件10、连接件8-1与上附件1连接，下端通过连接件6与下附件3连接，外绝缘件为伞裙护套2，伞裙护套2由护套2-1和伞裙2-2组成，上附件1的压紧件1-1由支承件1-2支承，压紧件1-1、支承件1-2设有固定导线的凹槽11，下附件3由与杆塔相连接的铁脚3-2以及包围在铁脚3-2外表面的绝缘护套3-1组成。

本发明结构科学合理，耐雷水平高、抗污闪能力强，工作可靠，能防止绝缘配电线路雷击断线等问题。

附图说明

图1为本发明外形图

图2为内绝缘为绝缘管的本发明纵剖视图

图3为内绝缘为绝缘棒的本发明纵剖视图

图4为内绝缘为绝缘棒的绝缘本体纵剖视图

图5为上附件的纵剖视图

图6为上附件结构俯视图

图7为上附件的侧视图

图8为下附件的纵剖视图

图9A为固定导线为裸导线时，本发明纵剖视图

图9B为固定导线为裸导线时，本发明主视图

图10A为固定导线为绝缘导线时，本发明的纵剖视图

图10B为固定导线为绝缘导线时，本发明主视图

图11为固定导线为绝缘导线时，设置放电间隙的状态图

图12传统瓷针式绝缘子的主视图

图13现行复合针式绝缘子的主视图

具体实施方式

下面参照附图，详述本发明：

参照图1、2、3，本发明由由绝缘本体13、上附件1和下附件3三部分组成。

参照图2，绝缘本体13由内绝缘件和外绝缘件组成，内绝缘件为绝缘管8，外绝缘件为伞裙护套2。伞裙护套2由起着外绝缘作用的护套2-1和伞裙2-2组成。护套2-1紧密覆盖着绝缘管21，护套2-1外的伞裙2-2呈等电位面形状。

上附件1的压紧件1-1由支承件1-2支承，压紧件1-1、支承件1-2设有固定导线的凹槽11。压紧件1-1和支承件1-2用绝缘材料制成，增大了绝缘子的绝缘距离，同时也增加了爬电距离，提高了绝缘子的绝缘水平和污闪电压。

本发明的上附件1为瓷材或木材上附件，或上附件1的压紧件1-1为木质，支承件1-2为瓷材。压紧件1-1和支承件1-2所用的绝缘材料采用瓷绝缘，因在绝缘材料中，薄瓷片有很高的介电强度，而且瓷的抗压强度比抗拉强度大得多，支承件1-2使用瓷质材料，即可以发挥薄瓷片的高介电强度的优点，又能使瓷件承受了压应力，充分发挥了瓷质材料的优点。

压紧件1-1和支承件1-2用木绝缘，因无论在干湿状态下，木材对于冲击电压都有良好的绝缘性能，在上附件1中使用木材绝缘，可以使绝缘子的冲击放电电压大为提高，同时，由于上附件1的尺寸并不大，所以可以充分利用其它行业使用木材后剩下的边角余料。

上附件1的压紧件1-1为木质，支承件1-2为瓷材的联合绝缘方式，可以充分发挥木材绝缘冲击放电电压高的绝缘特点和瓷质绝缘抗压强度高的力学特点。

下附件3由与杆塔相连接的铁脚3-2以及包围在铁脚3-2外表面的绝缘护套3-1组成。

参照图3，内绝缘件为绝缘棒9，这可以简化绝缘子的工艺过程。

参照图2、3，绝缘管8或绝缘棒9用环氧树脂浸渍的玻璃纤维构成，伞裙护套2用有机合成材料制成。绝缘管8或绝缘棒9以环氧树脂作为基体，用玻璃纤维作为增强材料，可以保证绝缘子优越的机械特性。

因本针式绝缘子承受的是弯曲负荷，所以采用绝缘管8比采用绝缘棒9具有更可靠的抗弯性能。

在绝缘本体13中，护套2-1和伞裙2-2是外绝缘件。护套2-2保护绝缘管8或绝缘棒9不受外界气候的影响，伞裙2-2使下雨时，绝缘子保持一部分干燥表面，增加电极间沿绝缘子表面的泄漏距离，以提高绝缘子的湿闪电压和污闪电压。

护套2-1外的伞裙2-2呈等电位面形状，这样做的结果具有下面的优点：

1、表面的电场比任何其它绝缘子的电场都要均匀，具有很好的电气性能，而且伞裙的局部损伤也很少影响到绝缘子的电场分布和沿着表面的放电电压；

2、向下倾斜度很大，增加了防雨淋的区域，并能使雨水形成水珠下落，提高了绝缘子的湿闪电压；

3、爬电距离大为增加，而且降低了污物降落在绝缘子表面上的可能性，提高了绝缘子的污闪电压；

4、杜绝了在传统伞裙中经常发生的雨水或污水的桥接现象，改善了传统伞裙间距分布不合理的现象，防止了由于大量积雪和结冰造成的线路短路。

伞裙护套2用有机合成材料制成，减轻了绝缘子的重量，在安装、运输和运行过程中不宜破碎，易于加工成复杂的绝缘结构，此外，还可以增加绝缘子表面的憎水性，提高绝缘子的湿闪电压和污闪电压。

参照图2，根据提高污闪电压的需要，护套2-1和护套3-1的外表面各至少设置一个金属环7和金属环5。在绝缘子发生污闪的过程中，随着污层受潮后电导的增加，污层中电流和温度也随着增加。由于绝缘子的结构形状、污秽分布和受潮不均匀等原因，绝缘子表面各处的电流密度也将不同。由于绝缘子的护套2-1和护套3-1相对来说直径很小，从而电流密度较大，泄漏电流产生的焦耳热会使水分蒸发，所以这些部位易形成干区，电压降易集中于此，产生辉光放电，当条件合适时，最终形成沿面放电。本发明在护套2-1和护套3-1外表面设置了金属环7和金属环5，可以改善此处的电流密度的分布，使泄漏电流产生的焦耳热能够均匀分布，从而提高了绝缘子的污闪电压。

参照图5、6、7，压紧件1-1和支承件1-2上都设有固定导线的凹槽11，其形状与所固定的导线相适配。与传统的用细导线将高压导线捆绑固定的方法相比较，这种结构省去了捆绑导线，安装过程方便迅速，安装方式安全可靠。

压紧件1-1和支承件1-2上开有穿过螺杆14的螺孔12，螺杆把压紧件1-1和支承件1-2连接在一起。通过这样的连接方式，可以更可靠地实现上附件1两部分与导线之间的可靠结合。

参照图8，下附件3由与杆塔相连接的铁脚3-2以及包围在铁脚3-2外表面的绝缘护套3-1组成。在铁脚3-2外表面覆盖绝缘护套3-1，延长了绝缘子的闪络路径，导致了电弧容易熄灭，提高了防止绝缘导线雷击断线的能力。另外，绝缘子闪络路径的增加，也使得绝缘子的污闪电压得以提高。

参照图2、8，铁脚3-2与绝缘管8的金属连接部分6按照等位面形状来制造，然后伞裙2-2的形状也与之相配合，制作为等电位形状。这样做有以下优点：表面的电场比任何其它绝缘子的电场都要均匀，具有很好的电气性能，而且伞裙的局部损伤也很少影响到绝缘子的电场分布和沿着表面的放电电压；向下倾斜度很大，增加了防雨淋的区域，并能使雨水形成水珠下落，提高了绝缘子的湿闪电压；爬电距离大为增加，而且降低了污物降落在绝缘子表面上的可能性，提高了绝缘子的污闪电压；杜绝了在传统伞裙中经常发生的雨水或污水的桥接现象，改善了传统伞裙间距分布不合理的现象，防止了由于大量积雪和结冰造成的线路短路。

参照图9A、9B，如果凹槽11中固定的是裸导线16，凹槽中的裸导线16外表面设一段与导线同轴的绝缘套16-1。这不仅增大了绝缘子的绝缘距离，提高了绝缘子的绝缘强度，而且还增加了绝缘子的爬电距离，使得绝缘子的沿面放电只能从绝缘套16-1的边缘处发生，从而提高了绝缘子的闪络电压。

参照图10A、10B，如果凹槽11中固定的是绝缘导线17，如果凹槽11中固定的是绝缘导线17，凹槽11中的绝缘导线17外表面设一段与导线同轴的金属套4。这是因为雷击时电弧对绝缘导线的损坏，几乎都发生在绝缘导线与绝缘子的固定点上或者在该固定点附近。金属套4的存在，可以消除上述现象的发生。而且在雷电感应过电压时，金属套4的存在可以减小绝缘子附近绝缘导线中绝缘层两端的过电压，消除这段绝缘层被击穿的可能性。另一方面，既使绝缘层被击穿进而引起绝缘子闪络时，持续的工频短路电流会转移到金属套4上燃烧，从而保护了导线免于烧断。

参照图11，在铁脚3-2处设置一个金属支撑件20，外接一段呈弯曲状的绝缘导线18，绝缘导线18外表面有金属环19，绝缘导线18一端与金属支撑件20相接，另一端用绝缘材料18-2封住端口，在该端口处设置一个金属件18-1，金属件18-1与金属套4共同组成一个放电间隙。绝缘导线18用绝缘材料18-2封住端口，可不使金属导线外露。绝缘导线18根据熄灭电弧的需要弯曲成不同形状，绝缘材料18-2采用有机合成绝缘材料。金属件18-1与金属套4共同组成一个放电间隙，此放电间隙的雷电冲击放电电压比针式复合绝缘子要低，当雷电过电压作用在配电线路时，间隙将先于绝缘子动作，从而保护了绝缘子，并且给雷电流以出路。绝缘导线18的存在，使配电线路的闪络路径得以延长，导致电弧容易熄灭。同时绝缘导线18的外表面设置多个金属环19，又将电弧从长弧变为短弧，更加速了电弧的熄灭，这对于防止污闪的发生以及防止绝缘导线雷击断线都是十分重要的措施。

Claims (9)

1.多功能针式复合绝缘子，其特征在于由上附件(1)、绝缘本体(13)和下附件(3)组成，绝缘本体(13)由内绝缘件和外绝缘件组成，内绝缘件为绝缘管(8)或绝缘棒(9)，绝缘管(8)上端通过连接件(10)与上附件(1)连接，下端通过连接件(6)与下附件(3)连接，绝缘棒(9)上端通过连接件(10)、连接件(8-1)与上附件(1)连接，下端通过连接件(6)与下附件(3)连接，外绝缘件为伞裙护套(2)，伞裙护套(2)由护套(2-1)和伞裙(2-2)组成，上附件(1)的压紧件(1-1)由支承件(1-2)支承，压紧件(1-1)、支承件(1-2)设有固定导线的凹槽(11)，下附件(3)由与杆塔相连接的铁脚(3-2)以及包围在铁脚(3-2)外表面的绝缘护套(3-1)组成。

2.根据权利要求1所述的多功能针式复合绝缘子，其特征在于绝缘管(8)、绝缘棒(9)用环氧树脂浸渍的玻璃纤维构成，伞裙护套(2)用有机合成材料制成。

3.根据权利要求1所述的多功能针式复合绝缘子，其特征在于护套(2-1)外的伞裙(2-2)呈等电位面形状。

4.根据权利要求1所述的多功能针式复合绝缘子，其特征在于护套(2-1)和护套(3-1)的外表面各至少设置一个金属环(7)和金属环(5)。

5.根据权利要求1所述的多功能针式复合绝缘子，其特征在于压紧件(1-1)和支承件(1-2)上开有穿过螺杆(14)的螺孔(12)。

6.根据权利要求1所述的多功能针式复合绝缘子，其特征在于上附件(1)为瓷材或木材上附件，或上附件(1)的压紧件(1-1)为木质，支承件(1-2)为瓷材。

7.根据权利要求1所述的多功能针式复合绝缘子，其特征在于凹槽(11)中的裸导线(16)外表面设一段与导线同轴的绝缘套(16-1)。

8.根据权利要求1所述的多功能针式复合绝缘子，其特征在于凹槽(11)中的绝缘导线(17)外表面设一段与导线同轴的金属套(4)。

9.根据权利要求1所述的多功能针式复合绝缘子，其特征在于在铁脚(3-2)处设置一个金属支撑件(20)，外接一段呈弯曲状的绝缘导线(18)，绝缘导线(18)外表面有金属环(19)，绝缘导线(18)一端与金属支撑件(20)相接，另一端用绝缘材料(18-2)封住端口，在该端口处设置一个金属件(18-1)，金属件(18-1)与金属套(4)共同组成一个放电间隙。

Images