CN101354933A - 复合绝缘子的内电极和均压环配置法及其复合绝缘子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于改善输电线路复合绝缘子电位分布并控制其端部电场的方法，该方法在高压输电线路用复合绝缘子的导线侧配置内电极和均压环，杆塔侧仅配置内电极。根据该方法形成的复合绝缘子包括一个外部覆盖有伞裙和护套且两端装有金具的环氧芯棒，在芯棒的导线侧和杆塔侧棒体内分别埋置入一个金属材料制细长内电极，在芯棒的导线侧设置有由支架和环构成的金属材料制均压环，环的形状可为圆环、开口环或椭圆环等。本发明能实现复合绝缘子导线侧和杆塔侧的电场分布均匀、降低两侧的电位分布，抑制复合绝缘子的电晕放电和电蚀损，提高电力系统的安全运行可靠性。
Description
技术领域
本发明属于高压输电线路用绝缘子技术领域，具体涉及一种复合绝缘子的内电极和均压环配置方法以及一种应用于各电压等级的且两侧装备有内电极的复合绝缘子
背景技术
随着电力系统的发展和电压等级的不断提高，复合绝缘子由于具有耐污闪、湿闪等一系列优点，已逐渐在高压输电线路中得到广泛的应用，使用量越来越大。现有技术中，架空输电线路用复合绝缘子仅在上、下两端有尺寸不大的金属金具，它们和环氧芯棒构成的主电容远小于瓷或玻璃绝缘子串的电容，由于空气杂散电容的影响，导致复合绝缘子的电位、电场分布极不均匀，尤其是其两侧(杆塔侧和导线侧)的伞裙、护套和芯棒要承受比其中部高出数倍的电场，与之相应，其两侧也承担着非常高比例的电位分布。随着电压等级的提高和复合绝缘子的尺寸增大，这种分布的非线性情况尤其严重。它的电位、电场分布极不均匀，引起导线侧电场集中处电蚀损，导致外绝缘性能丧失，芯棒蚀损后断裂，造成输电事故。为此，有必要对复合绝缘子的电位、电场分布结构的形式加以改善，以达到防治电晕、抑制电蚀损、延缓绝缘老化、抑制局部电弧发展和提高湿闪、污闪电压的目的，提高输电线路运行的安全可靠性。
复合绝缘子的电位、电场分布改善及控制，以往的方法主要是使用均压环。但在杆塔侧、导线侧都安装或过多使用均压环，会降低复合绝缘子的冲击耐受水平，且两侧均压环之间容易造成鸟害；随着电压等级的提高，线路复合绝缘子的体积和尺寸越来越大，均压环的尺寸和数量增加造成巨大的金属资源消耗，增加杆塔承重和尺寸，增大工程施工量和劳动强度，给电力系统安全运行带来安全隐患。
另经本发明申请人检索发现，专利号申请为200310111218.6的发明专利文本中曾报道了一种带有内端头结构的复合绝缘子。由于这种内端头承担和传递复合绝缘子的机械负荷，尺寸很大，导致端头部分的环氧树脂芯棒薄弱，这也引发该部分芯棒的机械负荷能力低下，不论是拉伸还是扭转。此外，这种复合绝缘子的结构也比较复杂，加工困难。
发明内容
本发明的目的在于对现有的复合绝缘子及其均压装置存在的问题加以解决，进而提供一种可用于改善架空输电线路用复合绝缘子的电位分布并控制其端部电场的方法，即复合绝缘子的内电极和均压环配置法，同时提供一种根据该配置方法形成的复合绝缘子产品。
为实现上述发明目的而设计的内电极和均压环配置法的实施方案是：通过在高压输电线路用复合绝缘子的导线侧配置内电极和均压环以及在杆塔侧仅配置内电极的方式，形成复合绝缘子的内电极和均压环配置的均压结构。根据以上配置方案，在复合绝缘子的导线侧，均压环安装在复合绝缘子金具端部，与金具等电位，内电极、金具和均压环之间形成低电场区；在未配置均压环的复合绝缘子的杆塔侧，内电极与杆塔侧金具等电位，内电极所伸入、涵盖的芯棒、伞裙及护套部分处于内电极与杆塔侧金具形成的轴向低电场区，降低了该部分绝缘承担的电位，而由内电极尖端及以下形成的较高电场则抬升了内电极尖端以下的部分芯棒、伞裙所承担的电位。这样就可以最大程度地实现复合绝缘子杆塔侧、导线侧的电场分布均匀，既能改善复合绝缘子的电位、电场分布，又能防止电气和机械性能降低、减少金属资源消耗和现场劳动量，有效地提高了架空输电线路的安全可靠性。
根据该配置方法而设计的复合绝缘子的结构特征是：在传统型复合绝缘子环氧芯棒的两侧端(杆塔侧和导线侧)分别向内埋置入一个金属材料制细长内电极，两内电极的一端分别与环氧芯棒端头金具金属性机械连接，另一端部分伸入至环氧芯棒内，此外在复合绝缘子的导线侧仅设置有由支架和环构成的均压环，均压环的支架连接在金具上部位置处，与金具等电位。
本发明申请人曾对上述内电极和均压环配置法及其复合绝缘子进行了仿真计算、实验室和现场实测研究，结果表面，采用内电极和均压环配置法可最大程度地实现复合绝缘子的电位、电场分布均匀，有效抑制电晕放电和电蚀损。
附图说明
图1是本发明一个具体实施例的结构示意图。图中标号1是杆塔侧金具，2是内电极，3是导线侧均压环，4是导线侧金具。
图2是复合绝缘子在无均压措施、加现行导线侧和杆塔侧均压环以及采用本发明配置三种情况的电压分布比较图。图中方形块点迹线是无内电极和均压环等均压措施时复合绝缘子的电压分布，圆形块点迹线是在导线侧和杆塔侧加现行均压环的电压分布，三角形块点迹线是使用本发明的内电极和均压环配置下的电压分布。
图3是仿真计算和实测的复合绝缘子伞裙内窝电场分布比较，图中方形块点迹线是仿真计算的复合绝缘子伞裙内窝电场分布，圆形块点迹线是实测的复合绝缘子伞裙内窝电场分布。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明内容做作进一步说明，但本发明的实际产品的制作结构并不仅限于下述的实施例。
本发明所述的配置方法是：以制造有内电极2的复合绝缘子为基础，在复合绝缘子的高压导线侧安装均压环3。均压环3与复合绝缘子的导线侧金具(钢脚)4及高压导线具有等电位，均压环、复合绝缘子导线侧的内电极和钢脚4之间形成低电场区，能有效盖上钢脚金具4与硅橡胶护套间的端面电场，而且降低了均压环外侧面的电场强度，避免引起均压环外侧面闪络。
本发明所述的复合绝缘子为一种由内电极、硅橡胶、环氧有机材料和两侧金具制成的棒形绝缘子，其结构如图1所示。它包括一个长度为3020～3200mm的环氧芯棒，芯棒外部覆盖有伞裙(伞形包括等径伞、大小伞和大中小伞)和护套，在芯棒的导线侧和杆塔侧端头装有钢脚金具4和1，两个金具承担和传导复合绝缘子的机械负荷，也分别传导导线侧、杆塔侧的电位。在环氧芯棒的高压导线侧设有内电极2并安装均压环3，导线侧内电极2的直径为3～10mm，长度从环氧芯棒端部计算为100～500mm，伸入至从端部起的数个伞裙的环氧芯棒内；均压环3由支架和环构成，其支架连接在金具4上部位置处，与金具4等电位，均压环3的外径为250～600mm，内径为20～70mm，罩入深度30～600mm，除圆环外，均压环3的形状还可以是开口环或椭圆环等。在复合绝缘子的杆塔侧仅配置内电极2，无均压环，杆塔侧内电极2的直径为3～10mm，长度从环氧芯棒端部计算为70～500mm，同样伸入至从端部起的数个伞裙的环氧芯棒内。
通过以上配置后，在复合绝缘子的导线侧，均压环3与绝缘子的导线侧金具4及高压导线具有等电位，均压环3、复合绝缘子导线侧的内电极2和金具4之间形成低电场区，能有效盖上钢脚金具4与硅橡胶护套间的端面电场，而且降低了均压环外侧面的电场强度，避免引起均压环外侧面闪络；在复合绝缘子的杆塔侧，内电极2与杆塔侧金具(铁帽)1具有等电位，内电极所伸入、涵盖的芯棒、伞裙及护套部分处于内电极与杆塔侧金具形成的轴向低电场区，降低了该部分绝缘承担的电位；而内电极尖端及以下形成较高电场，抬升了内电极尖端以下的部分芯棒、伞裙所承担的电位。
制造复合绝缘子时，在芯棒两侧通过机加工设备加工出插入内电极的暗孔。内电极2与芯棒可以胶粘连接固定，也可通过内电极中部的卡装机构固定。内电极2与两侧金具1、4通过金属性机械连接固定，可与金具一体化成型制成，也可分别制成，即将内电极加工成螺杆，内电极的芯棒外侧加工成螺纹，两侧金具靠芯棒处对应加工螺纹，再将带内电极的芯棒和金具加工在一起。导线侧、杆塔侧金具与芯棒的连接可为胶装式或压接式。
图2是复合绝缘子在无均压措施、加现行导线侧和杆塔侧均压环、内电极和均压环配置下的电压分布比较图。由图中所描示的无内电极和均压环等均压措施时的复合绝缘子的电压分布线(方形块点迹线)、在导线侧和杆塔侧加现行均压环的电压分布线(圆形块点迹线)和使用本发明的内电极和均压环配置下的电压分布线(三角形块点迹线)的比较可见，采用本发明可使复合绝缘子的电位分布改善明显，说明本发明所述的复合绝缘内电极和均压环配置法是改善复合绝缘子沿面场强分布和电位分布、降低绝缘子导线侧局部场强过于集中的一个非常有效的措施。
图3是仿真计算和实测的复合绝缘子伞裙内窝电场分布比较，由图中所描示的仿真计算的复合绝缘子伞裙内窝电场分布线(方形块点迹线)和实测的复合绝缘子伞裙内窝电场分布线(圆形块点迹线)的比较以及计算和实测均表明，本发明的内电极和均压环配置法可有效降低复合绝缘子端部电场，抑制电晕放电，防止电蚀损。
Claims (5)
1、一种高压输电线路用复合绝缘子内电极和均压环配置方法，其特征是：通过在高压输电线路用复合绝缘子的导线侧配置内电极和均压环以及在杆塔侧仅配置内电极的方式，形成复合绝缘子的内电极和均压环配置的均压结构。
2、一种高压输电线路用复合绝缘子，包括一个外部覆盖有伞裙和护套的长度为3020～3200mm的环氧芯棒，在环氧芯棒的杆塔侧和导线侧端头装有金具(1、4)，其特征是：在环氧芯棒的两侧端分别向内埋置入一个金属材料制细长内电极(2)，两内电极(2)的一端分别与环氧芯棒端头的金具(1、4)金属性机械连接，另一端部分伸入至环氧芯棒内；在复合绝缘子的导线侧设置有由支架和环构成的均压环(3)。
3、如权利要求2所述的复合绝缘子，其特征是：两内电极(2)直径为3～10mm，杆塔侧内电极(2)长度从环氧芯棒端部计算为70～500mm，导线侧内电极(2)长度从环氧芯棒端部计算为100～500mm。
4、如权利要求2所述的复合绝缘子，其特征是：均压环(3)的外径为250～600mm，内径为20～70mm，罩入深度30～600mm。
5、如权利要求2或4所述的复合绝缘子，其特征是：所说的均压环(3)为圆环、开口环或椭圆环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Owner name: TONGCHUAN ELECTRIC POWER BUREAU SHAANXI ELECTRIC P Free format text: FORMER OWNER: SHAANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE XI AN JIAOTONG UNIV. Effective date: 20140327 Owner name: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Free format text: FORMER OWNER: TONGCHUAN ELECTRIC POWER BUREAU Effective date: 20140327 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 727031 TONGCHUAN, SHAANXI PROVINCE TO: 100761 XICHENG, BEIJING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140327 Address after: 100761 West Chang'an Avenue, Beijing, No. 86, No. Patentee after: State Grid Corporation of China Patentee after: Tongchuan Electric Power Bureau Patentee after: Shaanxi Electric Power Research Institute Patentee after: Xi'an Jiaotong University Address before: 727031 Tongchuan city of Shaanxi Province District Xianfeng Road No. 21 Patentee before: Tongchuan Electric Power Bureau Patentee before: Shaanxi Electric Power Research Institute Patentee before: Xi'an Jiaotong University |