CN102511065A - 绝缘子及输电线设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绝缘子，包括绝缘表面，所述绝缘表面的一部分涂覆有特定电阻率的导电涂料，特定电阻率的导电涂料区域与非导电涂料区域配置成在干燥环境下所述绝缘子的上下金具间无连续导电通道，且所述特定电阻率的导电涂料区域在所述绝缘表面上所能引起的泄漏电流值在覆冰气候条件下使所述绝缘表面达到防止覆冰的温度。还公开了一种采用了所述绝缘子的输电设备。在覆冰气候条件下，导电涂料能够起到提高绝缘子表面泄漏电流值从而防止覆冰形成的作用。

Description

绝缘子及输电线设备
技术领域
本发明涉及输变电领域，具体地说，本发明涉及一种绝缘子及具有该绝缘子的输电线设备。
背景技术
对于经过广阔地域的大量输电线路，在寒冷气候条件下，绝缘子和导线表面往往形成覆冰层，严重时可引发断线、倒塔和闪络跳闸等事故。传统的绝缘子表面材料如RTV(室温硫化硅橡胶)、PRTV(超长效室温硫化硅橡胶)等，在常温下具有良好的憎水性，但由于其材料本身的特性，在接近零度时憎水性会消失，不具备防覆冰性能。通过能耗发热提高表面温度的防冰方法是目前最为有效的防冰手段，在输电导线防冰上取得了很好的效果，但应用于绝缘子上，还需要解决如何不影响绝缘子本身的绝缘性，以及如何控制损耗这两个问题。目前尚无清除或防止绝缘子覆冰的有效手段，由覆冰引发的绝缘子闪络事故时有发生，影响电力系统的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种绝缘子及具有该绝缘子的输电线设备，使得绝缘子在正常运行时泄漏电流与传统绝缘子相当，在覆冰气候条件下泄漏电流值提高，起到提高绝缘子表面温度，防止覆冰形成的效果，而能耗被控制在较低水平。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种绝缘子，包括绝缘表面，所述绝缘表面的一部分涂覆有特定电阻率的导电涂料，特定电阻率的导电涂料区域与非导电涂料区域配置成：在干燥环境下所述绝缘子在端部金具之间无连续导电通道，且由于所述特定电阻率的导电涂料在所述绝缘表面上所导致的泄漏电流使得在覆冰气候条件下的所述绝缘表面达到防止覆冰的温度。
优选地，所述绝缘子为盘形悬式绝缘子，所述导电涂料的涂覆位置从除绝缘子的上金具邻近区域外的区域内选取。
优选地，所述导电涂料涂覆在所述绝缘子的下表面。
优选地，所述导电涂料的体积电阻率为103欧姆厘米至105欧姆厘米。
优选地，所述导电涂料的涂层厚度为0.2mm-0.6mm，尤其是0.3mm-0.4mm。
优选地，所述导电涂料的基础物质为导电硅橡胶。
优选地，所述硅橡胶内添加有炭黑，尤其是以质量百分比计10%-30%的炭黑。
优选地，所述非导电涂料区域涂覆有室温硫化硅橡胶或超长效室温硫化硅橡胶。
优选地，所述绝缘子为瓷悬式绝缘子或玻璃悬式绝缘子。
一种输电线设备，包括至少一个前述的一种绝缘子，优选包括与输电导线相连的多个绝缘子串成的绝缘子串。
本发明通过将具有特定电阻率的导电涂料涂覆在绝缘子部分表面，使得一方面在干燥环境下绝缘子正常运行时的泄漏电流与不采用导电涂料相当，无明显泄漏电流，而另一方面，部分表面涂覆导电涂料改变了传统绝缘子表面电阻率分布，使得能够在覆冰气候条件下增大绝缘子表面泄漏电流值，达到提高绝缘子表面温度、防止覆冰形成的效果。因此，在绝缘子部分表面涂覆特定电阻率的导电涂料，使绝缘子表面泄漏电流值根据气候环境变化：干燥环境下，无电流或无明显电流，绝缘子相当于开关的断开状态；覆冰环境下有电流，绝缘子相当于开关的闭合状态，从而形成具有自关断效应的绝缘子。
进一步来说，根据本发明，由于在干燥环境下绝缘子表面的非导电涂料区域使上下金具间没有连续导电通道，绝缘子一直运行在泄漏电流比较小的情况下，电能损耗低，不会产生明显的热效应而加速硅橡胶的热老化；在高湿度或降水且低温的环境下，由于绝缘子导电涂料区域具有很好的低温憎水性，绝缘子非导电涂料区域的绝缘强度也相应下降，非导电涂料区域产生电晕和局部小电弧放点，升高表面温度，防止在绝缘子表面形成覆冰层。
与现有技术相比，本发明通过在绝缘子部分表面涂覆低电阻涂料，在覆冰、凝露以及其他高湿度环境可通过表面放电发热烘干绝缘子表面，降低表面电导率，防范污闪事故发生，有利于输电线路绝缘子的安全运行，同时，绝缘子在干燥环境下泄漏电流很低，降低了能耗水平，而且，本发明表面涂料施工工艺简单，具有很高的成本效益和应用价值。
在优选的实施方式中，通过在表面涂料内添加发热填料炭黑，使表面涂料在低温冻雨天气条件下能保持憎水性，应用于绝缘子后，发热性能优良，能够有效地减少过冷却水滴在绝缘子表面的附着和冻结，有利于输电线路绝缘子的安全运行。试验结果表明应用本发明后，可有效阻止绝缘子表面冰层和伞裙边沿处冰凌的形成。
附图说明
图1为根据本发明绝缘子的一个实施例的半剖视图； 
图2展示了本发明和传统绝缘子经2小时覆冰试验后的覆冰情况对比；
图3展示了根据本发明一个实施例的绝缘子串覆冰期泄漏电流波形。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来详细说明本发明。
在一个实施例中，绝缘子包括绝缘表面，所述绝缘表面的一部分涂覆有特定电阻率的导电涂料。参见图1，一个实施例的绝缘子以中心线为分界，中心线左半部分a为绝缘子外表面视图，右半部分b为绝缘子的剖面视图，绝缘表面的特定电阻率导电涂料区域为图1中点2至点3之间的表面，该特定电阻率导电涂料的体积电阻率优选为105欧姆厘米，形成低温憎水性表面，涂层厚度优选为0.3mm-0.4mm。图1中点1至点2间区域不涂导电涂料，为非导电涂料区域。特定电阻率导电涂料区域与非导电涂料区域配置成：在干燥环境下绝缘子在端部金具间（对于如图1所示的绝缘子，为上下金具之间）无连续导电通道，且由于该特定电阻率导电涂料在绝缘表面上所导致的泄漏电流，在覆冰气候条件下可使绝缘表面达到防止覆冰的温度。图1所示的绝缘子及其导电涂料区域、涂层厚度、体积电阻率仅仅是示例性的，应理解，涂覆的导电涂料满足前述配置条件即可实现本发明的目的。
典型地，如采用盘形悬式绝缘子，导电涂料的涂覆位置优选是从除绝缘子上金具的邻近区域外的区域内选取。
如图1所示，在优选的实施例中，所述导电涂料涂覆在所述绝缘子的下表面，而未涂导电涂料的上表面空白区域延伸至绝缘子半径边缘处。
在一些实施例中，所述导电涂料的体积电阻率优选为103欧姆厘米至105欧姆厘米。
在一些实施例中，所述导电涂料的涂层厚度优选为0.2mm-0.6mm，更优选为所述导电涂料的涂层厚度为0.3 mm-0.4mm。
在一个实施例中，所述导电涂料的基础物质为导电硅橡胶，特别来说，所述硅橡胶体积电阻率为105欧姆厘米，该表面涂料的涂层厚度约为0.3mm-0.4mm。
在一些实施例中，所述非导电涂料区域涂覆有室温硫化硅橡胶或超长效室温硫化硅橡胶。
在一些实施例中，涂料硅橡胶内优选添加有炭黑，尤其是以质量百分比计10%-30%的炭黑。所涂覆的表面涂料在低温冻雨天气条件下能保持憎水性，使绝缘子发热性能优良，能够有效地减少过冷却水滴在绝缘子表面的附着和冻结。
绝缘子的类型并不受到限制，举例来说，绝缘子可以是瓷悬式绝缘子，也可以是玻璃悬式绝缘子。
在此也提供一种输电线设备，其包括至少一个根据前述多种实施例的任一种绝缘子，输电线设备优选包括与输电导线相连的多个绝缘子串成的绝缘子串（如图2所示）。
110kV绝缘子串的防冰效果对照试验：
 (1)试验对象
本试验用的绝缘子结构参数如表1所示。
表1  绝缘子xp3-16结构参数
Figure 931434DEST_PATH_IMAGE001
实验组绝缘子串由7片下表面涂覆导电涂料的绝缘子组成；
对照组绝缘子串由7片未涂覆导电涂料的绝缘子组成。
双串并列悬挂于气候室内，左侧为无导电涂料的绝缘子串，右侧为本发明实施例的绝缘子串，底面涂覆导电性涂料。
 (2) 试验条件
试验喷淋用水使用经过滤去离子处理的自来水，和自来水进行不同比例的混合以调整电导率到100μs/cm。使用冰柜预冷却覆冰水至零度附近，再经由水泵加压进入气候试验箱，由喷头喷出。使用旋转圆柱法测量覆冰速率为3mm/h。覆冰试验的控制参数如表2所示。
表2 覆冰试验控制参数
参数 数值
温度 -8℃
水滴平均直径 200 μm
覆冰水电导率（20度时） 100μs/cm
淋水方向 45o斜向下
风速 0
覆冰实验电压为交流50 Hz，有效值63.5 kV，覆冰实验三小时。
气候室内左右各有一列喷头，中间可并列悬挂两串绝缘子，两串绝缘子的覆冰条件相同。
 (3)试验结果
覆冰后两串绝缘子覆冰形态如图2所示，覆冰泄漏电流值如图3所示。对比可见根据本发明实施例的绝缘子串表面无覆冰层和冰凌形成；而同等条件下无涂层绝缘子表面均形成致密连续冰层，边缘冰凌桥接了整串绝缘子。试验结果表明，本发明可有效防止绝缘子表面覆冰形成，同时，绝缘子在无冰环境下泄漏电流很低，能耗水平低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种绝缘子，包括绝缘表面，其特征在于，所述绝缘表面的一部分涂覆有特定电阻率的导电涂料，特定电阻率的导电涂料区域与非导电涂料区域配置成：在干燥环境下所述绝缘子在端部金具之间无连续导电通道，且由于所述特定电阻率的导电涂料在所述绝缘表面上所导致的泄漏电流使得在覆冰气候条件下的所述绝缘表面达到防止覆冰的温度。
2.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子为盘形悬式绝缘子，所述导电涂料的涂覆位置从除绝缘子的上金具邻近区域外的区域内选取。
3.根据权利要求2所述的绝缘子，其特征在于，所述导电涂料涂覆在所述绝缘子的下表面。
4.根据权利要求1-3所述的绝缘子，其特征在于，所述导电涂料的体积电阻率为103欧姆厘米至105欧姆厘米。
5.根据权利要求1-4任一项所述的绝缘子，其特征在于，所述导电涂料的涂层厚度为0.2mm-0.6mm，尤其是0.3mm-0.4mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的绝缘子，其特征在于，所述导电涂料的基础物质为导电硅橡胶。
7.根据权利要求1-6任一项所述的绝缘子，其特征在于，所述非导电涂料区域涂覆有室温硫化硅橡胶或超长效室温硫化硅橡胶。
8.根据权利要求6或7所述的绝缘子，其特征在于，所述硅橡胶内添加有炭黑，尤其是以质量百分比计10%-30%的炭黑。
9.根据权利要求1-8任一项所述的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子为瓷悬式绝缘子或玻璃悬式绝缘子。
10.一种输电线设备，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1-9任一项所述的绝缘子。
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