CN103456427A - 压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，包括芯棒、设置在芯棒两端的金具、以及覆盖在芯棒外侧的护套；其中所述护套上设有沿护套周向延伸的双伞形或三伞形结构的伞裙；其中所述金具压接在芯棒上，所述密封结构高温固化成型在所述金具的外表面上。本发明具有防鸟害、抗风沙、抗外力破坏和可辅助攀踏性。

Description

压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件

技术领域

本发明涉及一种复合绝缘子，尤其涉及一种压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件。

背景技术

聚复合绝缘子因其在重量、测零值、耐污闪电压、不自爆等方面相比瓷质、玻璃绝缘子有很大的优越性而受到行业的青睐，尤其是污闪电压高这一特点。研究发现，绝缘子的伞裙结构与污闪电压之间存在一定的关系，使得其他条件相同但伞裙结构不同的复合绝缘子其污闪电压不同。

伞径对复合绝缘子污闪特性的影响如下：伞径加大，则复合绝缘子的等效直径增大，对污闪特性有消极影响，虽然复合绝缘子的爬电距离相应增大，在一定程度上可以提高污闪电压，但是提高的程度有限，反而导致爬电距离的利用率相对降低，并且过大的伞径会消耗过多的材料，不具有经济效益；伞径过小则会导致泄漏距离的不足，因此选择伞径的首要原则是，在保证整支绝缘子满足泄漏距离的前提下选择具有经济效益的伞径。

伞间距对复合绝缘子污闪特性的影响如下：伞间距增大，首先可以提高聚复合绝缘子的积污特性；其次，可以有效地抑制伞间桥接，防止严重覆冰覆雪以及阻滞电弧的串接；第三，可以提升爬电距离的利用率；但是增大的前提是保证整支复合绝缘子具有充足的爬电距离。伞间距减小，在绝缘高度一定的情况下可以提高复合绝缘子的爬电距离，但是污闪电压并不随爬电距离的增加而线性增长，伞间距过小，尤其是对伞下设置棱形突起的钟罩形产品，伞间容易发生桥接，爬电距离的利用率相对降低。

复合绝缘子运行地理范围广，不同地区具有其地理特殊性，从而造成运行工况复杂，同时复合绝缘子在运输、安装与维护过程存在外界不确定因素，从而影响复合绝缘子的安全运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防鸟害、抗风沙、抗外力破坏和可辅助攀踏的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件。

为达到上述目的，本发明提供了一种压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，包括芯棒1、设置在芯棒1两端的金具2、以及覆盖在芯棒1外侧的护套4，其中所述护套4包括高温固化成型的密封结构5；其中所述护套4上设有沿护套4周向延伸的双伞形或三伞形结构的伞裙3；其中所述金具2压接在芯棒1上，所述密封结构5高温固化成型在所述金具2的外表面上。

进一步，所述护套4上的伞裙3为双伞形结构。

进一步，所述护套4上的伞裙3为三伞形结构。

进一步，所述护套4上的伞裙3包括两个伞形凸起31，以及设置于所述两个伞形凸起31之间的间隔伞形凸起32。

进一步，伞形凸起31和间隔伞形凸起32的伞伸出之差大于15mm。

进一步，所述伞裙3的最大伞伸出为80mm～200mm，最大公称盘径为150mm～500mm。

进一步，护套上的伞裙的上倾角为4°～28°，下倾角为0°～24°。

进一步，伞裙3与护套4的材料采用户外型憎水性脂环族环氧树脂。

进一步，芯棒1与金具2的连接采用压接工艺。

相比现有技术，本发明所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件具有以下有益效果：

（1）通过对伞形凸起的伞伸出、大小伞型凸起的伞伸出之差的合理设定，以及积污特性的仿真分析，达到复合绝缘子污闪特性最佳的效果，提高了盘形悬式绝缘子串元件类产品的污闪电压。

（2）压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件结构方式设计为盘形结构方式，产品等同于同吨级盘形悬式瓷或玻璃绝缘子的尺寸及机电性能，便利了运输困难工况下的运输，同时使产品的组合选型、安装、维护和运输更为快捷与方便。

（3）所述护套采用HCEP（Hydrophobic Cycloaliphatic Epoxy：憎水性脂环族环氧化合物）材料在金具外表面上通过高温度、高压力、长时间下固化成型密封结构，实现了复合绝缘子的高强度的密封，防止复合绝缘子在使用过程中发生脆断事故；同时还可以具有优良的憎水性、憎水迁移性和耐污闪性能的同时提高了复合绝缘子的抗风沙能力、抗外力破坏的能力，可以防止鸟啄对复合绝缘子的破坏。工程人员施工过程中必要时在一定范围内可以踩踏在伞裙上，从而便利了施工，提高了工程人员施工过程中的安全系数。

（4）该产品具有不需测零值，不自爆等优点，从而减少维护成本。

附图说明

图1为本发明第一实施例的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明第二实施例的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明实施例提出的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件做进一步详细的描述。

如图1和图2所示，本发明第一实施例的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件包括：包括芯棒1、设置在芯棒1两端的金具2、以及覆盖在芯棒1外侧的护套4，其中所述护套4包括高温固化成型的密封结构5；其中所述护套4上设有沿护套4周向延伸的三伞形结构的伞裙3；其中所述金具2压接在芯棒1上，所述密封结构5高温固化成型在所述金具2的外表面上。

其中，金具外形尺寸结构可依据安装使用需要进行变换。

其中，所述护套4上的伞裙3的上倾角为4°～28°，下倾角为0°～24°。进一步，本发明中的护套4上的伞裙3包括与芯棒1同轴设置的两个伞形凸起31。其中该两个伞形凸起31的直径可以相等，也可以不相等。如图1、图2所示的，在所述两个伞形凸起31之间设有间隔伞形凸起32，所述间隔伞形凸起32的伞伸出小于所述伞形凸起31。其中，该间隔伞形凸起32与伞形凸起31的伞伸出之差大于15mm。

伞裙3的最大伞伸出为80mm～200mm，最大公称盘径为150mm～500mm。其中伞伸出是指复合绝缘子伞裙外沿与护套之间的径向距离。

具体的，该护套可以采用HCEP（Hydrophobic Cycloaliphatic Epoxy，憎水性脂环族环氧化合物）材料，从而使本发明所述的盘形悬式复合绝缘子串元件在具有优良的憎水性、憎水迁移性和电气性能的同时，提高了复合绝缘子的抗风沙能力、抗外力破坏的能力，可以防止鸟啄对聚合物绝缘子护套的破坏，并且在一定范围内使复合绝缘子具有了可辅助攀踏性能，提高了施工过程中的安全系数。而且护套与金具之间（具体为金具的外表面上）高温固化成型的密封结构也可采用HCEP材料，以实现复合绝缘子的高强度的密封。

图3中示出了本发明所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件的第二实施例。其与第一实施例的区别仅在于该护套外表面的伞裙为两片式伞裙。其余相同部分不再赘述。

作为举例说明，本发明所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件在线路上运行，将受到机电负荷的长期作用，复合绝缘子的机械强度随时间推移而降低，造成这一现象的主要原因是芯棒材料本身具有蠕变特性，同时如果压接过程中参数设计不合理，造成金具和芯棒之间的压接区应力过于集中，在长期负荷作用下，绝缘子机械强度下降速度会加快。GB/T 19519附录A复合绝缘子机械拉伸负荷-时间试验原理中用绝缘子强度-时间曲线对复合绝缘子的蠕变衰减做了规定：衰减曲线斜率不得超过8%。

为确保复合绝缘子产品的机械可靠性，本发明力争把复合绝缘子的蠕变特性曲线斜率降到4%，通过大量试验做出不同的端部金具压接强度对应的绝缘子强度-时间曲线斜率，并找出-时间曲线斜率为4%时对应的压接参数。

复合绝缘子的机械强度与负荷施加时间的对数关系曲线的斜率可以通过3个时间点破坏试验做出：1min平均破坏负荷、24h平均破坏负荷、96h平均破坏负荷。试验过程中1min破坏负荷很容易测得，而24h和96h的破坏负荷则不易测得。因此对24h和96h的破坏负荷做一下改变，即把24h和96h的破坏负荷试验改为24h和96h耐受试验，只要复合绝缘子能过耐受0.74Mav和0.73Mav（曲线的斜率不超过每时间对数刻度的4%）24h和96h，那么就认为蠕变特性曲线斜率最大为4%，复合绝缘子产品拥有更高的机械可靠性。

1min破坏负荷试验：采用3支相同复合绝缘子进行破坏负荷试验，求出平均破坏值Mav和标准偏差б。按照国际经验当试验支数不小于10，可以算出较精确的标准偏差б作为试验数据，如果试验支数为3，则用作试验数据的标准偏差б取0.08Mav。

24h和96h耐受试验：对于24h的耐受试验仍然采用3支复合绝缘子，根据蠕变特性曲线斜率4%的要求，得出24h对数时刻对应的破坏负荷值M24，只要复合绝缘子能够承受M24的拉伸负荷24h，就可以认为复合绝缘子的蠕变特性曲线斜率至少为4%。

T24=Lg（24×60）=3.16

M24=（1-3.16×0.04）Mav=0.87Mav

根据高斯分布原理，3支复合绝缘子通过概率为90%的24h耐受试验负荷为：

0.87Mav（1-1.82×0.08）=0.74Mav

对于96h耐受试验，同理可以得出3支复合绝缘子通过率为90%的96h耐受试验负荷为：

T96=Lg（96×60）=3.76

M24=（1-3.76×0.04）Mav=0.85Mav

0.85Mav（1-1.82×0.08）=0.73Mav

通过这三个点就可以画出斜率最大为4%的复合绝缘子的蠕变特性曲线，而对应这个曲线的复合绝缘子的端部金具压接参数，就是理想的压接参数。

在4%衰减斜率的压接参数下，压接生产3支相同复合绝缘子进行1.2SML的24h耐受试验：

24h时间对数刻度为：

T24=Lg（24×60）=3.16

50年时间对数刻度为：

T24=Lg（50×365×24×60）=7.42

如果24h的耐受1.2SML，则以4%衰减斜率，50年后复合绝缘子产品的机械负荷为：

1.2SML[1-(7.42-3.16) ×0.04]=1SML

可知以4%衰减斜率，50年后复合绝缘子产品还至少具有额定机械负荷的拉伸负荷值。

1.2SML耐受24h后，对产品进行机械拉伸破坏试验，可以加以验证。

本发明所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件可依据此方法确定压接参数。

综上所述，本发明所述的一种耐污闪、防鸟啄、抗风沙的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件通过对伞裙结构、伞间距、大小伞伞伸出之差的合理设计，同时利用积污特性的仿真分析计算，优化伞裙结构，得到污闪特性最佳的效果。

通过护套用HCEP材料在金具外表面上的高温度、高压力、长时间固化成型密封结构，实现了复合绝缘子的高强度的密封，防止复合绝缘子在使用过程中发生脆断事故；护套用HCEP材料具有优良的憎水性、憎水迁移性和电气性能，同时具有较高的机械强度，从而本发明所述盘形悬式复合绝缘子系列产品在具有优良的憎水性、憎水迁移性和电气性能的同时提高了复合绝缘子的抗风沙能力、抗外力破坏的能力，可以防止鸟啄对复合绝缘子护套的破坏，并且在一定范围内使绝缘子具有了可辅助攀踏性能，便利了工程人员的施工，提高了施工过程中的安全系数；同时产品具有不需测零值，不自爆等优点，从而减少维护成本；并且通过一种间接的方法确定金具与芯棒的压接参数，使得其满足蠕变特性曲线斜率的要求。通过将压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件结构方式设计为盘形结构方式，产品等同于同吨级盘形悬式瓷或玻璃绝缘子的尺寸及性能，便利了运输困难工况下的运输，同时使产品的组合选型、安装、维护和运输更为快捷与方便。从而满足高压、超高压与特高压电网；电气化铁路与高速电气化铁路和轨道交通接触网的使用需求。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，包括芯棒（1）、设置在芯棒（1）两端的金具（2）、以及覆盖在芯棒（1）外侧的护套（4）；其中所述护套（4）包括高温固化成型的密封结构（5）；其中所述护套（4）上设有沿护套（4）周向延伸的双伞形或三伞形结构的伞裙（3）；其中所述金具（2）压接在芯棒（1）上，所述密封结构（5）高温固化成型在所述金具（2）的外表面上。

2.根据权利要求1所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，所述伞裙（3）为双伞形结构。

3.根据权利要求1所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，所述伞裙（3）为三伞形结构。

4.根据权利要求3所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，所述伞裙（3）包括两个伞形凸起（31），以及设置于所述两个伞形凸起（31）之间的间隔伞形凸起（32）。

5.根据权利要求4所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，所述伞形凸起（31）和间隔伞形凸起（32）的伞伸出之差大于15mm。

6.根据权利要求2-5任一项所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，所述伞裙（3）的最大公称盘径为150mm～500mm，最大伞伸出为80mm～200mm。

7.根据权利要求2-5任一项所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，所述伞裙（3）的上倾角为4°～28°，且下倾角为0°～24°。

8.根据权利要求1所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，伞裙（3）与护套（4）的材料采用户外型憎水性脂环族环氧树脂。

9.根据权利要求1所述的压接式双伞形与三伞形盘形悬式复合绝缘子串元件，其特征在于，芯棒（1）与金具（2）的连接采用压接工艺。

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