CN103545059B - 一种能降低雷击闪络事故的绝缘子 - Google Patents
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Abstract
一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，在绝缘子的下电极设置不少于一支的下棒形电极系统，在绝缘子的上电极设置不少于一支的上棒形电极系统，下、上棒形电极系统的电极为金属材料或导电复合材料，导电复合材料为导电橡胶或导电塑料，下、上棒形电极系统的电极外部为半导体层或绝缘材料层，下棒形电极系统沿绝缘子的轴向深度高于接地侧的下均压环的轴向深度，上棒形电极系统沿绝缘子的轴向深度高于高压侧的上均压环的轴向深度。本发明利用新的电极系统的电极部分，减少了下、上均压环处电力线的密度，使得下、上均压环附近的电场减弱，提高了绝缘子的闪络电压；利用电极系统外部的半导体层或绝缘材料层来调整电场，进一步降低了绝缘子的雷击闪络事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，属高压绝缘器件技术领域。
背景技术
电力系统由电能的产生、电能的输送以及电能的使用等三部分组成。电能的输送需要一整套设备，这套设备主要包括有输电线、杆塔、绝缘子和变压器，其中绝缘子是用来固定输电线，并使其对大地保持一定绝缘距离的设备。绝缘子按用途可以分成三种主要形式：线路绝缘子、支柱绝缘子和套管绝缘子。
雷击是影响电网安全稳定运行的重要因素之一。从电力系统的防雷对象看，大致可以分为架空输电线路的防雷和变电所防雷。
由于输电线路长度大，暴露在旷野或高山，所以受雷击的机会很多。运行经验也证明：电力系统中的雷害事故以线路占大部分，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起的事故率更高。因此，寻求有效的线路防雷保护措施，一直是世界各国电力工作者关注的课题。
目前采取的技术措施主要有：1、架设避雷线；2、安装线路避雷器；3、投入自动重合闸装置；4、降低输电线路杆塔接地电阻；5、双回高压输电线路不同回路采用不平衡绝缘方式；除此之外还有一些其他的防雷方式。
但是上述的所有防雷方式，都没有从研究绝缘子本身的绝缘水平出发去适当加强线路绝缘。虽然在传统的防雷方式中，也有采用加强线路绝缘的手段，但均是通过增加绝缘子串的片数或者增加绝缘子的长度以及采用绝缘横担等方法，并没有对绝缘子本身的绝缘水平进行仔细地研究。
发明内容
本发明的目的是，针对上述传统防雷存在的问题，旨在采取增强线路自身绝缘水平的新的技术路线，来降低绝缘子的雷击闪络事故，提高线路防雷的水平。
本发明的技术方案是，一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，由高压侧下电极的下棒形电极系统、接地侧上电极的上棒形电极系统、高压侧下电极的下棒形电极系统的固定部件、高压侧的下均压环、接地侧上电极的上棒形电极系统的固定部件、接地侧的上均压环和复合绝缘子组成。高压侧下电极的下棒形电极系统和高压侧的下均压环通过高压侧下电极的下棒形电极系统的固定部件连接在复合绝缘子的下端；接地侧上电极的上棒形电极系统和接地侧的上均压环通过接地侧上电极的上棒形电极系统的固定部件连接在复合绝缘子的下端。
下棒形电极系统由下棒形电极系统的电极和下棒形电极系统的半导电层或绝缘层构成；上棒形电极系统由上棒形电极系统的电极和上棒形电极系统的半导电层或绝缘层；棒形电极系统的半导电层或绝缘层敷设在棒形电极系统的电极上。
本发明在绝缘子的下端设置不少于一支的下棒形电极系统，在绝缘子的上端设置不少于一支的上棒形电极系统。
下、上棒形电极系统的电极为由金属材料或导电复合材料制成的不等高的“U”型结构；导电复合材料为导电橡胶或导电塑料。
下、上棒形电极系统的电极外部为半导体层或绝缘材料层；半导体层为不同电导系数的材料；绝缘层为不同介电常数的介质。
下棒形电极系统沿绝缘子的轴向深度高于高压地侧的下均压环的轴向深度。
上棒形电极系统沿绝缘子的轴向深度高于接地侧的上均压环的轴向深度。
绝缘子电气强度的破坏通常分为绝缘子内部发生的破坏性放电和沿绝缘子外表面的空气放电。在运行过程中，为了避免绝缘子内部被击穿，要求绝缘材料的击穿电压必须比沿面放电电压高出1.5倍左右，因此绝缘子的电气强度通常取决于后者。
本发明的复合绝缘子为线路绝缘子、支柱绝缘子和套管绝缘子。
沿面放电与绝缘子表面的电场分布有很大关系。在绝缘子的绝缘结构中，电场大多是不均匀的，而且随着其绝缘距离的增大，它们的电场将是极不均匀的，所以要增强线路子自身的绝缘水平，必须对电压沿绝缘子表面的不均匀分布进行调整。本发明利用新的电极系统外部的半导体层或绝缘材料层来调整电场，进一步降低了绝缘子的雷击闪络事故。
本发明能降低雷击闪络事故的绝缘子调整绝缘子电场分布的基本原则是：
1、当绝缘子只有两个金属电极时，它们的电场分布是由外施电压确定的。
2、在没有空间电荷的情况下，绝缘子表面的最大电场强度只能出现在电极附近，不会出现在电极之间的区域中。
3、在电极凸出部分的电场较强，在电极的凹入部分的电场较弱。在电极凸角处电场强度为无穷大，凹角处电场强度为零。
4、在绝缘子的两个电极中，较小的一个电极附近电场较强，较大的一个电极附近电场较弱。
所以，改变电极的形状可以调整电场，使电场比较均匀或者使强电场出现在耐压强度较高的介质中，本发明的技术路线采取后者。调整电场的方法除了改变电极形状之外，还可以适当配用不同介电常数的介质来调整电场，由于介电常数较大的介质在电场中极化得比较强，而极化电荷的电场将使该处原有的电场减弱，所以如果在电场较强的地方选用介电常数较大的介质，而在电场减弱的地方选用介电常数较小的介质，就可使电场得到调整。调整电场的方法除了上面两种方法之外，还可以利用电阻的电位降影响来调整电场。
工程上所有介质的电阻都不是无穷大，而是有一定的数值的。在直流电压的情况下，电场的分布实际上完全由漏电电阻的影响决定。只要适当选择所用介质的漏电电导系数，就可使电场分布比较均匀。在交流电压的情况下，工程上所用介质的电导系数可以假设其为无穷大，因为此时电极间的电容电流要比介质的电导电流大得多。如果将某一部分的介质改用半导体，人为地增大其电导系数，那么电场也可以得到调整，在实际上常常用半导电体代替电场很强区域中的介质。
本发明的有益效果是，本发明利用新的电极系统的电极部分，减少了下、上均压环处电力线的密度，使得下、上均压环附近的电场减弱，提高了绝缘子的闪络电压，降低了绝缘子的雷击闪络事故；利用新的电极系统外部的半导体层或绝缘材料层来调整电场，进一步降低了绝缘子的雷击闪络事故。
本发明适用于高压线路。
附图说明
图1为本发明线路绝缘子高压侧下电极的下棒形电极系统的结构示意图；
图2为本发明线路绝缘子接地侧上电极的上棒形电极系统的结构示意图；
图3为本发明线路复合绝缘子高压侧有均压环时，在高压侧下电极上设置下棒形电极系统的结构示意图；
图4为本发明线路复合绝缘子接地侧有均压环时，在接地侧上电极上设置上棒形电极系统的结构示意图；
图5本发明为线路复合绝缘子高压侧和接地侧均有均压环时，在高压侧下电极上设置下棒形电极系统和在接地侧上电极上设置上棒形电极系统的结构示意图；
图中图号表示：1为高压侧下电极的下棒形电极系统；11为下棒形电极系统的电极；12为下棒形电极系统的半导电层或绝缘层；2为接地侧上电极的上棒形电极系统；21为上棒形电极系统的电极；22为上棒形电极系统的半导电层或绝缘层；3为高压侧下电极的下棒形电极系统的固定部件；4为高压侧的下均压环；5为接地侧上电极的上棒形电极系统的固定部件；6为接地侧的上均压环；7为复合绝缘子。
具体实施方式
发明具体实施方式如图1至图5所示。
参照图1，本发明在线路绝缘子高压侧下电极设置下棒形电极系统1，下棒形电极系统1的电极11为金属材料或导电复合材料，其中导电复合材料为导电橡胶或导电塑料；下棒形电极系统的电极外部为半导体层或绝缘材料层12。半导体层为不同电导系数的材料；绝缘层为不同介电常数的介质。
参照图2，本发明在线路绝缘子接地侧上电极设置上棒形电极系统2，上棒形电极系统2的电极21为由金属材料或导电复合材料制成的不等高的“U”型结构，其中导电复合材料为导电橡胶或导电塑料；上棒形电极系统的电极外部为半导体层或绝缘材料层22。半导体层为不同电导系数的材料；绝缘层为不同介电常数的介质。
参照图3，本发明在线路复合绝缘子7的高压侧有下均压环4时，在高压侧下电极上利用固定部件3设置不少于一支的下棒形电极系统1，下棒形电极系统1沿绝缘子的轴向深度高于高压侧的下均压环4的轴向深度。下棒形电极系统1的电极11的存在改变了原有的绝缘子高压侧电极的形状，两者共同组成了新的电极系统。这种电极系统的主体仍然是下均压环4，由于下均压环4被多支下棒形电极系统1的电极11所包围，从整体上看，下均压环4处在电极系统的“凹入”的部分，而下棒形电极系统1的电极11处在电极系统的“凸出”的部分，它将电力线吸引到自己身上来，从而减少了下均压环4处电力线的密度，使得下均压环4附近的电场减弱。此时绝缘子的最大电场强度出现在下棒形电极系统1的电极11的附近，但是下棒形电极系统的半导电层或绝缘层12的耐压强度比空气高得多，只要设计合理，放电不会在这里发生。当外施电压足够高时，绝缘子沿面放电仍然将发生在下均压环4处，这样就提高了绝缘子的闪络电压，降低了绝缘子的雷击闪络事故。
下棒形电极系统的绝缘层12根据绝缘子的外施电压选择不同介电常数的介质，随着外施电压的增高，使用较大的介电常数。这样就提高了绝缘子的闪络电压，降低了绝缘子的雷击闪络事故。
下棒形电极系统的绝缘层12也可以改用半导体层，根据绝缘子的外施电压选择不同电导系数的材料，这样在电极11附近的电场强度值将基本上由半导体层的电位降梯度来决定，适当选择半导体层的电导系数，就可将电极11的附近的电场以及整个沿绝缘子表面的电位分布调整到需要的范围内。随着外施电压的增高，使用较大的电导系数。这样就提高了绝缘子的闪络电压，降低了绝缘子的雷击闪络事故。
参照图4，本发明在线路复合绝缘子7的接地侧有上均压环6时，在接地侧上电极上利用固定部件5设置不少于一支的上棒形电极系统2，上棒形电极系统2沿绝缘子的轴向深度高于接地侧的上均压环6的轴向深度。上棒形电极系统2的电极21的存在改变了原有的绝缘子接地侧电极的形状，两者共同组成了新的电极系统。这种电极系统的主体仍然是上均压环6，由于下均压环6被多支上棒形电极系统2的电极21所包围，从整体上看，上均压环6处在电极系统的“凹入”的部分，而上棒形电极系统2的电极2—1处在电极系统的“凸出”的部分，它将电力线吸引到自己身上来，从而减少了上均压环6处电力线的密度，使得上均压环6附近的电场减弱。此时绝缘子的最大电场强度出现在上棒形电极系统2的电极21的附近，但是上棒形电极系统的半导电层或绝缘层22的耐压强度比空气高得多，只要设计合理，放电不会在这里发生。当外施电压足够高时，绝缘子沿面放电仍然将发生在下均压环6处，这样就提高了绝缘子的闪络电压，降低了绝缘子的雷击闪络事故。
上棒形电极系统的绝缘层22根据绝缘子的外施电压选择不同介电常数的介质，随着外施电压的增高，使用较大的介电常数。这样就提高了绝缘子的闪络电压，进一步降低了绝缘子的雷击闪络事故。
上棒形电极系统的绝缘层22也可以改用半导体层，根据绝缘子的外施电压选择不同电导系数的材料，这样在电极21附近的电场强度值将基本上由半导体层的电位降梯度来决定，适当选择半导体层的电导系数，就可将电极21的附近的电场以及整个沿绝缘子表面的电位分布调整到需要的范围内。随着外施电压的增高，使用较大的电导系数。这样就提高了绝缘子的闪络电压，进一步降低了绝缘子的雷击闪络事故。
参照图5，本发明在线路复合绝缘子7的高压侧有下均压环4时，在高压侧下电极上利用固定部件3设置不少于一支的下棒形电极系统1，下棒形电极系统1沿绝缘子的轴向深度高于高压侧的下均压环的4轴向深度。在线路复合绝缘子7的接地侧有上均压环6时，在接地侧上电极上利用固定部件5设置不少于一支的上棒形电极系统2，上棒形电极系统2沿绝缘子的轴向深度高于接地侧的上均压环6的轴向深度。
上述实施例都是以线路复合绝缘子7为说明对象，而实际上包括支柱绝缘子以及套管绝缘子都在本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子由高压侧下电极的下棒形电极系统、接地侧上电极的上棒形电极系统、高压侧下电极的下棒形电极系统的固定部件、高压侧的下均压环、接地侧上电极的上棒形电极系统的固定部件、接地侧的上均压环和复合绝缘子组成；
高压侧下电极的下棒形电极系统和高压侧的下均压环通过高压侧下电极的下棒形电极系统的固定部件连接在复合绝缘子的下端；接地侧上电极的上棒形电极系统和接地侧的上均压环通过接地侧上电极的上棒形电极系统的固定部件连接在复合绝缘子的下端。
2.根据权利要求1所述的一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述下棒形电极系统由下棒形电极系统的电极和下棒形电极系统的半导电层或绝缘层构成；上棒形电极系统由上棒形电极系统的电极和上棒形电极系统的半导电层或绝缘层；棒形电极系统的半导电层或绝缘层敷设在棒形电极系统的电极上。
3.根据权利要求1所述的一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子的下端设置不少于一支的下棒形电极系统，绝缘子的上端设置不少于一支的上棒形电极系统。
4.根据权利要求1所述的一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述下棒形电极系统沿绝缘子的轴向深度高于高压地侧的下均压环的轴向深度。
5.根据权利要求1所述的一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述上棒形电极系统沿绝缘子的轴向深度高于接地侧的上均压环的轴向深度。
6.根据权利要求1所述的一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述复合绝缘子为线路绝缘子、支柱绝缘子和套管绝缘子。
7.根据权利要求2所述的一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述下、上棒形电极系统的电极为金属材料或导电复合材料；导电复合材料为导电橡胶或导电塑料。
8.根据权利要求2所述的一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述下、上棒形电极系统的电极为不等高的“U”型结构，外部为半导体层或绝缘材料层；半导体层为不同电导系数的材料；绝缘层为不同介电常数的介质。
9.根据权利要求2和8所述的一种能降低雷击闪络事故的绝缘子，其特征在于，所述绝缘材料的击穿电压必须比沿面放电电压高出1.5倍。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03261011A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-20 | Ngk Insulators Ltd | 避雷碍子装置 |
| CN2687923Y (zh) * | 2004-02-12 | 2005-03-23 | 中国电力科学研究院 | 架空线路并联间隙防雷保护装置 |
| CN101763922A (zh) * | 2009-12-09 | 2010-06-30 | 中国电力科学研究院 | 输电线路复合绝缘子的防雷保护方法和装置 |
| CN201765890U (zh) * | 2010-03-12 | 2011-03-16 | 山东电力研究院 | 一种架空输电线路并联间隙防雷保护装置 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03261011A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-20 | Ngk Insulators Ltd | 避雷碍子装置 |
| CN2687923Y (zh) * | 2004-02-12 | 2005-03-23 | 中国电力科学研究院 | 架空线路并联间隙防雷保护装置 |
| CN101763922A (zh) * | 2009-12-09 | 2010-06-30 | 中国电力科学研究院 | 输电线路复合绝缘子的防雷保护方法和装置 |
| CN201765890U (zh) * | 2010-03-12 | 2011-03-16 | 山东电力研究院 | 一种架空输电线路并联间隙防雷保护装置 |
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