CN103700452A - 能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子 - Google Patents
能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子，在瓷或玻璃盘形悬式绝缘子的钢脚和/或铁帽处设钢脚和/或铁帽附件系统；高压侧均压环上设高压环附件系统；接地侧均压环上设接地环附件系统；钢脚、铁帽、高压环、接地环附件系统的内层导电部分与钢脚、铁帽、高压侧均压环、接地侧均压环接触，外层绝缘部分与内层导电部分紧密接触；钢脚、铁帽附件系统的外层部分的内侧，上侧设有导电环。本发明将绝缘子导电部分与外界空气相隔离，杜绝产生电晕放电的可能性；裸露部分电晕放电时，可吸引电晕放电的电荷，提高电晕起始电压。本发明可减少泄漏电流，减少钢脚、铁帽及均压环的腐蚀，提高污秽闪络电压，提高绝缘子运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统使用的绝缘子，具体为一种能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子。
背景技术
绝缘子在运行中，其电极的周围电场是极不均匀的，在电极之间的空气间隙被完全击穿之前，在绝缘子的电极附近，特别是在曲率半径很小的电极附近，由于那里的局部电场强度超过了气体的电离场强，使气体发生电离，因而出现电晕放电。电晕放电时会发出蓝色的晕光，并伴有咝咝声，使周围空气温度升高。电晕放电存在以下问题：会产生高频脉冲电流，对无线电通讯造成干扰；会使空气发生化学反应，生成臭氧等强氧化剂和腐蚀剂，会对绝缘子的绝缘性能和金属金具造成损伤或腐蚀；消耗了能量。所以在高压输电线路上应力求避免或限制电晕，特别是在超高压和特高压系统中，限制电晕引起的能量损耗和电磁波对无线电的干扰已成为必须要解决的重要问题。
一般情况下，空气能表现出良好的绝缘性能。绝缘子的外绝缘就是靠空气来保证其不同电位间的绝缘的。而电晕放电是金具附近的空气放电，所以金具附近的空气状态尤为重要。近年来，由于大气环境的加剧劣化，雾、霾及悬浮浑浊物对空气的绝缘性能产生了不利的影响。雾霾混合物中含有正、负离子，空气中含有这些离子的悬浮溶液包裹在绝缘子电极的外表面，在电场作用下极易发生电离，从而导致绝缘子电晕起始电压大大降低，在曲率半径小的电极处首先发生电晕放电。
在运行中，绝缘子金具容易发生的第二个问题是腐蚀。金具腐蚀会造成金具的截面尺寸减小、抗拉强度降低、材质变脆，从而引起输电线路的断开或掉落，造成停电跳闸的重大事故。由于金具的维护和检修需要在高空进行，施工极不方便，所以需要对金具进行有效防腐，预防上述事故的发生。
目前，绝缘子金具普遍采用热浸镀锌层防腐，这种防腐方式在一般地区可满足防腐要求，而在工业污染地区却常常达不到预期使用寿命，所以需要在确保尺寸精度的前提下，尽量增加镀锌厚度，但是镀锌层太厚又会降低与金具之间的附着力。
长期在污秽环境条件下运行的悬式绝缘子，其金具腐蚀严重影响着绝缘子的运行可靠性。这种腐蚀通常出现在邻近钢脚胶装的部位，严重时甚至可使钢脚直径减小到原先的1／2—1／3，从而大大降低了绝缘子串的机械强度，最终可造成钢脚断裂、导线落地的恶性事故。
研究表明，绝缘子金具腐蚀的主要原因是电解腐蚀、电化学腐蚀以及臭氧产生的氧化作用所造成，而这些臭氧是由于钢脚处的局部放电产生的。针对绝缘子钢脚腐蚀问题，国外采用了在钢脚的胶装端面附近加装锌套的方法，即在钢脚与水泥胶装的边界区域内增设一个阴极保护腐蚀金具，目前采用锌套防护已被越来越多的国家所选择。
运行中还发现，绝缘子的均压环也常常出现腐蚀现象。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子。
本发明目的的实现方式为，能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子，在瓷或玻璃盘形悬式绝缘子的钢脚和/或铁帽处设置钢脚和/或铁帽附件系统；钢脚附件系统的外层部分的内侧设置有导电环；铁帽附件系统的外层部分的上侧设置有导电环；
在绝缘子高压侧均压环上设置高压环附件系统；在绝缘子接地侧均压环上设置接地环附件系统；
钢脚附件系统、铁帽附件系统由两部分组成，内层导电部分与钢脚、铁帽接触，外层绝缘部分与内层导电部分紧密接触；
高压环附件系统、接地环附件系统由两部分组成，内层导电部分与高压侧均压环、接地侧均压环接触，外层绝缘部分与内层导电部分紧密接触。
本发明具有以下优点：
1、钢脚附件系统和铁帽附件系统均分为两部分，内层导电部分与绝缘子的电极相接触，附件系统将大部分钢脚和铁帽的中、下部与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，提高了绝缘子的起始电晕电压，减轻了电磁波的干扰；
2、当钢脚的裸露部分产生电晕放电时，钢脚附件系统的外层部分内侧的导电环可以吸引电晕放电的电荷，有效提高绝缘子的电晕起始电压；
3、当铁帽的裸露部分产生电晕放电时，铁帽附件系统的外层部分上侧的导电环可以吸引电晕放电的电荷，有效提高绝缘子的电晕起始电压；
4、高压环附件系统将高压均压环的上半部分与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，提高了绝缘子的起始电晕电压，减轻了电磁波的干扰；
5、接地环附件系统将接地均压环的下半部分与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，提高了绝缘子的起始电晕电压，减轻了电磁波的干扰；
6、钢脚附件系统和铁帽附件系统的外层绝缘部分有憎水性，使得绝缘子表面污层的泄漏电流大为减少，又由于增加了爬电距离，使得泄漏电流进一步减少，有效限制了电解腐蚀的产生；
7、钢脚附件系统的内层导电部分与钢脚紧密接触，有效削弱了电化学腐蚀的产生；钢脚附件系统的外层绝缘部分与钢脚附近的水泥胶装的局部区域紧密接触，有效削弱了电化学腐蚀的产生；
8、、绝缘子金具腐蚀的主要原因之三是臭氧产生的氧化作用所造成，而这些臭氧是由于钢脚处的局部放电产生的。钢脚附件系统将大部分钢脚与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，有效削弱了臭氧产生的氧化作用；钢脚附件系统的外层部分的内侧设置有导电环，改善了钢脚附近的电场分布。当钢脚的裸露部分产生电晕放电时，导电环可以吸引电晕放电的电荷，有效提高绝缘子的电晕起始电压，有效削弱臭氧产生的氧化作用；
9、盘形悬式绝缘子的金具腐蚀通常发生在水泥胶合剂的表面或其附近。由于绝缘子钢脚处电流密度大，钢脚的腐蚀比铁帽下缘的腐蚀严重得多，因此这类绝缘的金具腐蚀主要发生在钢脚上。钢脚附件系统的内层部分是导电高分子材料，它扩大了钢脚的体积，减少了该处的电流密度，有效限制了钢脚的腐蚀；
10、钢脚附件系统和铁帽附件系统的外层部分由有机材料制成，所以提高了绝缘子的污秽闪络电压；
11、盘形悬式绝缘子的伞裙下面有多个棱存在，看上去是增加了泄漏距离，但运行实践证明，绝缘子的污闪电压不仅与泄漏距离有关，还与绝缘子的造型有关，在风的作用下，在棱之间凹处易产生旋涡，凹槽成为污秽易积部分，这个部位的污秽还不易被雨水冲洗，碰上雾天，这些污秽受潮而导电。钢脚附件系统的外层部分与绝缘子伞裙下方的两个棱紧密接触，杜绝了这几个棱之间凹处的污秽产生，提高了绝缘子的污秽闪络电压；
12、在盘形悬式玻璃绝缘子的情况下，钢脚附件系统的外层部分与绝缘子玻璃伞裙下方的两个棱紧密接触，当玻璃绝缘子发生自爆时，钢脚附件系统可以粘接住大部分的玻璃碎片，保证附近的设备及人员安全；同样的道理，当有人枪击盘形悬式绝缘子时，钢脚附件系统可以粘接住大部分的玻璃或瓷碎片，保证附近的设备及人员安全。
本发明也适用于所有其他类型的绝缘子和均压环。
附图说明
图1为在瓷或玻璃盘形悬式绝缘子钢脚处设置附件系统的本发明结构示意图之一，
图2为在瓷或玻璃盘形悬式绝缘子钢脚处设置附件系统的本发明结构示意图之二，
图3为在瓷或玻璃盘形悬式绝缘子铁帽处设置附件系统的本发明结构示意图
图4为在复合线路棒形悬式绝缘子高压侧均压环上设置附件系统的本发明结构示意图，
图5为在复合线路棒形悬式绝缘子高压侧均压环上和接地侧均压环上分别设置附件系统的本发明结构示意图。
具体实施方式
钢脚附件系统、铁帽附件系统、高压环附件系统、接地环附件系统由内层导电部分、外层绝缘部分组成，钢脚附件系统、铁帽附件系统、高压环附件系统、接地环附件系统的内层导电部分是导电高分子材料部分，外层绝缘部分是绝缘高分子材料部分。
下面参照附图详述本发明。
参照图1，在瓷或玻璃盘形悬式绝缘子的钢脚5处设置钢脚附件系统1，钢脚附件系统1由两部分组成，内层导电部分1-1是导电高分子材料部分，与钢脚接触；外层绝缘部分1-2是绝缘高分子材料部分，与内层部分1-1紧密接触；钢脚附件系统1的外层部分的内侧设置有导电环1-2。
附件系统1将绝缘子下半部钢脚与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，提高了绝缘子的起始电晕电压，减轻了电磁波的干扰。
钢脚附件系统1外层部分的内侧的导电环1-2，改善了钢脚5附近的电场分布。当钢脚5的裸露部分产生电晕放电时，导电环1-2可以吸引电晕放电的电荷，有效提高绝缘子的电晕起始电压。
钢脚附件系统1的外层部分为憎水性的绝缘高分子材料部分，使得绝缘子表面污层的泄漏电流大为减少，又由于附件系统1增加了爬电距离，使得泄漏电流进一步减少，有效限制了电解腐蚀的产生。与钢脚5紧密接触的内层导电高分子材料部分，有效削弱了电化学腐蚀的产生；与钢脚5附近的水泥胶装的局部区域紧密接触的外层绝缘高分子材料部分，有效削弱了电化学腐蚀的产生。
钢脚附件系统1将大部分钢脚与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，有效削弱了臭氧产生的氧化作用；钢脚附件系统1外层绝缘部分内侧的导电环1-2，改善了钢脚5附近的电场分布。当钢脚5的裸露部分产生电晕放电时，导电环可以吸引电晕放电的电荷，有效提高绝缘子的电晕起始电压，有效削弱臭氧产生的氧化作用。
盘形悬式绝缘子的金具腐蚀通常发生在水泥胶合剂的表面或其附近。由于绝缘子钢脚5处电流密度大，钢脚5的腐蚀比铁帽下缘的腐蚀严重得多，因此这类绝缘的金具腐蚀主要发生在钢脚5上。钢脚附件系统1的内层导电高分子材料部分扩大了钢脚5的体积，减少了该处的电流密度，有效限制了钢脚的腐蚀。
钢脚附件系统1外层绝缘有机材料部分提高了绝缘子的污秽闪络电压。
盘形悬式绝缘子的伞裙下面有多个棱存在，看上去是增加了泄漏距离，但运行实践证明，绝缘子的污闪电压不仅与泄漏距离有关，还与绝缘子的造型有关，在风的作用下，在棱之间凹处易产生旋涡，凹槽成为污秽易积部分，这个部位的污秽还不易被雨水冲洗，碰上雾天，这些污秽受潮而导电。钢脚附件系统1的外层绝缘部分与绝缘子伞裙下方的两个棱紧密接触，杜绝了这几个棱之间凹处的污秽产生，提高了绝缘子的污秽闪络电压。
在盘形悬式玻璃绝缘子的情况下，钢脚附件系统1的外层部分与绝缘子玻璃伞裙下方的两个棱紧密接触，当玻璃绝缘子发生自爆时，钢脚附件系统1可以粘接住大部分的玻璃碎片，保证附近的设备及人员安全；同样的道理，当有人枪击盘形悬式绝缘子时，钢脚附件系统1可以粘接住大部分的玻璃或瓷碎片，保证附近的设备及人员安全。
参照图2，图2与图1的区别仅仅在于钢脚附件系统1的外层部分开有一个圆洞1-3，在圆洞外侧设置有导电环1-4。图2的钢脚附件系统1具有图1钢脚附件系统1的全部功能，在此基础上，圆洞1-3可以减少钢脚附近的污秽，便于现场绝缘子的装卸作业，导电环1-4可以短路绝缘子表面的泄漏电流，提高绝缘子的污秽闪络电压。
参照图3，在瓷或玻璃盘形悬式绝缘子的铁帽6处设置铁帽附件系统2，铁帽附件系统2的内层导电部分2-1是导电高分子材料部分，与铁帽6接触；外层绝缘部分是绝缘高分子材料部分，与内层导电部分2-1紧密接触，铁帽附件系统2的外层部分的上侧设置有导电环2-2。
附件系统2将绝缘子的铁帽的中、下部与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，提高了绝缘子的起始电晕电压，减轻了电磁波的干扰。
铁帽附件系统外层绝缘部分上侧的导电环2-2，改善了铁帽6附近的电场分布。当铁帽6的上侧裸露部分产生电晕放电时，导电环2-2可以吸引电晕放电的电荷，有效提高绝缘子的电晕起始电压。
同样的道理，铁帽附件系统外层部分为憎水性的绝缘高分子材料部分，使得绝缘子表面污层的泄漏电流大为减少，又由于铁帽附件系统2增加了爬电距离，使得泄漏电流进一步减少，有效限制了电解腐蚀的产生。铁帽附件系统2将大部分铁帽与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，有效削弱了臭氧产生的氧化作用。
参照图4，在复合线路棒形悬式绝缘子7的高压侧均压环8上设置高压环附件系统3，内层导电部分3-1是导电高分子材料部分，与高压侧均压环8接触；外层绝缘部分3-2是绝缘高分子材料部分，与内层导电部分3-1紧密接触。高压环附件系统3将均压环8的上半部分与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，提高了绝缘子的起始电晕电压，减轻了电磁波的干扰。高压环附件系统3将大部分均压环与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，有效削弱了臭氧产生的氧化作用，减缓了均压环腐蚀。
参照图5，在复合线路棒形悬式绝缘子7的高压侧均压环8上设置高压环附件系统3，高压环附件系统1的内层导电部分3-1是导电高分子材料部分，与高压侧均压环3接触；外层绝缘部分是绝缘高分子材料部分，与内层部分3-1紧密接触。在绝缘子7的接地侧均压环9上设置接地环附件系统4，接地环附件系统4内层导电部分4-1是导电高分子材料部分，与接地侧均压环9接触；外层绝缘部分4-2是绝缘高分子材料部分，与内层部分4-1紧密接触。
高压环附件系统3将高压均压环8的上半部分与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，提高了绝缘子的起始电晕电压，减轻了电磁波的干扰。均压环腐蚀的主要原因是臭氧产生的氧化作用所造成，而这些臭氧是由于均压环处的局部放电产生的。高压环附件系统3将大部分均压环与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，有效削弱了臭氧产生的氧化作用，减缓了均压环腐蚀。
接地环附件系统4将接地均压环9的下半部分与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，提高了绝缘子的起始电晕电压，减轻了电磁波的干扰。接地环附件系统4将大部分均压环与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，有效削弱了臭氧产生的氧化作用，减缓了均压环腐蚀。
Claims (3)
1.能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子，其特征在于在瓷或玻璃盘形悬式绝缘子的钢脚和/或铁帽处设置钢脚和/或铁帽附件系统；
在绝缘子高压侧均压环上设置高压环附件系统；在绝缘子接地侧均压环上设置接地环附件系统；
钢脚附件系统、铁帽附件系统由两部分组成，内层导电部分与钢脚、铁帽接触，外层绝缘部分与内层导电部分紧密接触；
高压环附件系统、接地环附件系统由两部分组成，内层导电部分与高压侧均压环、接地侧均压环接触，外层绝缘部分与内层导电部分紧密接触；
钢脚附件系统的外层部分的内侧设置有导电环；铁帽附件系统的外层部分的上侧设置有导电环。
2.根据权利要求1所述的能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子，其特征在于钢脚附件系统（1）的外层部分开有一个圆洞（1-3），在圆洞外侧设置有导电环（1-4）。
3.根据权利要求1所述的能减少电晕损失及电磁波干扰和提高金具防腐力的绝缘子，其特征在于钢脚附件系统、铁帽附件系统、高压环附件系统、接地环附件系统的内层导电部分是导电高分子材料部分，外层绝缘部分是绝缘高分子材料部分。
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Effective date of registration: 20151015 Address after: 432000 Hubei Xiaogan Xiaohan Road No. 38 Silver Lake high tech Industrial Park Building No. 1 Applicant after: Hubei Desai Insulation Equipment Technological Development Co.,Ltd. Address before: 430072 room 1713, building 1, engineering department, Wuhan University, Wuchang District, Hubei, Wuhan Applicant before: HUBEI XINDESAI INSULATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20160928 Termination date: 20220107 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |