CN103871696B - 一种自灭弧防污秽防冰闪绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，包括绝缘主体（3）和灭弧管（7）；绝缘主体（3）一端固定安装在横担（4）上，另一端固定连接着架空导线（1）；其中，绝缘主体（3）内部设有若干组呈U形或V形的灭弧管道（5）；灭弧管（7）固定安装在灭弧管道（5）内，且灭弧管（7）的端部依次串联；在靠近架空导线（1）的一侧，绝缘主体（3）内的第一个灭弧管（7）的首端通过导线Ⅰ（2）与架空导线（1）相连接；在靠近横担（4）的一侧，绝缘主体（3）内的最后一个灭弧管（7）的末端通过导线Ⅱ（6）与横担（4）相连接。该绝缘子结构简单、安全可靠，既能灭弧又能清除污秽、冰霜，维护成本低。

Description

一种自灭弧防污秽防冰闪绝缘子

技术领域

本发明属于输电设备，涉及一种绝缘子，具体涉及了一种可以自动灭弧且防污秽防雷的绝缘子。

背景技术

绝缘子是高压、超高压电力输送线路上的必用品，作用是把电位不相同的导体分隔开来，不让导体之间有电流通过，以保持它们之间不同的电位。绝缘子一般由电阻极高的绝缘材料制成，用这种材料可以隔离带电的或者不同电位的导体，使电流能按一定的方向流通。按照绝缘材料的不同，绝缘子可以分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子三大类。最早只有瓷和玻璃绝缘子，瓷绝缘子的整体机械电气性能低，电绝缘性能、耐电腐蚀性能、抗老化性能、减震性能、抗蠕变性能弱，瓷绝缘子的电气强度、抗张强度、抗弯强度、耐污秽性能差，维护成本高，人力投入较大。玻璃绝缘子则抗张强度、抗弯强度、减震性能、耐气候性能差。至二十世纪七十年代，高温硫化硅橡胶复合绝缘子首先在德国问世，与瓷、玻璃等传统绝缘子相比，具有重量轻、强度大、耐污闪能力强、维护和运输方便等优点。复合绝缘子由芯棒、伞裙以及金属端头三部分构成。复合绝缘子，又称合成绝缘子、有机绝缘子、非瓷绝缘子、橡胶绝缘子、聚合物绝缘子。作为传统瓷绝缘子更新换代的产品，复合绝缘子以其优异的耐酸碱、耐水、雾、冰以及鸟粪等污湿、高比强度、重量轻、耐冲击、运行维护方便以及固有的防击穿型结构等特点，80年代以来在各国电力系统得到了大量的使用。优异的耐污湿性能是多国家电力运行部门选用复合绝缘子的重要原因。复合绝缘子被用于各类中等及重污秽地区，有效防止了原来瓷绝缘子频繁发生的污闪事故，并且大大减小了污秽地区输变电设备的运行维护工作量。

目前，绝缘子发生损害而影响输电线路的正常工作，主要是因为输电线路受雷击，而在绝缘子处发生闪络，烧坏绝缘子，尤其是在雷区，此类故障尤为频繁；为了解决雷击闪络问题，人们通常是给绝缘子并联一个灭弧间隙装置；如本申请人在先申请的一系列发明专利（CN201110090288.2，CN200910114248.X，CN201010569443.4，CN201210371579.3等等）。增设并联的灭弧装置虽然很好的解决了雷击闪络的问题，但是其灭弧次数有限，且需要进行定时的检修维护，增加了输电线路的运营成本，而且灭弧装置增加了输电线路的本身重量，需要进一步增强杆塔的承重能力。另外，由于绝缘子长期暴露在空气中，时间长了会堆积污垢，而且在寒冷地区，绝缘子表面还会凝结冰霜，不管是污垢还是冰霜都极大影响它的绝缘性能，而通常的处理办法都是人工清洗、清除或更换，这样就需要耗费巨大的维护成本。因此，研究一种可以不另外增设灭弧装置的情况下，也能够解决雷击闪络问题且可以防止污垢堆积或冰霜凝结的技术方案，成了本领域技术人员的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种在绝缘主体内部设置灭弧管的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子。该绝缘子既是绝缘子又是灭弧装置，可以将电弧引入绝缘主体内，按照已设定好的灭弧路径闪络，然后利用在灭弧管内的约束空间中产生的膨胀高气压吹动空气将电弧切成多个断口，减弱电弧强度直至熄灭电弧，而且高气压空气从绝缘子的各裙边小孔吹出，从而将各片绝缘子上的污秽或冰霜层吹掉，达到除污秽的作用。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，包括绝缘主体和灭弧管；所述的绝缘主体一端固定安装在横担上，另一端固定连接着架空导线；其中，所述的绝缘主体内部设有若干组呈U形或V形的灭弧管道；所述的灭弧管固定安装在灭弧管道内，且灭弧管的端部依次串联；在靠近架空导线的一侧，绝缘主体内的第一个灭弧管的首端（选定为处于绝缘主体内侧的端部，即是说电弧从绝缘主体的中空内侧开始进入灭弧路径，这样可以避免电弧在绝缘子表面进行闪络）通过导线Ⅰ与架空导线相连接；在靠近横担的一侧，绝缘主体内的最后一个灭弧管的末端通过导线Ⅱ与横担相连接。

本发明的绝缘子在其主体内部设有了放置灭弧管的灭弧管道（管道个数以电压等级为依据确定），形成多端口的灭弧路径；在线路遭受雷击发生闪络时，该绝缘子可以将电弧引入绝缘主体内，并按照已设定好的灭弧路径进行闪络，然后利用灭弧管内的约束空间中膨胀产生的高气压吹动空气将电弧切成多个断口，从绝缘体表面小孔吹出，从而将各片绝缘子上的污秽或冰霜层吹掉/剥离，达到清除污秽或冰霜层的作用，并熄灭电弧并防止电弧重燃。即是说，本发明的绝缘子的结构设计原理为利用约束空间迫使电弧细线化，使电弧的截面积极小化，由此降低电弧输送能量能力而使电弧在开放空间通过辐射、传导、对流消耗的能量不能等量补充，电弧处于极易熄灭状态，同时约束通道狭小，小电弧时热膨胀既产生高气压使电弧熄灭于暂态电弧的早期，使灭弧阈值大幅降低。

在本发明的中，灭弧管的首端、末端根据电弧依次经过的顺序而定义。

进一步说明，所述的灭弧管主要由外壁陶瓷管、将外壁陶瓷管的一端进行密封的密封片和镶嵌在外壁陶瓷管另一端的小铜管组成；所述的灭弧管密封的一端设在绝缘主体内侧。

灭弧管的密封片采用导电材料（如铜、石墨等等）制成；灭弧管的外壁陶瓷管为多产气材料，在电弧经过时，因高温烘烤而产生强气流实现纵吹电弧。

进一步说明，所述的架空导线通过导线Ⅰ与绝缘主体内的第一个灭弧管的密封片连接，第一个灭弧管的小铜管与第二个灭弧管的小铜管连接，第二个灭弧管的密封片与第三个灭弧管的密封片连接，以此顺序连接下去，绝缘主体内的最后一个灭弧管的密封片与横担通过导线Ⅱ相连接，形成灭弧路径；电弧以此灭弧路径通过每个灭弧管，电弧通过灭弧管时，击穿小铜管和密封片之间的空气，并加热管内的空气，空气膨胀后将拉长的脆弱电弧从每个灭弧管的小铜管的管口纵向高速吹出熄灭。

进一步说明，所述的灭弧路径采用若干组呈U形的灭弧管道组成时，安装在灭弧管道内的灭弧管的端部依次通过导线相连接。

所述的灭弧路径采用若干组呈U形的灭弧管道组成时，镶嵌在灭弧管内小铜管可以采用石墨环替换，且石墨环镶嵌在外壁陶瓷管内部；当然也可以采用其他导电性能良好的导电材料制成的圆柱环替换。采用内置的石墨环进行连接，可以保证电弧按照我们设置的路径行走，不会在绝缘体表面闪络。

进一步说明，所述的灭弧路径采用若干组呈V形的灭弧管道组成时，安装在灭弧管道内的灭弧管的端部互相接触，形成可靠连接。为了增加灭弧管密封端的导电性能，我们可以在两个灭弧管的密封片相互接触处放置有一金属球；这样即使在搬运、安装过程中密封片未能紧密接触，也可以通过金属球进行导电。

进一步说明，所述的灭弧管道设有两层以上，且至少有一层灭弧管道设置在绝缘主体的衬裙边沿内；安装在上一层灭弧管道内的最后一个灭弧管与安装在下一层灭弧管道内的第一个灭弧管通过导线相连接。设置多层灭弧管道，可以对绝缘子进行全面的清楚污秽，而且还是延长电弧路径，进一步削弱电弧，使其更易熄灭，不复燃。在这个改进方案中，我们主要视绝缘子本体的结构而定，若绝缘子有多个衬裙，那么我们除了可以在每个衬裙边沿均设置上灭弧管道，还可以在绝缘子其他部位设置灭弧管道，使之可以更为有效地灭弧以及清除污秽、冰霜等。

进一步说明，相对于上面平行设置若干层灭弧管道，我们还可以采用另一设计方案，即：所述的灭弧管道在绝缘主体内自上而下呈螺旋状设置。这样的设计同样能达到预期的目的。

进一步说明，所述的绝缘主体的顶部设有引弧圆盘，导线Ⅰ穿过引弧圆盘将架空导线和绝缘主体内的第一个灭弧管连接起来。这样能确保电弧在绝缘体闪络时进入绝缘体内部，将电弧多断点切断，熄灭电弧。

在本发明的绝缘子顶部和裙边处还可以都安装上绝缘库伦盘，用以提高绝缘配合成功率。

本发明的优点：

1.除污优势：现有的防污秽绝缘子流行的方法是在绝缘子表面涂有刚性的不沾尘的涂层，而这种涂层一般费用都很高，不能确保数年后还是有用的，有许多不可控因素，而自灭弧防污秽防雷绝缘体的除污思想属于理念创新，基本安装后都是能够通过雷电触发动作去自能式除污秽。

2.性能优势：现有的防污秽绝缘子只能防污，不能灭弧，不能起到自保护作用，而防污秽闪络电弧绝缘体既当绝缘子又当灭弧装置，不仅能够去除污秽而且起到保护自己的作用。

3.免维护优势：现有的防污秽绝缘子的涂层在数年后有可能会掉，需要大量的人力和物力去维护，一般绝缘子串经过一定次数的雷击闪络后就会被灼烧损坏，而自灭弧防污秽防雷绝缘体只要安装好后就不担心雷击闪络，也不会出现因灼烧而损坏的现象，基本终身免维护，可承受动作数万次。

4.纵吹方法优势：纵吹的电弧断口长度大且断口在电弧的突变点，不易重燃。同时，电弧拉长效率高在较短灭弧通道即把电弧拉长很多。横吹条件下电弧拉长路径及长度必须靠灭弧通道引导，因此灭弧通道很长，否则容易重燃。在工程上不可行。横吹灭弧装置造价高，灭弧率低，而纵吹灭弧装置生产、安装更简便，造价低廉。横吹的缺陷：1.冷阴极效应导致电弧产热效率低，去游离作用弱。2.放电链条长，绝缘配合实现困难。3.电极单元间隙距离太短电弧重燃率高。4.电弧喷口为硅胶膜，电弧气流的高温撞击使喷口极易扩大导致：灭弧腔压力减弱失去去游离作用；灭弧腔进水使间隙短路，耐用性、可靠性、有效性极差。

5.防冰闪优势：在绝缘子表面的冰霜层引发闪络时，电弧进入灭弧管道实现灭弧的同时利用从灭弧管内喷出的强气流吧冰霜层剥离，实现消除冰霜源头的目的。

附图说明

图1是本发明一实施例的示意图。

图2是本发明一实施例中同一层的呈U形组合的灭弧管的排放示意图。

图3是本发明一实施例中同一层的呈V形组合的灭弧管的排放示意图。

图4是本发明一实施例中灭弧管的结构示意图。

图5是本发明另一实施例中灭弧管的结构示意图。

图6是本发明另一实施例的示意图。

图中：1-架空导线，2-导线Ⅰ，3-绝缘主体，4-横担，5-灭弧管道，6-导线Ⅱ，7-灭弧管，8-外壁陶瓷管，9-小铜管，10-金属球，11-密封片,12-石墨环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不局限于以下实施例。

实施例：

如图1-2所示，一种自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，包括绝缘主体3和灭弧管7；所述的绝缘主体3一端固定安装在横担4上，另一端固定连接着架空导线1；其中，所述的绝缘主体3内部设有若干组呈U形的灭弧管道5；所述的灭弧管7固定安装在灭弧管道5内，且灭弧管7的端部依次通过导线串联；在靠近架空导线1的一侧，绝缘主体3内的第一个灭弧管7的首端通过导线Ⅰ2与架空导线1相连接；在靠近横担4的一侧，绝缘主体3内的最后一个灭弧管7的末端通过导线Ⅱ6与横担4相连接。

如图4所示，所述的灭弧管7主要由外壁陶瓷管8、将外壁陶瓷管8的一端进行密封的密封片11和镶嵌在外壁陶瓷管8另一端的小铜管9组成；所述的灭弧管7密封的一端设在绝缘主体3内侧。

所述的架空导线1通过导线Ⅰ与绝缘主体3内的第一个灭弧管的密封片连接，第一个灭弧管的小铜管与第二个灭弧管的小铜管连接，第二个灭弧管的密封片与第三个灭弧管的密封片连接，以此顺序连接下去，绝缘主体3内的最后一个灭弧管的密封片与横担4通过导线Ⅱ6相连接，形成灭弧路径；电弧以此灭弧路径通过每个灭弧管7，电弧通过灭弧管7时，击穿小铜管9和密封片11之间的空气，并加热管内的空气，空气膨胀后将拉长的脆弱电弧从每个灭弧管的小铜管9的管口纵向高速吹出熄灭。

该绝缘子的灭弧管道5设有八层，在绝缘主体3的三个衬裙边沿均分别设有一层灭弧管道5，在两两衬裙之间还分别设有两层灭弧管道5，在最下端的裙柱处设有一层灭弧管道；安装在上一层灭弧管道5内的最后一个灭弧管7与安装在下一层灭弧管道5内的第一个灭弧管7通过导线相连接。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：所述的绝缘主体3内部设有若干组呈V形的灭弧管道5；如图3所示，安装在灭弧管道5内的灭弧管7的端部互相接触，形成可靠连接；且在两个灭弧管7的密封片11相互接触处放置有一金属球10。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于：如图6所示，所述的灭弧管道5在绝缘主体3内自上而下呈螺旋状设置。

实施例4：

本实施例与实施1的区别在于：所述的绝缘主体3的顶部设有引弧圆盘，导线Ⅰ2穿过引弧圆盘将架空导线1和绝缘主体3内的第一个灭弧管7连接起来。

实施例5：

本实施例与实施1的区别在于：如图5所示，所述灭弧管7的小铜管9用石墨环12替换，且石墨环12镶嵌在外壁陶瓷管8内部。采用内置的石墨环进行连接，可以保证电弧按照我们设置的路径行走，不会在绝缘体表面闪络。

上述实施例的绝缘子结构简单、安全可靠，既能灭弧又能清除污秽、冰霜，维护成本低。

Claims (9)

1.一种自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，包括绝缘主体（3）和灭弧管（7）；所述的绝缘主体（3）一端固定安装在横担（4）上，另一端固定连接着架空导线（1）；其特征在于：所述的绝缘主体（3）内部设有若干组呈U形或V形的灭弧管道（5）；所述的灭弧管（7）固定安装在灭弧管道（5）内，且灭弧管（7）的端部依次串联；在靠近架空导线（1）的一侧，绝缘主体（3）内的第一个灭弧管（7）的首端通过导线Ⅰ（2）与架空导线（1）相连接；在靠近横担（4）的一侧，绝缘主体（3）内的最后一个灭弧管（7）的末端通过导线Ⅱ（6）与横担（4）相连接；

所述的灭弧管（7）主要由外壁陶瓷管（8）、将外壁陶瓷管（8）的一端进行密封的密封片（11）和镶嵌在外壁陶瓷管（8）另一端的小铜管（9）组成；所述的灭弧管（7）密封的一端设在绝缘主体（3）内侧。

2.根据权利要求1所述的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，其特征在于：所述的架空导线（1）通过导线Ⅰ（2）与绝缘主体（3）内的第一个灭弧管的密封片连接，第一个灭弧管的小铜管与第二个灭弧管的小铜管连接，第二个灭弧管的密封片与第三个灭弧管的密封片连接，以此顺序连接下去，绝缘主体（3）内的最后一个灭弧管的密封片与横担（4）通过导线Ⅱ（6）相连接，形成灭弧路径；电弧以此灭弧路径通过每个灭弧管（7），电弧通过灭弧管（7）时，击穿小铜管（9）和密封片（11）之间的空气，并加热管内的空气，空气膨胀后将拉长的脆弱电弧从每个灭弧管的小铜管（9）的管口纵向高速吹出熄灭。

3.根据权利要求2所述的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，其特征在于：所述的灭弧路径采用若干组呈U形的灭弧管道（5）组成时，安装在灭弧管道（5）内的灭弧管（7）的端部依次通过导线相连接。

4.根据权利要求2所述的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，其特征在于：所述的灭弧路径采用若干组呈V形的灭弧管道（5）组成时，安装在灭弧管道（5）内的灭弧管（7）的端部互相接触，形成可靠连接。

5.根据权利要求4所述的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，其特征在于：在两个灭弧管（7）的密封片（11）相互接触处放置有一金属球（10）。

6.根据权利要求1或2所述的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，其特征在于：所述的灭弧管道（5）设有两层以上，且至少有一层灭弧管道（5）设置在绝缘主体（3）的衬裙边沿内；安装在上一层灭弧管道（5）内的最后一个灭弧管（7）与安装在下一层灭弧管道（5）内的第一个灭弧管（7）通过导线相连接。

7.根据权利要求1或2所述的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，其特征在于：所述的灭弧管道（5）在绝缘主体（3）内自上而下呈螺旋状设置。

8.根据权利要求1所述的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，其特征在于：所述的绝缘主体（3）的顶部设有引弧圆盘，导线Ⅰ（2）穿过引弧圆盘将架空导线（1）和绝缘主体（3）内的第一个灭弧管（7）连接起来。

9.根据权利要求3所述的自灭弧防污秽防冰闪绝缘子，其特征在于：所述灭弧管（7）的小铜管（9）用石墨环替换，且石墨环镶嵌在外壁陶瓷管（8）内部。