CN104409183B - 一种内置电容均压屏的复合绝缘子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内置电容均压屏的复合绝缘子，其包括芯棒、电容均压屏、外套、金具，所述电容均压屏设置在芯棒和外套之间，金具设置在复合绝缘子两端。所述电容均压屏由绝缘介质和间隔设置在绝缘介质内的多层环形金属极板构成，电容均压屏两端的金属极板分别与两端金具金属性机械相连。本发明的优点是利用电容均压屏的电容增大绝缘子主绝缘之间的主电容，从而减小了绝缘子周围杂散电容对绝缘子电场分布的影响，电容均压屏强迫控制绝缘子表面电位和电场分布均匀，消除电晕现象对复合绝缘子的危害。本发明可以用于输电线路的棒形悬式复合绝缘子，也可以应用在变电站中用于支撑作用的棒形支柱复合绝缘子。
Description
技术领域
本发明涉及高压绝缘技术，特别是一种内置电容均压屏的复合绝缘子。
背景技术
复合绝缘子主要包括芯棒、外套和金具三部分，由于复合绝缘子是极间电容极小的长杆绝缘结构，使其极易受到周围杂散电容的影响；其电位分布在高压端和低压端迅速衰减，这样的电位分布使得表面电场分布极不均匀，在邻近高压端和低压端产生了较高的电场，当绝缘子和金具表面的电场强度超过电晕起始场强后，就会发生电晕放电，进而对电站、输电线路的电磁环境以及绝缘材料的性能造成影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，降低复合绝缘子局部出现的较大电场，使复合绝缘子表面电场分布均匀，减少电晕现象的产生，优化复合绝缘子的性能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
本发明提供的内置电容均压屏的复合绝缘子，其包括芯棒、电容均压屏、外套和金具，所述电容均压屏设置在芯棒和外套之间，金具设置在复合绝缘子两端。
所述电容均压屏由固体绝缘介质和间隔设置在绝缘介质内的多层环形金属极板构成。
所述电容均压屏两端的环形金属极板分别与绝缘子两端的金具金属性机械相连。
所述电容均压屏可通过调整绝缘介质材料、环形金属极板的长度、环形金属极板的排列方式，环形金属极板之间的间距来调整电容均压屏的电容值，以适应于绝缘子不同的使用环境。
所述复合绝缘子分成多节，每节复合绝缘子均设有电容均压屏，各节绝缘子通过金具相连。
所述金具为起传递机械负荷和连接导线作用的金属附件。
所述外套为护套和伞裙。
本发明与现有技术相比具有以下的主要有益效果：
1.对复合绝缘的内部结构进行了改进。通过在复合绝缘子内部安装均压电容屏来改变绝缘子内部结构，进而达到通过绝缘子内部结构的改变来改善其外部电场分布的目的。
2.通过内置电容均压屏增加了复合绝缘子主绝缘之间的电容，使杂散电容对绝缘子电场分布的影响减小，控制复合绝缘子表面电场分布均匀，减少了复合绝缘子电晕现象的发生。
3.环形金属极板之间的距离来改变电容均压屏电容值的大小，可以使绝缘子灵活应用于不同的使用环境。
4.本发明所述的内置电容均压屏的复合绝缘子可直接借鉴电容式套管的制造技术进行制造，技术成熟，易于推广应用。
附图说明
图1为本发明一种内置电容均压屏的复合绝缘子的结构示意图；
图2是由三节内置电容均压屏的复合绝缘子组装的绝缘子串；
图3是环形金属极板采用梯度排列的电容均压屏示意图；
图4是环形金属极板采用单级波浪排列的电容均压屏示意图；
图5是环形金属极板采用多级波浪排列的电容均压屏示意图；
图6是电容均压屏内部电容示意图；
图7为常规复合绝缘子串电位分布；
图8为内置电容均压屏的复合绝缘子串电位分布。
图中：1.芯棒；2.电容均压屏；3.外套；4.金具；5.环形金属极板；6.固体绝缘介质；7.环形金属极板极间电容。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的内置电容均压屏的复合绝缘子(以下简称绝缘子)，其结构如图1所示，包括芯棒1，在芯棒1的外侧设有容均压屏2，在电容均压屏2外部套有外套3，金具4在绝缘子两端。
所述芯棒1的材料为环氧树脂和E玻璃纤维。
在传统棒形复合绝缘子的芯棒1和外套3之间增设了电容均压屏2，能很好改善绝缘子表面的电场分布。
所述电容均压屏2的结构如图3所示，电容均压屏2由固体绝缘介质6和间隔设置在绝缘介质6内的多层环形金属极板5构成，电容均压屏2起到增加绝缘子主电容的作用，使绝缘子的主电容远大于其周围的杂散电容，削弱绝缘子外部杂散电容对复合绝缘子本体的影响，强迫绝缘子轴向电场按照主电容大小分布，环形金属极板从高压端到低压端均匀排列，绝缘子主电容均匀分布(如图6)，可控制绝缘子表面电场均匀化。
所述电容均压屏2的电容值可通过调整环形金属极板5的长度，环形金属极板的排列方式(如图3-图5)，环形金属极板5之间的间距，以及改变固体绝缘介质6的材料来改变，以适应于绝缘子不同的安装环境。
所述电容均压屏的长度大于或等于护套的长度，小于或等于芯棒的长度。
所述金具4分别与电容均压屏2两端的环形金属极板5金属性机械相连。
所述固体绝缘介质6为电缆纸或胶(黏)纸或电缆纸。
本发明内置电容均压屏的复合绝缘子可分成多节，每节复合绝缘子均设有电容均压屏2，各节绝缘子通过金具4相连。本实施例给出了图2所示的由三节内置电容均压屏的复合绝缘子组装的绝缘子串。
以某110kV输电线路用绝缘子为例，运用有限元仿真对本发明进行计算表明：常规复合绝缘子表面电场分布极不均匀，外套表面最大电场为1.5kV/mm，图7为常规复合绝缘子串电位分布，可见其电位分布不均匀，20％的绝缘长度承受了约85％的工作电压。本发明内置电容均压屏的复合绝缘子，在常规复合绝缘子内部增设约22pF的电容均压屏后，绝缘子表面电场分布均匀，外套表面电场最大电场降为0.5kV/mm，图8为内置电容均压屏的复合绝缘子串电位分布，可见内置电容均压屏的复合绝缘子各部分承担的电位均匀，使复合绝缘子得到了充分利用。
最后应当说明的是：以上所述仅是用以说明本发明的技术方案而非对其限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的实施例，所述领域的技术人员应当理解，未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种内置电容均压屏的复合绝缘子，其特征在于：包括芯棒、电容均压屏、外套和金具，所述电容均压屏设置在芯棒和外套之间，金具设置在复合绝缘子两端；所述电容均压屏由固体绝缘介质和间隔设置在绝缘介质内的多层环形金属极板构成；所述电容均压屏可通过调整绝缘介质材料、环形金属极板的长度、环形金属极板的排列方式、环形金属极板之间的间距来调整电容均压屏的电容值，以适应于绝缘子不同的使用环境。
2.根据权利要求1所述的内置电容均压屏的复合绝缘子，其特征在于：所述电容均压屏两端的环形金属极板分别与绝缘子两端的金具金属性机械相连。
3.根据权利要求1所述的内置电容均压屏的复合绝缘子，其特征在于：所述复合绝缘子分成多节，每节复合绝缘子均设有电容均压屏，各节绝缘子通过金具相连。
4.根据权利要求1所述的内置电容均压屏的复合绝缘子，其特征在于：所述金具为起传递机械负荷和连接导线作用的金属附件。
5.根据权利要求1所述的内置电容均压屏的复合绝缘子，其特征在于：所述外套为护套和伞裙。
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