CN105825983B - 一种35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，包括绝缘套管首连接段、绝缘套管段和绝缘套管尾连接段。绝缘套管首连接段是侧面开口的套管结构，开口的一端设有首连接段电缆壳体包边甲，另一端设有首连接段电缆壳体包边乙，两者形成“回”形首包边结构。绝缘套管段是侧面开口的套管结构，开口的一端设有绝缘套管段电缆壳体包边甲，另一端设有绝缘套管段电缆壳体包边乙，两者形成“回”形绝缘包边结构。绝缘套管尾连接段是侧面开口的套管结构，开口的一端设有尾连接段电缆壳体包边甲，另一端设有尾连接段电缆壳体包边乙，两者形成“回”形尾包边结构。本发明采用迷宫式绝缘套管结构，大幅降低了35kV输电架空线路发生沿面闪络的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及一种35kV输电架空线路绝缘套管，特别涉及一种35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，属于35kV输电装置领域。
背景技术
35kV架空线路幅员辽阔、输送功率大，是配网输电的脊梁骨。由于35kV电压等级导线额定电压高，如果同样采用10kV绝缘导线制造工艺在裸导线表面加绝缘层，导线重量将成倍增长，导致输电线路绝缘子抗弯强度、电杆抗拉强度同步成倍增长，从而造成目前架空输电线路结构无法承载的问题。正因为以上诸多原因，目前全国35kV及以上输电架空线路均仍采用裸导线。随着农村城镇化建设不断推进，原35kV架空输电线路旁出现了大量道路基础建设、施工工地及高层建筑，从而造成近年来由于施工机具、高层抛物、风筝、气球等碰撞35kV架空裸导线引起的触电、短路、跳闸等影响人身及输电安全的事故时有发生，给人民生活和电网安全带来重大危害。
架空线路绝缘化概念已经提出了较长时间，在10kV输配电架空线路上得到了广泛应用，也取得了比较理想的效果，但是在35kV输配电架空线路上的应用还处于摸索阶段。这主要是因为10kV输配电架空线路用的常规结构型式的绝缘罩在35kV输配电架空线路应用时有几个难点：一是由于运行电压的提高，要达到安全的绝缘性能，绝缘罩的厚度就要增加，随之而来的就是成本的增加和架空线路重量的大幅度增加，引起一连串的后续问题。二是随着电压的升高，发生沿面闪络的可能性远远大于击穿闪络，常规结构的绝缘罩不能满足这方面的要求。
发明内容
本发明35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管公开了新的方案，采用全新的迷宫式绝缘套管结构，大幅降低了35kV输电架空线路发生沿面闪络的可能性，解决了现有35kV输电架空线路绝缘化的问题。
本发明一种35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管包括绝缘套管首连接段、绝缘套管段和绝缘套管尾连接段，绝缘套管首连接段、绝缘套管段和绝缘套管尾连接段依次无缝连通形成绝缘套管整体。
绝缘套管首连接段包括首连接段电缆壳体，首连接段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，首连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有首连接段电缆壳体包边甲，首连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有首连接段电缆壳体包边乙，首连接段电缆壳体包边乙沿首连接段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在首连接段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式首包边结构。
绝缘套管段包括绝缘套管段电缆壳体，绝缘套管段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，绝缘套管段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有绝缘套管段电缆壳体包边甲，绝缘套管段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有绝缘套管段电缆壳体包边乙，绝缘套管段电缆壳体包边乙沿绝缘套管段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在绝缘套管段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式绝缘包边结构。
绝缘套管尾连接段包括尾连接段电缆壳体，尾连接段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，尾连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有尾连接段电缆壳体包边甲，尾连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有尾连接段电缆壳体包边乙，尾连接段电缆壳体包边乙沿尾连接段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在尾连接段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式尾包边结构。
本发明35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管采用全新的迷宫式绝缘套管结构，大幅降低了35kV输电架空线路发生沿面闪络的可能性，提高了35kV输电架空线路的安全性。
附图说明
图1是现有的10kV架空线路使用的绝缘套管截面示意图。
图2是本发明35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管示意图。
图3是图2中绝缘套管首连接段A-A剖面示意图。
图4是图2中绝缘套管段B-B剖面示意图。
图5是图2中绝缘套管尾连接段C-C剖面示意图。
其中，100是绝缘套管首连接段，110是首连接段电缆壳体包边甲，120是首连接段电缆壳体包边乙，130是防松扣结构I，140是尾包边结构插槽腔，150是锁紧通孔结构，200是绝缘套管段，210是绝缘套管段电缆壳体包边甲，220是绝缘套管段电缆壳体包边乙，230是防松扣结构II，240是防松扣结构II′，250是加强筋环，300是绝缘套管尾连接段，310是尾连接段电缆壳体包边甲，320是尾连接段电缆壳体包边乙，330是防松扣结构III，340是防松扣结构III′。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步说明。
如图1所示，现有的10kV架空线路使用的绝缘套管示意图。该结构是一个截面呈“Ω”形的开口套管结构，通过开口处的销钉旋紧锁闭。这种结构应用在35kV输电架空线路上的一个突出的问题就是绝缘套管的搭边较短，容易发生沿面闪络。为了解决这个问题，本方案采用了“回”形迷宫式绝缘套管。图2示出了本方案绝缘套管的外部示意图，即35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管包括绝缘套管首连接段、绝缘套管段和绝缘套管尾连接段，绝缘套管首连接段、绝缘套管段和绝缘套管尾连接段依次无缝连通形成绝缘套管整体。绝缘套管首连接段包括首连接段电缆壳体，首连接段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，首连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有首连接段电缆壳体包边甲，首连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有首连接段电缆壳体包边乙，首连接段电缆壳体包边乙沿首连接段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在首连接段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式首包边结构。绝缘套管段包括绝缘套管段电缆壳体，绝缘套管段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，绝缘套管段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有绝缘套管段电缆壳体包边甲，绝缘套管段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有绝缘套管段电缆壳体包边乙，绝缘套管段电缆壳体包边乙沿绝缘套管段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在绝缘套管段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式绝缘包边结构。绝缘套管尾连接段包括尾连接段电缆壳体，尾连接段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，尾连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有尾连接段电缆壳体包边甲，尾连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有尾连接段电缆壳体包边乙，尾连接段电缆壳体包边乙沿尾连接段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在尾连接段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式尾包边结构。如图3～5所示，上述“回”形迷宫式包边结构具体是一侧包边(较长边)翻折将另一侧包边(较短边)夹包在其中从而形成回转的结合面，这种包边结构并不限于图中示出的一层夹包，还可以是在一层夹包的基础上再次折叠形成多层夹包的结构，即将上述“回”形绝缘包边结构再次折叠形成多层迷宫式包边结构。上述“回”形包边结构增加了绝缘套管内表面长度，从而延长了沿面闪络长度，有效改善了绝缘套管的安全性能，而且还克服了现有10kV架空线路绝缘套管锁闭结构销钉孔处应力集中从而降低结构机械性能导致绝缘套管容易开裂的问题。
本方案的“回”形绝缘包边结构可以采用绝缘胶粘合形成一次性的封闭结构，但是这种结构可维护性较差，无法拆卸维护，为了解决这个问题，本方案公开了一种槽扣结构来实现包边的牢固结合，即首连接段电缆壳体包边乙与首连接段电缆壳体包边甲外表面包覆结合的表面上设有马靴形压钉结构I，首连接段电缆壳体包边甲外表面上设有马靴形沉坑结构I，马靴形压钉结构I与马靴形沉坑结构I压合形成防松扣结构I。绝缘套管段电缆壳体包边乙与绝缘套管段电缆壳体包边甲外表面包覆结合的表面上设有马靴形压钉结构II，绝缘套管段电缆壳体包边甲外表面上设有马靴形沉坑结构II，马靴形压钉结构II与马靴形沉坑结构II压合形成防松扣结构II。尾连接段电缆壳体包边乙与尾连接段电缆壳体包边甲外表面包覆结合的表面上设有马靴形压钉结构III，尾连接段电缆壳体包边甲外表面上设有马靴形沉坑结构III，马靴形压钉结构III与马靴形沉坑结构III压合形成防松扣结构III。上述马靴形防松扣结构的引入改善了“回”形迷宫式绝缘包边结构的可维护性，安装和拆卸都比较方便，而且没有改变绝缘套管的套管本体结构。基于上述绝缘套管首连接段、绝缘套管段和绝缘套管尾连接段依次无缝连通形成绝缘套管整体的结构框架，本方案的马靴形压钉结构和马靴形沉坑结构也可以设计成连成一体的结构，即马靴形压钉结构I、马靴形压钉结构II和马靴形压钉结构III是沿轴向连成一体的截面呈马靴形的压钉条结构A，马靴形沉坑结构I、马靴形沉坑结构II和马靴形沉坑结构III是沿轴向连成一体的截面呈马靴形的沉坑槽结构A，压钉条结构A与沉坑槽结构A压合形成防松条扣结构A。这种连续性的压合结构使得绝缘套管的封装操作近似拉链过程，既具有操作方便性，又提高了封装的密封性，同时封装结构稳定不易开缝脱落。
为了进一步加强“回”形绝缘包边结构结合的稳定性，使得包边结构更加不易开缝脱落，本方案在上述方案的基础上增设了防松扣结构，如图4和5所示，即绝缘套管段电缆壳体包边乙与绝缘套管段电缆壳体包边甲内表面结合的表面上设有马靴形压钉结构II′，绝缘套管段电缆壳体包边甲内表面上设有马靴形沉坑结构II′，马靴形压钉结构II′与马靴形沉坑结构II′压合形成防松扣结构II′。尾连接段电缆壳体包边乙与尾连接段电缆壳体包边甲内表面结合的表面上设有马靴形压钉结构III′，尾连接段电缆壳体包边甲内表面上设有马靴形沉坑结构III′，马靴形压钉结构III′与马靴形沉坑结构III′压合形成防松扣结构III′。与上述基础方案相同，加强方案也将马靴形压钉结构和马靴形沉坑结构设计成连成一体的结构，即马靴形压钉结构II′和马靴形压钉结构III′是沿轴向连成一体的截面呈马靴形的压钉条结构B，马靴形沉坑结构II′和马靴形沉坑结构III′是沿轴向连成一体的截面呈马靴形的沉坑槽结构B，压钉条结构B与沉坑槽结构B压合形成防松条扣结构B。同样，这种加强的压合结构提高了绝缘套管封装的结构强度和密封性能。
为了满足35kV输电架空线路的绝缘全覆盖要求，本方案的绝缘套管采用了标准管套接的方案，即采用多根标准的绝缘套管相互首尾套接的方式实现线缆的全覆盖。为了实现上述技术目的，本方案的绝缘套管设计成可以首尾嵌套的方案，即首连接段电缆壳体的内径大于尾连接段电缆壳体的内径，首连接段电缆壳体包边乙与首连接段电缆壳体包边甲的内表面间设有尾包边结构插槽腔，尾包边结构插槽腔与首连接段电缆壳体的内管腔形成首连接段电缆壳体内腔整体，尾连接段电缆壳体的自由端可插入首连接段电缆壳体内腔整体的自由端形成密封连通的插接结构。这种插接结构使得绝缘套管可以根据实际需要无限延长，拆装方便，提高了整体线路绝缘套管的可维护性。在实际使用中，由于外部环境因素的影响，诸如大风、强降水等，架空电缆处于摇摆不定的工作状态，基于上述插接的套管结构容易在频繁的无序运动中产生松动甚至脱离，为了解决这个问题，本方案还公开了加强插接稳定性的方案，即首连接段电缆壳体包边甲上设有锁紧通孔结构，锁紧通孔结构内设有锁紧螺丝，锁紧螺丝与锁紧通孔结构内部形成内外螺纹连接，锁紧螺丝通过锁紧通孔结构旋入或旋出尾包边结构插槽腔，锁紧螺丝旋入尾包边结构插槽腔抵紧插接在尾包边结构插槽腔内的尾包边结构形成锁紧结构，锁紧螺丝旋出尾包边结构插槽腔脱离插接在尾包边结构插槽腔内的尾包边结构形成可拆卸的插接结构。锁紧通孔结构的引入加强了相邻套接的绝缘管的连接稳定性，同时便于拆卸，而且本方案的锁紧部件并不限于螺丝与螺纹的配合方式，还可以采用销钉拴紧的方式。
现有的10kV架空线路绝缘套管以及其改型的应用在35kV输电架空线路上同类型产品的套管内壁与裸导线是直接接触的，在外部作用力的扰动下，电缆产生不规则的摆动，导致绝缘套管内壁与裸导线表面产生频繁的摩擦，从而产生从绝缘套管内部开始的磨损甚至开裂，最终导致绝缘失效。为了解决这个问题，本方案在绝缘管内部设置了环状加强筋，如图2和4所示，即绝缘套管段电缆壳体内壁上沿轴向设有若干加强筋环，加强筋环的内径大于裸导线的外径。这种采用若干加强筋套住裸导线的方案不仅加强了绝缘管本身的机械性能，而且将裸导线与绝缘套管内壁隔离，使得绝缘管内壁与裸导线间产生间隙，不仅防止了两者间的摩擦，而且还有利于间隙内的空气对流散热。为了满足电缆绝缘的要求，同时兼顾架设结构的承受能力，本方案的绝缘套管对组成的材质和产品的尺寸进行了优化，即35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管的材质是厚度大于或等于2.5mm的硅橡胶材料。硅橡胶的介电强度很高，1mm厚的硅橡胶就能承受20kV的耐压试验，实验证明只要把硅橡胶绝缘罩的厚度设计成2.5mm以上就能满足实际使用的需要，而这个厚度相当于10kV用绝缘罩厚度。
目前正在使用的绝缘套管的常规结构是从10kV架空裸导线绝缘化方案演化过来的，该结构在10kV系统可正常使用，但对于35kV电压等级的架空线路来讲，则存在以下几个方面缺陷：⑴绝缘套管的内表面与裸导线直接接触，在导线舞动和风力的作用下，绝缘套管内表面逐渐磨损，致使绝缘性能降低；⑵绝缘套管内表面与裸导线直接接触，中间无空气层，不容易形成热对流，不利于散热；⑶由于绝缘套管的搭边距离短，容易发生沿面闪络；⑷纽扣式结合结构会在绝缘层开孔处形成应力集中，降低机械性能，导致开裂。本方案的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管采用全新的“回”形迷宫式绝缘套管结构，大幅降低了35kV输电架空线路发生沿面闪络的可能性，同时避免改变套管的结构，克服了多处开孔带来的降低结构机械性能的问题，采用的马靴形防松条扣结构有效加强了迷宫式结构的稳定性，防止其开缝脱落，采用相邻绝缘套管首尾套接的方案满足了线缆的绝缘全覆盖要求，同时增加了绝缘套管整体的可维护性，采用在绝缘套管内部增设环状加强筋的方案在提高套管整体机械性能的基础上避免了套管内壁与裸导线直接接触而带来的磨损问题，同时其间的间隙还提高了导线的散热性能，采用厚度是2.5mm(及以上)的硅橡胶材料制作绝缘套管，在保证了绝缘性能的基础上优化了线缆的尺寸和重量，兼顾了架设装置的结构承受能力。基于以上特点，本方案的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管相比现有的输电架空线路绝缘方案具有突出的实质性特点和显著的进步。
本方案的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。
Claims (9)
1.一种35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征是包括绝缘套管首连接段、绝缘套管段和绝缘套管尾连接段，所述绝缘套管首连接段、绝缘套管段和绝缘套管尾连接段依次无缝连通形成绝缘套管整体；
所述绝缘套管首连接段包括首连接段电缆壳体，所述首连接段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，所述首连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有首连接段电缆壳体包边甲，所述首连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有首连接段电缆壳体包边乙，所述首连接段电缆壳体包边乙沿所述首连接段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在所述首连接段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式首包边结构；
所述绝缘套管段包括绝缘套管段电缆壳体，所述绝缘套管段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，所述绝缘套管段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有绝缘套管段电缆壳体包边甲，所述绝缘套管段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有绝缘套管段电缆壳体包边乙，所述绝缘套管段电缆壳体包边乙沿所述绝缘套管段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在所述绝缘套管段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式绝缘包边结构；
所述绝缘套管尾连接段包括尾连接段电缆壳体，所述尾连接段电缆壳体是侧面沿轴向开口的套管结构，所述尾连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的一端设有尾连接段电缆壳体包边甲，所述尾连接段电缆壳体的侧面沿轴向开口的另一端设有尾连接段电缆壳体包边乙，所述尾连接段电缆壳体包边乙沿所述尾连接段电缆壳体包边甲的边缘折叠包覆在所述尾连接段电缆壳体包边甲外表面上形成“回”形迷宫式尾包边结构。
2.根据权利要求1所述的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征在于，所述首连接段电缆壳体包边乙与所述首连接段电缆壳体包边甲外表面包覆结合的表面上设有马靴形压钉结构I，所述首连接段电缆壳体包边甲外表面上设有马靴形沉坑结构I，所述马靴形压钉结构I与马靴形沉坑结构I压合形成防松扣结构I；
所述绝缘套管段电缆壳体包边乙与所述绝缘套管段电缆壳体包边甲外表面包覆结合的表面上设有马靴形压钉结构II，所述绝缘套管段电缆壳体包边甲外表面上设有马靴形沉坑结构II，所述马靴形压钉结构II与马靴形沉坑结构II压合形成防松扣结构II；
所述尾连接段电缆壳体包边乙与所述尾连接段电缆壳体包边甲外表面包覆结合的表面上设有马靴形压钉结构III，所述尾连接段电缆壳体包边甲外表面上设有马靴形沉坑结构III，所述马靴形压钉结构III与马靴形沉坑结构III压合形成防松扣结构III。
3.根据权利要求2所述的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征在于，所述马靴形压钉结构I、马靴形压钉结构II和马靴形压钉结构III是沿轴向连成一体的截面呈马靴形的压钉条结构A，所述马靴形沉坑结构I、马靴形沉坑结构II和马靴形沉坑结构III是沿轴向连成一体的截面呈马靴形的沉坑槽结构A，所述压钉条结构A与沉坑槽结构A压合形成防松条扣结构A。
4.根据权利要求2所述的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征在于，所述绝缘套管段电缆壳体包边乙与所述绝缘套管段电缆壳体包边甲内表面结合的表面上设有马靴形压钉结构II′，所述绝缘套管段电缆壳体包边甲内表面上设有马靴形沉坑结构II′，所述马靴形压钉结构II′与马靴形沉坑结构II′压合形成防松扣结构II′；
所述尾连接段电缆壳体包边乙与所述尾连接段电缆壳体包边甲内表面结合的表面上设有马靴形压钉结构III′，所述尾连接段电缆壳体包边甲内表面上设有马靴形沉坑结构III′，所述马靴形压钉结构III′与马靴形沉坑结构III′压合形成防松扣结构III′。
5.根据权利要求4所述的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征在于，所述马靴形压钉结构II′和马靴形压钉结构III′是沿轴向连成一体的截面呈马靴形的压钉条结构B，所述马靴形沉坑结构II′和马靴形沉坑结构III′是沿轴向连成一体的截面呈马靴形的沉坑槽结构B，所述压钉条结构B与沉坑槽结构B压合形成防松条扣结构B。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征在于，所述首连接段电缆壳体的内径大于所述尾连接段电缆壳体的内径，所述首连接段电缆壳体包边乙与所述首连接段电缆壳体包边甲的内表面间设有尾包边结构插槽腔，所述尾包边结构插槽腔与所述首连接段电缆壳体的内管腔形成首连接段电缆壳体内腔整体，所述尾连接段电缆壳体的自由端可插入所述首连接段电缆壳体内腔整体的自由端形成密封连通的插接结构。
7.根据权利要求6所述的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征在于，所述首连接段电缆壳体包边甲上设有锁紧通孔结构，所述锁紧通孔结构内设有锁紧螺丝，所述锁紧螺丝与所述锁紧通孔结构内部形成内外螺纹连接，所述锁紧螺丝通过所述锁紧通孔结构旋入或旋出所述尾包边结构插槽腔，所述锁紧螺丝旋入所述尾包边结构插槽腔抵紧插接在所述尾包边结构插槽腔内的尾包边结构形成锁紧结构，所述锁紧螺丝旋出所述尾包边结构插槽腔脱离插接在所述尾包边结构插槽腔内的尾包边结构形成可拆卸的插接结构。
8.根据权利要求1至5任一项所述的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征在于，所述绝缘套管段电缆壳体内壁上沿轴向设有若干加强筋环，所述加强筋环的内径大于裸导线的外径。
9.根据权利要求1至5任一项所述的35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管，其特征在于，所述35kV输电架空线路迷宫式绝缘套管采用厚度大于或等于2.5mm的硅橡胶材料。
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