CN107481821B - 一种防雷绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防雷绝缘子，包括至少一个具有真空间隙的第一放电管和至少一个具有空气间隙的第二放电管，所述第一放电管与所述第二放电管上下紧贴且交替设置。通过交替设置空气间隙和真空间隙，利用真空间隙极强的灭弧能力，能够快速有效地熄灭电弧、防止电弧重燃；而空气间隙有效地增加了间隙段的长度，减小了间隙段的电场强度，平衡了绝缘子的电场分布，提高了绝缘子应对雷击事故和覆冰事故的能力。

Description

一种防雷绝缘子

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种防雷绝缘子。

背景技术

中低压配网线路是供电网络中数量最多、累计长度最长以及与用户关联最为密切的线路，很多中低压配网线路都伸展到了一些地形复杂、气候高寒的山区。当在这些地理环境特殊地区的线路遭遇恶劣天气时，线路很容易发生雷击跳闸、雷击断线或大面积绝缘子覆冰桥接导致的电流泄露事故，严重影响了配电网的连续安全供电。

为了实现配网线路的防雷，现有技术中有采用在绝缘子的两端加装引弧装置的方法，但这种方法难以消除雷击线路后多相短路造成的跳闸断电问题；还可以采用在配网线路绝缘子旁并联线路避雷器的方法，但这会大大增加装设难度和建设成本。

现有技术中，还可以在绝缘子中设置外间隙结构进行防雷。但是在覆冰和暴雨等灾害情况下，外间隙结构的击穿距离进一步缩小，外间隙的击穿概率大幅提升，容易发生误动作，影响线路稳定运行。在低压配网方面，由于架空线路高度较低，树枝等异物的掉落也会影响空气外间隙击穿稳定性。

现有技术中，还可以在绝缘子中设置内间隙结构进行防雷。内间隙结构是两片放电电极之间设置一定的距离，该距离之间存在空气，即为空气间隙。但是，由于空气间隙的灭弧能力较弱，使得电弧持续时间长，可能导致工频续流的发生。而长时间的持续电弧会损害放电电极，影响放电的稳定性，容易引发避雷器误动作。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种防雷绝缘子。

本发明提供的防雷绝缘子，包括至少一个具有真空间隙的第一放电管和至少一个具有空气间隙的第二放电管，所述第一放电管与所述第二放电管上下紧贴且交替设置。

其中，所述第一放电管包括第一上电极、第一下电极、第一绝缘外壳和所述真空间隙；所述第二放电管包括第二上电极、第二下电极、第二绝缘外壳和所述空气间隙；所述第一下电极与所述第二上电极紧贴设置和/或所述第一上电极与所述第二下电极紧贴设置。

其中，所述第一放电管的真空间隙的总长度小于所述第二放电管的空气间隙的总长度。

所述绝缘子还包括环绕所述第一放电管和所述第二放电管设置的多个芯棒，所述芯棒与所述第一放电管及所述第二放电管的轴线平行。

所述绝缘子还包括设置在所述多个芯棒内部的导电垫块和多个电阻片，所述多个电阻片和所述导电垫块从上到下紧贴设置在所述第一放电管或所述第二放电管的上方。

所述绝缘子还包括球窝金具组件和球头金具组件；所述球窝金具组件贯穿所述芯棒与所述电阻片连接；所述球头金具组件贯穿所述芯棒与所述第一放电管或所述第二放电管连接。

其中，所述球窝金具组件包括球窝金具和上压接金具，所述球头金具组件包括球头金具和下压接金具；所述上压接金具和所述下压接金具设置有压接插孔，所述芯棒的两端分别压接于所述上压接金具和所述下压接金具的压接插孔中。

所述绝缘子还包括包裹于所述第一放电管、所述第二放电管、所述芯棒、所述导电垫块和所述电阻片外部的绝缘伞套，所述绝缘伞套具有多个从上至下伞径逐个减小且交错层叠的伞裙。

其中，所述第一上电极、所述第一下电极、所述第二上电极和所述第二下电极具有中部凸出部，所述中部凸出部的材质为耐烧蚀金属材质。

其中，所述第一放电管的真空间隙的总长度与所述第二放电管的空气间隙的总长度之比为1:10。

本发明提供的防雷绝缘子，通过交替设置空气间隙和真空间隙，利用真空间隙极强的灭弧能力，能够快速有效地熄灭电弧、防止电弧重燃；而空气间隙有效地增加了间隙段的长度，减小了间隙段的电场强度，平衡了绝缘子的电场分布，提高了绝缘子应对雷击事故和覆冰事故的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的防雷绝缘子的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的防雷绝缘子的结构示意图。

图中：1：球窝金具；2：上压接金具；3：芯棒；4：电阻片；5：导电垫块；6：第一放电管；61：第一上电极；62：第一下电极；63：第一绝缘外壳；64：真空间隙；7：第二放电管；71：第二上电极；72：第二下电极；73：第二绝缘外壳；74：空气间隙；8：绝缘伞套；9：下压接金具；10：球头金具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文中，以适用于35kV输电线路的防雷绝缘子为例对本发明实施例进行说明，但本发明实施例的保护范围不限于此。为了方便描述，以下以“绝缘子”表示“防雷绝缘子”。

图1为本发明实施例提供的防雷绝缘子的剖视结构示意图，如图1所示，该绝缘子包括至少一个具有真空间隙64的第一放电管6和至少一个具有空气间隙74的第二放电管7，所述第一放电管6与所述第二放电管7上下紧贴且交替设置。

其中，间隙是指两电极片之间存在一定距离而形成的空隙，该间隙内为空气即为空气间隙，该间隙内为真空即为真空间隙；灭弧能力为能够正常断开两个触头之间的最大电弧能力，设置有真空间隙的放电管与设置有空气间隙的放电管相比具有更强的灭弧能力。

具体地，本发明实施例提供的绝缘子为一种多间隙绝缘子。绝缘子至少包括一个第一放电管6和至少一个第二放电管7。其中，第一放电管6具有真空间隙64，第二放电管7具有空气间隙74。第一放电管6和第二放电管7可以为圆柱形结构，第一放电管6的圆形底面可以与第二放电管7的圆形顶面紧贴连接，相应地，还可以是第一放电管6的圆形顶面与第二放电管7的圆形底面紧贴连接。当绝缘子只有一个第一放电管6和一个第二放电管7时，第一放电管6可以在第二放电管7的上方或下方设置。

绝缘子可以设置多个第一放电管6和第二放电管7。第一放电管6和第二放电管7需要交替地设置，并通过底面紧贴连接，从而组成绝缘子的间隙段。其中，最上方和最下方的放电管可以为第一放电管6或第二放电管7。本实施例提供的绝缘子的空气间隙74能有效地增大间隙段的距离，从而降低了间隙段的场强，进一步降低了绝缘子整体的最大场强。

本发明实施例提供的防雷绝缘子，通过交替设置空气间隙和真空间隙，利用真空间隙极强的灭弧能力，能够快速有效地熄灭电弧、防止电弧重燃；而空气间隙有效地增加了间隙段的长度，减小了间隙段的电场强度，平衡了绝缘子的电场分布，提高了绝缘子应对雷击事故和覆冰事故的能力。

基于上述实施例，所述第一放电管6包括第一上电极61、第一下电极62、第一绝缘外壳63和所述真空间隙64；所述第二放电管7包括第二上电极71、第二下电极72、第二绝缘外壳73和所述空气间隙74；所述第一下电极62与所述第二上电极71紧贴设置和/或所述第一上电极61与所述第二下电极72紧贴设置。

其中，电极为电子或电器装置、设备中的一种部件，用作导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端；电极通常为圆柱形结构，其两个圆形底面分别为上电极和下电极；其中，上电极为位于放电管上部的电极，下电极为位于放电管下部的电极；绝缘外壳为圆柱形放电管的侧面，绝缘外壳与电极之间围成的腔室形成空气间隙或真空间隙；绝缘外壳优选为陶瓷外壳，其具有强沿面闪络性能。

具体地，当具有一个第一放电管6和一个第二放电管7时，且第一放电管6位于第二放电管7的上部时，第一下电极62与第二上电极71接触且紧贴连接；而当第一放电管6位于第二放电管7的下部时，第一上电极61与第二下点击72接触且紧贴连接。

当具有多个第一放电管6和第二放电管7时，通过放电管的上、下电极依次交替紧贴连接多个放电管。下文以如图1所示的具有一个位于上部的第一放电管6和一个位于下部的第二放电管7为例对本发明实施例进行说明，但本发明实施例的保护范围不限于此。

基于上述实施例，所述第一放电管6的真空间隙64的总长度小于所述第二放电管7的空气间隙74的总长度。具体地，绝缘子中所有第一放电管6的真空间隙64的总长度设置为小于所有第二放电管7的空气间隙74的总长度。使空气间隙74能够占到全部间隙的较大比例，是为了防止真空间隙64过长而造成电场集中、影响外部绝缘的问题。

基于上述实施例，所述第一放电管6的真空间隙64的总长度与所述第二放电管7的空气间隙74的总长度之比为1:10。可以优选将第一放电管6的总长度设为第二放电管7的总长度的十分之一。

基于上述实施例，所述绝缘子还包括环绕所述第一放电管6和所述第二放电管7设置的多个芯棒3，所述芯棒3与所述第一放电管6及所述第二放电管7的轴线平行。

图2为本发明实施例提供的防雷绝缘子的结构示意图，如图2所示，绝缘子包括六个芯棒3，但本发明实施例的保护范围并不限于六个芯棒，而可以根据实际需求对芯棒3的数量进行调整。

芯棒3在绝缘子运行过程中是抗拉作用的承担者。多个芯棒3可以围绕成环形，在该环中间形成的腔室容纳有第一放电管6和第二放电管7。芯棒3可以为一圆柱形结构，第一放电管6和第二放电管7同轴设置，芯棒3的轴线与第一放电管6及第二放电管7的轴线平行。芯棒3可以对放电管起到固定和约束作用。芯棒3的材质优选为环氧玻璃纤维引拔棒，直径为10-20mm。

基于上述实施例，所述绝缘子还包括设置在所述多个芯棒3内部的导电垫块5和多个电阻片4，所述多个电阻片4和所述导电垫块5从上到下紧贴设置在所述第一放电管6或所述第二放电管7的上方。

其中，导电垫块5紧贴设置在第一放电管6或第二放电管7的上方，多个电阻片4层叠布置在导电垫块5的上方，其中电阻片4为圆形的金属氧化物电阻片，优选为氧化锌电阻片。电阻片4用于当线路遭受雷击产生过电压时，电阻片的非线性电阻特性能够起到钳制过电压的作用，防止绝缘子的外绝缘闪络，从而避免线路雷击跳闸；同时，金属氧化物的电阻片还限制了雷电流大小，减小电流发热量，从而避免雷击断线。

通过将电阻片4设置在多个芯棒3环绕形成的腔室内，能够为电阻片4的压力释放提供了足够的空间，有效地防止了电阻片爆裂对于绝缘子机械性能的影响，提高了绝缘子的防爆性能，保证了绝缘子的绝缘性能和机械性能的稳定性。

基于上述实施例，所述绝缘子还包括球窝金具组件和球头金具组件；所述球窝金具组件贯穿所述芯棒3与所述电阻片4连接；所述球头金具组件贯穿所述芯棒3与所述第一放电管6或所述第二放电管7连接。其中，球窝金具组件和球头金具组件均用于绝缘子与输电线路中其他部件相连接。球窝金具组件能够与电阻片4连接，球头金具组件能够与第一放电管6或第二放电管7连接。

通过采用球窝金具组件和球头金具组件，可以直接替换掉现有输电线路中的传统绝缘子，不需要如同加装并联线路避雷器一样改变杆塔结构，因此安装简便，易于对现有输电线路进行改造，能够节省配网线路建设的费用。

基于上述实施例，所述球窝金具组件包括球窝金具1和上压接金具2，所述球头金具组件包括球头金具10和下压接金具9；所述上压接金具2和所述下压接金具9设置有压接插孔，所述芯棒3的两端分别压接于所述上压接金具2和所述下压接金具9的压接插孔中。具体地，通过使芯棒3插入上压接金具2和下压接金具9的压接插孔中对芯棒3进行固定，使得绝缘子在支撑固定输电导线时，多个芯棒均匀受力，能够保证足够的机械负荷承载能力。

基于上述实施例，所述绝缘子还包括包裹于所述第一放电管6、所述第二放电管7、所述芯棒3、所述导电垫块5和所述电阻片4外部的绝缘伞套8，所述绝缘伞套8具有多个从上至下伞径逐个减小且交错层叠的伞裙。

具体地，绝缘伞套8设有的伞裙具有多种尺寸，优选为三种尺寸。三种尺寸的伞群沿由上至下的方向伞径逐个减小，并且交错层叠。当绝缘子遇到雨雪冰冻天气时，上方的大伞裙对下方的中、小伞裙能起到良好的遮蔽作用，阻止伞裙间覆冰桥接，能有效防止绝缘子外绝缘水平下降。

基于上述实施例，所述第一上电极61、所述第一下电极62、所述第二上电极71和所述第二下电极72具有中部凸出部，所述中部凸出部的材质为耐烧蚀金属材质。具体地，如图1所示，电极具有中部凸出部，该中部凸出部为电极中部凸出的结构，该凸出部朝向电极管的内部。凸出部的金属采用耐烧蚀金属材料，具有良好的防热性。

在绝缘子的制造过程中，绝缘伞套8由高温硫化硅橡胶紧密包裹于第一放电管6、第二放电管7、芯棒3和导电垫块5的外部形成。将多个电阻片4、导电垫块5、第一放电管6和第二放电管7沿轴向依次排列套设在芯棒3、球头金具组件和球窝金具组件组成的内腔中，并预压紧，之后采用高温硫化硅橡胶在专门设计的模具中进行高温硫化成型。

综上所述，本发明实施例提供的防雷绝缘子具备的电阻片和具有大、中、小伞裙组合的绝缘伞套，具有良好的防雷和防冰性能；包括真空间隙和空气间隙的多内间隙结构，能够有效地平衡电场分布和具备良好的灭弧性能；内间隙结构避免了外部覆冰、暴雨和树枝异物等对于绝缘子放电稳定性的影响；多芯棒结构为电阻片的压力释放提供了足够的空间，有效地防止了电阻片爆裂对于绝缘子机械性能的影响；利用球窝金具组件和球头金具组件能够替换原有普通悬式绝缘子，且安装简便，不需像现有的加装并联线路避雷器那样改变杆塔结构，便于对现有输电线路进行改造，可大量节省配网线路建设投资。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种防雷绝缘子，其特征在于，包括至少一个具有真空间隙的第一放电管和至少一个具有空气间隙的第二放电管，所述第一放电管与所述第二放电管上下紧贴且交替设置；

所述第一放电管包括第一上电极、第一下电极、第一绝缘外壳和所述真空间隙；

所述第二放电管包括第二上电极、第二下电极、第二绝缘外壳和所述空气间隙；

所述第一下电极与所述第二上电极紧贴设置和/或所述第一上电极与所述第二下电极紧贴设置；

第一绝缘外壳为第一放电管的侧面，第一绝缘外壳与第一上电极和第一下电极之间围成的腔室形成真空间隙；第二绝缘外壳为第二放电管的侧面，第二绝缘外壳与第二上电极和第二下电极之间围成的腔室形成空气间隙。

2.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述第一放电管的真空间隙的总长度小于所述第二放电管的空气间隙的总长度。

3.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，还包括环绕所述第一放电管和所述第二放电管设置的多个芯棒，所述芯棒与所述第一放电管及所述第二放电管的轴线平行。

4.根据权利要求3所述的绝缘子，其特征在于，还包括设置在所述多个芯棒内部的导电垫块和多个电阻片，所述多个电阻片和所述导电垫块从上到下紧贴设置在所述第一放电管或所述第二放电管的上方。

5.根据权利要求4所述的绝缘子，其特征在于，还包括球窝金具组件和球头金具组件；

所述球窝金具组件贯穿所述芯棒与所述电阻片连接；

所述球头金具组件贯穿所述芯棒与所述第一放电管或所述第二放电管连接。

6.根据权利要求5所述的绝缘子，其特征在于，所述球窝金具组件包括球窝金具和上压接金具，所述球头金具组件包括球头金具和下压接金具；

所述上压接金具和所述下压接金具设置有压接插孔，所述芯棒的两端分别压接于所述上压接金具和所述下压接金具的压接插孔中。

7.根据权利要求4所述的绝缘子，其特征在于，还包括包裹于所述第一放电管、所述第二放电管、所述芯棒、所述导电垫块和所述电阻片外部的绝缘伞套，所述绝缘伞套具有多个从上至下伞径逐个减小且交错层叠的伞裙。

8.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述第一上电极、所述第一下电极、所述第二上电极和所述第二下电极具有中部凸出部，所述中部凸出部的材质为耐烧蚀金属材质。

9.根据权利要求2所述的绝缘子，其特征在于，所述第一放电管的真空间隙的总长度与所述第二放电管的空气间隙的总长度之比为1:10。