CN107680755A - 极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，包括绝缘芯棒，绝缘芯棒外面包覆有外绝缘伞裙护套，绝缘芯棒两端与外绝缘伞裙护套之间分别通过上金具附件和下金具附件固定连接，绝缘芯棒由内到外由三层结构构成，位于最内部的是拉挤内芯，拉挤内芯外层是缠绕层，缠绕层外面是编织网，本发明解决了现有技术中存在的绝缘子在极端气象条件下拉伸、弯曲强度不足且体积、重量大的问题。
Description
技术领域
本发明属于铁路接触网用棒形复合绝缘子技术领域，具体涉及一种极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子。
背景技术
近几年来，由于我国电气化铁路的高速发展，列车速度由过去的120km/h提高到现在的350km/h及以上，截至2016年底，全国铁路营业里程达12.4万公里，其中高速铁路2.2万公里以上，我国已成为世界上高速铁路建设运营规模最大、技术最全面、管理经验丰富的国家。尤其是近几年我国的铁路特别是电气化铁路在长期内将保持较高的建设速度(如新的“八纵八横”高铁规划、铁路助力“一带一路”建设等等)。随着2017年6月26日，“复兴号”的开通试运行，行车速度不断的提升，也使得接触网的张力不断地增加，从而使得绝缘子所受的弯曲力、拉伸力也在不断增加，这就必然对接触网用棒形绝缘子的技术性能和安全可靠性提出了更高的设计要求，尤其是对其机械抗拉、抗弯强度的要求。目前现有标准TB/T3199.1-2008和TB/T3199.2-2008中规定，抗弯强度8-16kN、抗拉强度80-120kN。由于一些特殊的铁路线路、其极端的气象条件对电气化铁路接触网用棒形绝缘子有更高的要求，且现有运行线路京沪高铁、沪昆高铁等已提出20kN、25kN的抗弯强度要求、140kN、150kN的抗拉强度要求，相关行业标准也在修订中。
目前现有电气化铁路接触网用棒形瓷绝缘子，国内各电瓷绝缘子制造厂家均采用铝质高强度瓷材料制造，其产品单只重量本身已经很重，若要满足20kN、25kN产品强度要求，必须要增加瓷棒直径才能满足相应的机械强度要求，势必使产品更笨重、搬运安装维修更困难。另外，在瓷绝缘子生产过程中，因为原材料发生变化或人为工艺波动而导致产品的拉伸强度、弯曲强度存在分散性。故给高速电气化铁路的运行带来了严重的安全隐患。
现有的棒形复合绝缘子(特指：内环氧玻璃纤维引拔棒、外硅橡胶伞裙护套)，因其体积小、重量轻、憎水性优、耐污性能好、机械强度高等特点，已占国网公司绝缘子市场占有量的55％，同时电气化铁路接触网也在大范围的使用。电气化铁路接触网用棒形复合绝缘子用内环氧玻璃纤维引拔棒采用大量的无碱玻璃纤维沿轴线平行排列、真空浸渍树脂在专用的模具上以“引拔成型”工艺连续加热固化形成的。其抗拉强度≥1100Mpa,抗弯强度相对抗拉强度较低，若要满足更高的抗弯强度要求(20kN、25kN)，内环氧玻璃纤维引拔棒直径也要相应的增加。这样使得整个棒形复合绝缘子的体积增大、重量增大及成本也会相应增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，解决了现有技术中存在的绝缘子在极端气象条件下拉伸、弯曲强度不足且体积、重量大的问题。
本发明所采用的技术方案是，极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，包括绝缘芯棒，绝缘芯棒外面包覆有外绝缘伞裙护套，绝缘芯棒两端与外绝缘伞裙护套之间分别通过上金具附件和下金具附件固定连接。
本发明的特点还在于，
绝缘芯棒由内到外由三层结构构成，位于最内部的是拉挤内芯，拉挤内芯外层是缠绕层，缠绕层外面是编织网。
拉挤内芯、缠绕层以及编织网均为玻璃纤维层。
拉挤内芯为轴向玻璃纤维构成。
缠绕层为径向玻璃纤维构成。
外绝缘伞裙护套侧面为若干垂直设置的硅橡胶凸起。
上金具附件为双夹箍管金具。
下金具附件为支撑单耳金具。
本发明的有益效果是，以绝缘芯棒作为内芯棒的极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，具有良好的耐压性能、高的机械弯曲强度和机械拉伸强度。克服和解决了在极端气象条件下，不管是瓷绝缘子还是复合绝缘子在不增加棒芯直径的情况下，不满足高机械弯曲强度(20kN、25kN)、高机械拉伸强度的问题。
附图说明
图1是本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子中棒形柱式复合绝缘子结构示意图；
图2是本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子中绝缘芯棒结构示意图；
图3是本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子中绝缘方式为双重绝缘的棒形柱式复合绝缘子实施例结构图；
图4是本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子中棒形支柱复合绝缘子实施例结构示意图；
图5是本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子中棒形横担复合绝缘子实施例结构示意图。
图中，1.上金具附件，2.绝缘芯棒，3.外绝缘伞裙护套，4.下金具附件，5.拉挤内芯，6.缠绕层，7.编织网，8.绝缘环，9.上法兰，10.下法兰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，结构如图1所示，包括绝缘芯棒2，绝缘芯棒2外面包覆有外绝缘伞裙护套3，绝缘芯棒2两端与外绝缘伞裙护套3之间分别通过上金具附件1和下金具附件4固定连接。
如图2所示，绝缘芯棒2由内到外由三层结构构成，位于最内部的是拉挤内芯5，拉挤内芯5外层是缠绕层6，缠绕层6外面是编织网7。
拉挤内芯5、缠绕层6以及编织网7均为玻璃纤维层。
拉挤内芯5为轴向玻璃纤维构成。
缠绕层6为径向玻璃纤维构成。
外绝缘伞裙护套3侧面为若干垂直设置的硅橡胶凸起。
上金具附件1为双夹箍管金具。
下金具附件4为支撑单耳金具。
其中高强度内绝缘芯棒2与上金具附件1(双夹箍管金具)和下金具附件4(支撑单耳金具)分别通过压接的方式连接。外绝缘伞裙护套3通过注射成型工艺包覆于高强度内绝缘芯棒2及上金具附件1(双夹箍管金具)和下金具附件4(支撑单耳金具)上。
本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，额定工作电压为25kV，额定机械弯曲破坏负荷为20kN、25kN，额定机械拉伸破坏负荷为150kN、170kN，最小机械低温弯曲破坏负荷为18kN、23kN，最小机械低温拉伸破坏负荷为135kN、153kN，雷电冲击耐受电压310kV，工频干/湿耐受电压(1min)190/150kV，整体产品的最小爬电距离大于1800mm。
极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其机械强度主要由高强度绝缘芯棒2承受，绝缘芯棒2采用无碱玻璃纤维浸渍树脂胶料在专用的模具上，按照一定的辅层设计理论，以“拉挤-缠绕-编织”的成型工艺制成，其既有轴向玻璃纤维，径向玻璃纤维，还有玻璃纤维编织网；既可承受弯曲强度又可承受拉伸强度。
按照本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子的工艺生产的高强度绝缘芯棒2，用在极端气象条件下的电气化铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子上，其整体产品的机械性能如表1所示：
表1为实施例电气化铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子性能参数
本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，图3是本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子中绝缘芯棒2的第二种实施例，第二种实施方式与本申请中图1实施方式大体上相同，其不同之处在于绝缘子的绝缘方式为双重绝缘；图4是本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子棒形支柱复合绝缘子实施例结构示意图，其中采用上法兰9和下法兰10固定安装；图5是本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子中棒形横担复合绝缘子实施例结构示意图。
本发明极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，采用高性能的生产原材料，选择先进的制造工艺，具备优异的机械强度。具体为：高强度绝缘芯棒2采用无碱玻璃纤维浸渍树脂胶料在专用的模具上，按照一定的辅层设计理论，以“拉挤-缠绕-编织”的成型工艺制成，其既有轴向玻璃纤维，径向玻璃纤维，还有玻璃纤维编织网；既可承受弯曲强度又可承受拉伸强度；以其作为内绝缘芯棒制成的电气化铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，具有良好的耐压性能、高的机械弯曲强度和机械拉伸强度。克服和解决了在极端气象条件下，不管是瓷绝缘子还是复合绝缘子在不增加棒芯直径的情况下，不满足高机械弯曲强度(20kN、25kN)、高机械拉伸强度的问题，避免了瓷绝缘子机械强度分散性大的弊端，确保了电气化铁路接触网的绝对安全运行。同时与同规格尺寸棒芯的棒形绝缘子比较，经济适用，有效的节约了成本；也增加了可靠性，设计裕度大大提高，是一种高机械强度的电气化铁路接触网用棒形复合绝缘子，适用于各种极端恶劣的环境。
Claims (8)
1.极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其特征在于，包括绝缘芯棒(2)，绝缘芯棒(2)外面包覆有外绝缘伞裙护套(3)，绝缘芯棒(2)两端与外绝缘伞裙护套(3)之间分别通过上金具附件(1)和下金具附件(4)固定连接。
2.根据权利要求1所述的极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其特征在于，所述绝缘芯棒(2)由内到外由三层结构构成，位于最内部的是拉挤内芯(5)，拉挤内芯(5)外层是缠绕层(6)，缠绕层(6)外面是编织网(7)。
3.根据权利要求2所述的极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其特征在于，所述拉挤内芯(5)、缠绕层(6)以及编织网(7)均为玻璃纤维层。
4.根据权利要求3所述的极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其特征在于，所述拉挤内芯(5)为轴向玻璃纤维构成。
5.根据权利要求3所述的极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其特征在于，所述缠绕层(6)为径向玻璃纤维构成。
6.根据权利要求1所述的极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其特征在于，所述外绝缘伞裙护套(3)侧面为若干垂直设置的硅橡胶凸起。
7.根据权利要求1所述的极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其特征在于，所述上金具附件(1)为双夹箍管金具。
8.根据权利要求1所述的极端气象条件下铁路接触网用高强度棒形复合绝缘子，其特征在于，所述下金具附件(4)为支撑单耳金具。
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