CN1089477C - 具有导电表面涂层以防止电晕放电的绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明的导电绝缘子特征在于：包括一个绝缘子体，一个经高电阻胶合材料连到绝缘子体的金属附件，一个覆盖外露绝缘子体外表面部分的第一导电层，一个设置在埋入胶合材料中的绝缘子体至少一部分外表面上的第二导电层，以一个在第二导电层上形成的比该导电层软且将其表面覆盖的导电覆盖膜。第一导电层对第二导电层导电。本发明导电绝缘子结构简单，易于生产，且能保证高电阻率的胶合材料在电导率在高水平。

Description

具有导电表面涂层以防止电晕放电的绝缘子

本发明涉及为了支撑导线或在遮断设备中所使用的导电绝缘子。尤其是，本发明涉及到其中一个金属附件借助胶合材料连接到绝缘子体的导电绝缘子，该胶合材料具有高电阻，如普通硅酸盐水泥胶合剂。该绝缘子体具有与金属附件电连接的导电涂层。

当由于绝缘子表面污染或类似原因而出现电晕放电时，周围的无线电或电视会遭受噪声干扰。为防止这种现象，通常说的导电绝缘子已经被研制出来。在用瓷制成的导电绝缘子表面上涂以高电导率的瓷釉(以下称为导电瓷釉)，且在金属附件和导电瓷釉层之间设有导电装置，以使金属附件和导电瓷釉层之间可以流过一定量的电流。为了获得这样的电接触，至今已提出了各种结构。下面叙述一个这种导电装置的例子，该装置用在作为一种棒形绝缘子的电站支柱型绝缘子的根部。

例如，图11所示的现有技术结构是已知的。其中，应用金属喷涂方法使绝缘子体和金属附件电连接。具体说，在瓷体30的外圆周表面上形成导电瓷釉层31，且金属附件33通过导电瓷釉层31和胶合材料32固定到瓷体30的端部。在导电瓷釉层31的表面，胶合材料32的一端以及金属附件33上喷涂导电金属34，以使导电瓷釉层31和金属附件33电连接。图中标号35、36分别表示绝缘砂和绝缘膜。

再有，图12作为一个例子所示的现有技术结构是已知的，它采用了金属连接方法。具体说，在瓷体30的一个端面以及设有砂部的导电瓷釉层31上涂有导电涂料38，且导电涂料38和金属附件33通过用一个导电金属件39将它们连接而相互电连接。在这种情况下，用一个螺旋弹簧作为导电件39。

此外，尽管没有示出，通过导电胶合剂形成的结构也是已知的，其中，在瓷体和金属附件之间的胶合材料中掺入导电材料，如石墨，以保证在瓷体和金属附件之间的电连接。

但是，在图11所示的金属喷涂工艺中，含有重量百分比为94％的铅，5％(重量)的锑和1％(重量)的余料的金属喷涂材料通常被用作导电金属34。因此，令人忧虑的是，在生产绝缘子的过程中，工作人员会承受操作金属喷涂材料时由于铅Pb所造成的疾病。再有，为了防止金属34表面由于暴露在空气中造成的腐蚀，在喷涂金属后又涂上防腐蚀膜40。如上述，在生产过程中又附加了喷涂导电金属34和涂防腐蚀膜40的附加步骤，这样，加上导电金属材料(如金属喷涂材料)和防腐蚀膜的费用就增加了生产成本。

在图12所示的金属连接方法中由于胶合材料32带湿气，很可能使金属件39腐蚀，且也很可能由于腐蚀导致电导率降低。如图12所示，设置了一块海绵(Sponge)41以吸收来自胶合剂32的湿气，且在瓷体30和导电瓷釉层31表面涂以导电涂料38，以使金属件39和瓷釉层31通过金属件基露的部分相互电连接。这样的结构复杂，而且在导电绝缘子生产过程中难于组装

在导电胶合方法中，由于将石墨掺入胶合材料，胶合剂的整体强度要降低，从而就降低了绝缘子的机械强度。此外，当将石墨掺入胶合材料时，需要使得水对胶合材料的比例较大，因此就使上述胶合材料的强度进一步下降。另外，由于胶合材料包含大量水份，使得干燥收缩系数较大，以致降低了金属附件的装配强度。再有，掺入胶合材料的石墨会在埋入胶合材料中的金属附件表面上的镀锌层上产生电势。结果，由于电饰的作用使金属附件腐蚀，且由于其腐蚀引起的金属附件体积随之增加而造成的应力会使瓷开裂。

如上述，以上实施的方法会带来各种严重的问题。由此，为了解决这些问题已经考虑了一种现有技术方法，通过用高电阻的胶合材料来实现导电。即利用例如普通硅酸盐水泥(Portland cement)胶合材料(20-22％(重量)的SiO₂，3-4％(重量)的Fe₂O₅，1-2％(重量)的SO₃，4-7％(重量)的Al₂O₃和60-65％(重量)的CaO)的干-湿均衡(dry-wet equilibrium)中的湿气而形成的电导率使导电瓷釉和金属附件互相电连接。

然而，如果普通硅酸盐水泥胶合剂的干燥程度升高，胶合材料就收缩。因此在绝缘子表面上的胶合材料和导电瓷釉层之间会发生错动。因而在胶合材料和导电瓷釉层之间会形成极细微的间隙。因此，在胶合剂端部和相对的导电瓷釉层之间会形成一个大的电位差，从而在其间会发生非常严重的电晕放电。发生电晕放电就破坏了导电绝缘子的根本功能。

由于这个原因，对于实施采用普通硅酸盐水泥胶合材料的导电方法而言，还没有一种实用方法能替代传统的工艺。

考虑到现有技术存在的问题，现已完成了本发明。因此，本发明的目的是提供一种导电绝缘子，它的结构被简化，生产简单易行，且能保证高电阻胶合材料的电导率在实际可应用的水平，而不会有使暴露于胶合剂中的工作人员中毒的危险。

此外，本发明的另一个目的是提供一种导电绝缘子，它可防止在处理胶合剂过程中由于金属附件表面和胶合剂之间的化学反应而发生的腐蚀。

本发明进一步的目的是提供一种导电绝缘子，其强度得以改进。甚至当由于绝缘子体与该绝缘子体圆周表面上形成的导电涂料层之间热膨胀系数不同而不能维持绝缘子的强度时，仍呈现电导率。

为了达到上述目的，本发明的导电绝缘子的特征在于包括一个绝缘子体，以及一个通过高电阻胶合材料连接到绝缘子体上的金属附件，其中，该外露的绝缘子体外表面部分用第一导电层覆盖，在埋入胶合材料中的绝缘子体表面部分的至少一部分上设有第二导电层，在该第二导电层上形成一个比第二导电层软的导电膜，以覆盖该第二导电层的上述表面，且第一导电层与第二导电层电接触。

由于在第二导电层上形成有比该第二导电层软的导电膜，则能够减轻在该导电层和埋入胶合材料中的砂层上的高电阻胶合材料的收缩应力和机械应力的集中。进而能够防止在绝缘子表面上的普通硅酸盐水泥胶合剂和导电瓷釉层之间由于在普通硅酸盐水泥胶合剂干燥收缩后其间的错动而形成的细微间隙，结果就能保证其间的电接触，并能防止出现电晕放电。

图1是表示第一实施例的电站支柱型绝缘子根部的剖面图。

图2是表示设定一个电极因数的各种尺寸的示意图。

图3是表示实施例导电结构的方框图。

图4是表示胶合剂导电部分电阻与电晕特性之间关系的曲线图。

图5是表示胶合剂体积特定电阻和胶合剂温度之间关系的曲线图。

图6是一个解释性示图，它给出了69千伏等级的电站支柱绝缘子的各种尺寸。

图7是表示第二实施例导电结构的方框图。

图8是第二实施例的悬式绝缘子的放大的局部剖面图。

图9是第三实施例的棒形绝缘子的放大的局部剖面图。

图10是第四实施例的棒形绝缘子的放大的局部剖面图。

图11是表示通过传统金属喷涂方法获得的导电绝缘子的局部剖面图。

图12是表示通过传统金属连接方法获得的导电绝缘子的局部剖面图。

作为本发明的较佳实施例，除了上述本发明一些内容外，还包括下述特性。只要不出现矛盾，可通过选择性地组合下述特性(1)-(15)获得一种导电绝缘子，作为本发明的一个较佳实施例。

(1)在第二导电层上设置一个砂部，且第二导电层和砂部被导电膜覆盖。这样做，砂部将增大绝缘子体和金属附件间的张力，则能够增加导电绝缘子的机械强度。

(2)砂部由砂粒制成，用导电膜覆盖。这样做，持续地保证埋入胶合材料中绝缘子体部分表面处的电导率，使整个导电绝缘子的电导率增加。

(3)上述第二导电层至少是接近外露的胶合材料的表面部分设置。由于水滴、污秽等很可能附着在胶合材料外露的部位，则电流很可能通过水滴污秽等在绝缘子体上的导电层与金属之间流动。结果，在该部位的导电层很可能被破坏。但是，当第二导电层至少是接近外露的胶合材料表面部分设置时，该导电层受到第二导电层的保护，以防止导电层被破坏。

(4)上述第二导电层至少是围绕着埋入胶合材料中的绝缘子体的基本上完全水平的表面部分设置。这样做，绝缘子体和金属附件至少是通过埋入上述胶合材料内的绝缘子体的那部分基本完全水平的表面相互电连接，则可增加整个导电绝缘子的电导率。

(5)上述导电膜具有抗碱特性。由于胶合材料包含碱离子，通过赋予导电电膜抗碱性能，使导电膜的寿命，进而导电层及导电绝缘子的寿命都能延长。

(6)在埋入胶合材料内的金属附件表面上形成一层绝缘层。这样做，能够防止在处理胶合剂的过程中，由于金属附件表面与胶合剂之间的化学反应而发生的腐蚀，因此防止金属附件的剥蚀。如下述，绝缘膜的厚度最好不大于20微米。这样做，通过静电耦合能提高绝缘膜的电流流通能力。

(7)在绝缘体上形成头部和凹部，且上述金属附件包括一个围绕着该头部固定的帽状金属附件和固定入该凹部的针状金属附件。本发明有利适用于具有这种结构的导电绝缘子，如悬式绝缘子。

(8)在埋入胶合材料的绝缘子体的上述头部表面上和上述第二导电层上，以及没有第二导电层的头部表面上设有绝缘瓷釉层。由于绝缘瓷釉层的热膨胀系数比绝缘子体小，因此通过绝缘瓷釉层将压力施加于绝缘子体表面。从而能够保持绝缘子特定的强度。如下述，绝缘层的热膨胀系数最好比绝缘子体小0.1％到0.15％。

(9)在上述绝缘瓷釉层表面上形成导电膜，且该导电膜覆盖该绝缘瓷釉层，并与第二导电层电连接。这样做，能借助绝缘瓷釉层保持绝缘子的强度，且借助导电膜提高电导率。

(10)上述头部为圆柱形，在上述帽状金属附件下端部的内圆周边上形成一个笔直部分，该笔直部分基本上平行于绝缘子体的外圆周边延伸，且在该笔直部分相对的绝缘子体表面上形成一个导电颗粒层。这样做，能够降低在金属附件14的一部分中电流的密度(该部分很可能承受集中的电流)以及接近胶合剂表面的电流密度，由此可有效地防止电晕放电。再有，由于帽状金属附件的笔直部分20平行于绝缘子体的圆柱表面沿伸，则由于绝缘子体上的机械负载产生的应力就不会集中于导电瓷釉颗粒层。因此就能防止绝缘子机械强度降低，从而保持绝缘子的强度。如下述，最好是在绝缘子体内圆周表面与胶合材料之间的交界面部分形成导电颗粒层。这样做能够减弱可能产生电流集中部分的电场，以防止发生电晕放电。

(11)导电膜表面的电阻率比绝缘体上的导电层小。这样做，进入导电覆盖膜的电流被分散开，且在导电覆盖膜中比在导电层中要分散得快。因此可以减轻电流的集中，且可以减弱在金属附件与导电覆盖膜之间的电场。结果可以提高在绝缘子体上导电层与金属附件之间的导电率。

(12)上述导电层表面的电阻率为15至50兆欧，且导电颗粒层的电阻率和导电覆盖层的电阻率分别定为0.5至3兆欧和不大于10千欧。这样做，能借助第(10)部分中所述的优选结构有效地减轻电流的集中及降低电流密度，并防止接近胶合剂表面处的电晕放电。

(13)上述导电绝缘子为一个棒形导电绝缘子。本发明用于诸如具有这样结构的棒形绝缘子的导电绝缘子是有利的。这里“棒形绝缘子”是指电站支柱、线路支柱和尺寸长的绝缘子。

(14)在棒形绝缘子中，上述导电层表面的电阻率定为10至30兆欧，且导电颗粒层的电阻率和导电覆盖膜的电阻率分别定为0.5至3兆欧和不大于10千欧。这样做就能在棒形绝缘子中实现第(11)部分中提到的功能和作用。

(15)金属附件为一个端部封闭的结构，且在对应于金属附件封闭端部的绝缘子体的端部表面上，设置一个绝缘层。当在对应于金属附件封闭端部的绝缘子体的表面上加以导电覆盖膜时，在组装过程中，有可能由于在金属附件与绝缘子体上的导电覆盖膜表面之间的摩擦使金属附件表面上的绝缘膜破裂。在这种情况下，就会在导电覆盖层内导电材料与金属附件表面之间产生电势，结果使金属附件生锈(氧化)。通过在对应于金属附件封闭端部的绝缘子体端部的表面上设置绝缘层能够避免这种现象。可以在金属附件的封闭端部与对应于该金属附件封闭端部的绝缘子体表面之间设置一个绝缘部件，以代替绝缘层。

下面解释本发明具体的实施例。

下面参考图1至6，考虑根部，通过举例来说明第一个实施例。在该实施例中，本发明的导电绝缘子在一个整体导电的电站支柱绝缘子上得到实施。该绝缘子在下边称为“导电绝缘子”。

围绕着瓷制的圆柱状绝缘子体1的外圆周表面，整体形成有多级的多个环状伞裙部，且金属附件2固定到绝缘子体1的相对端，以构成绝缘子整体。

围绕着绝缘子体1的整个圆周表面不包括相对端表面，形成一个导电瓷釉层3。围绕着绝缘子体1端部的外圆周表面，形成一个由大量导电瓷釉颗粒4a制成的砂部4。该导电瓷釉颗粒4是通过将导电瓷釉材料涂到各砂粒的外圆周表面形成的。用该方法，就保证了在由砂部4和导电瓷釉层3覆盖的绝缘子体1表面处的电接触。由瓷釉层3覆盖的绝缘子体1表面的电阻率定为不大于30兆欧，且砂粒表面的电阻率定为3兆欧。

通过在由砂部4覆盖的绝缘子体1端部表面上以及导电瓷釉层3上和绝缘子体1端面上涂敷，就形成了由导电软沥青涂料制的导电覆盖膜5。该导电沥青涂料是一种采用沥青(pitch)、柏油(asphalt)或类似物液体涂料，有包含石墨，以使其具有电导率。

涂敷这样一层导电软覆盖膜，是要减轻普通硅酸盐水泥胶合剂7的收缩应力和机械应力的集中，该胶合剂有如下边提到的在砂部上的高电阻胶合材料，并借助使电流通过导电瓷釉层3平稳地流进流出防止电场集中，以及防止导电瓷釉层3开裂。在该实施例中，导电覆盖膜5的表面电阻率不大于4千欧，而厚度为25微米。

通过喷涂，在金属附件2的内侧形成一个含沥青绝缘涂料的绝缘涂料层6，作为绝缘覆盖膜。在金属配件2内侧的该层，实际上在处理胶合剂过程中将金属附件2表面内的锌与胶合剂7隔断，则可防止在胶合剂7和金属附件2之间的化学反应。这样一种在相关技术领域中已知的含沥青的料是可用的。

这个绝缘涂料层6需要允许一定大小的电流流过。如果覆盖膜层6没有针孔，由于静电耦合会有少量电流流过，但不会有大量电流流过。再有，如果膜厚不小于50微米，就被认为静电耦合导电被切断，且不能实现导电。因此，为了提高电流，最好是层6厚度小于50微米并尽可能薄，且要有针孔。在该实施例中，如上述由于通过喷涂含沥青绝缘涂料形成层6，则形成了大量针孔(未示出)。

在上述实施例中，层6的厚度约为5微米。金属附件2借助普通硅酸盐水泥胶合剂7与相对的绝缘子体1端部固定啮合在一起。导电涂料层5通过胶合剂7的端面突出来。该层5突出的长度最好在约0.5至10毫米范围内，以2至8毫米为佳。导电覆盖层可沿其内侧下部表面与金属附件直接接触。在这种情况下，最好在它们之间置入一个绝缘隔离物，如硬塞(hard cork)。

下边详细叙述上述提到的导电绝缘子的导电结构。

如图3所示，来自自由电子导电的金属附件2的电流，通过绝缘涂料层6，离子流导电的普通硅酸盐水泥胶合剂7和自由电子导电的导电涂料5，被引至自由电子导电的砂部4及导电瓷釉层3，其绝缘涂料层6实现离子流传导和静态电耦合导电)以及非常局部地实现绝缘膜破裂传导)。另一方面，电流以与上述相反的方向从导电瓷釉层3流来。导电涂料层(覆盖膜)5位于砂部4导电涂料层3与普通硅酸盐水泥胶合剂7之间。因此，由于从导电瓷釉层3和砂部4流至普通硅酸盐水泥胶合剂7的大部分电流都通过该导电膜流动则会发生自由电子传导，以提高导电性能，电流通过导电瓷釉层3流至另外一个金属附件。

下边，借助上述实施例的导电绝缘子检验在胶合剂电阻与电晕放电特性之间的关系。在图2示的降压电路中，测量胶合剂上的电压降，将其转换为一个电阻，在该测量电路中，25是一个变压器，且26和27分别是一个电流表和一个电压表。

图4表示由于电晕放电的原因，噪音电平为-4.5db时流过胶合剂的电流和胶合剂电阻的关系曲线，以将电晕放电造成的噪音电平抑制到-4.5分贝(db)或更小。在该图中，阴影部分为噪音电平不大于-4.5分贝的区域。

结果如图4曲线所示，在一个如下所述的实际使用环境中，导电绝缘子胶合剂的最大允许电阻能设定为0.3兆欧，由于上述导电部分的电阻X用X＝Y/Z表达，其中Y为胶合剂的体积电阻率，而Z为一个电极因数(如下所限定的)，则满足导电部分电阻率X＝Y/Z≤0.3兆欧的气候条件的范围就能是导电绝缘子能够应用的区域。当在这个范围由使用本发明的绝缘子时，就能够将发生电晕放电抑制到大约-4.5分贝的背景水平，结果就可以解决由于电晕放电造成的问题。

根据如下所述的导电绝缘子的各个尺寸，设定电极因数。尤其是，电极因数Z等于A/I，其中l＝导体长度，A＝导体面积。利用电极因数Z计算电阻R，其中R＝ρ/z，ρ为电阻率。

如图2所示，绝缘子体1的柱体直径为“a”，包括砂部4的绝缘子体1的直径“b”，金属附件的内直径“d”，金属附件的深度“f”以及上部胶合剂的最大厚度“g”。

绝缘子体1的平均直径“c”为c＝(a+b)/2，金属附件的平均内径“e”为e＝(d+i)/2，且其侧面胶合剂部分与电极相对深度“h”为h＝f-g。

平均侧面电接触面积“S1”由S1＝π((c+e)/2)h表达。在电极绝缘子和金属附件之间的距离为L1＝(e-c)/2，而电极因数Z的侧面积因数“j”为j＝S1/L1。

端面电极的下部电接触面积“S2”为S2＝πc²/4，电极之间的距离“L2”为L2＝g，且端面电极的下部面积系数“K”为K＝S2/L2。

因此，本发明导电绝缘子的总电极因数“z”用z＝j+k表示。

图5中的曲线示出了该实施例中在干/湿均衡条件下普通硅酸盐水泥胶合剂7的体积电阻率。该试验是在无降雨绝对湿度为7.5克/立方米下进行的。例如，沙特阿拉伯的沙漠地区是条件恶劣的地区，在该地区内本发明的导电绝缘子被实际应用。过去的资料表明，该地区的气候条件为：年平均温度25℃而绝对湿度为10克/立方米，无降雨，鉴于年平均温度为20℃，就足以估量在一般年干燥条件下的温度为45℃，且绝对湿度为10克/立方米。如果将这种条件用到图5的曲线，就可看到，在该干燥条件下，胶合剂的体积电阻率为12兆欧·厘米或更低。根据这条曲线，由于绝对湿度为7.5克/立方米时的体积电阻率为12兆欧·厘米或更低，则在潮湿条件为10克/立方米时之体积电阻率自然不会大于12兆欧·厘米。

假设上述结构的导电绝缘子的各个尺寸为图6的表中所示，并且作为导电绝缘子用于69千伏等级的输电线上。这种69千伏等级的导电绝缘子的电极因数低。当将这些数据用于上述公式中去确定电极因数时，胶合剂导电部分的电极因数为Z＝407厘米，如该表中所示。因此，甚至在沙特阿拉伯的气候条件下，导电部分的电阻率为Y/Z＝12(兆欧·厘米)/407(厘米)＝0.06(兆欧)＝X＜0.3(兆欧)。从上述试验可看出，如果X＝Y/Z≤0.3(兆欧)，就能抑制电晕放电的发生。

就是说，沙特阿拉伯这样对绝缘子实际使用条件恶劣的沙漠地区即属于能够使用低电极因数的69千伏等级电站支柱导电绝缘子的地区。换言之，根据该实施例的导电绝缘子，绝缘子体1的表面用导电砂部4和导电瓷釉层3覆盖，且然后用含沥青的导电涂料层5与导电层覆盖。因此，能提高胶合剂的导电性能，且能实际采用带普通硅酸盐水泥胶合材料的导电方法。

下边，参考图7和8详细介绍第二个实施例，该实施例中，本发明的导电绝缘子在一个悬式绝缘子(下称“导电绝缘子”)中得到实施。

如图8中所示，通过使用绝缘瓷釉在埋入胶合材料16中的绝缘子体10部分表面上形成绝缘瓷釉层15a。在绝缘子体10的圆柱形头部10c处的绝缘瓷釉层15a上设有砂部12。在砂部12和绝缘瓷釉层15a上形成导电涂料层13，且层13与导电颗粒层21和导电瓷釉层11电接触。

在帽状金属附件14的下端部内圆周表面处形成一个笔直部分20，使该笔直部分平行于绝缘子体10的头部10c延伸，其延伸从施加最大负载的头部10c的表面部位至接近金属附件一个表面部位。形成导电瓷釉层11，该伞裙部10a至与帽状金属附件14笔直部分20相对的部分将绝缘子体10覆盖。在绝缘子体上的导电瓷釉层11的表面电阻率为20兆欧。

形成导电颗粒层(导电瓷釉层)21，以覆盖绝缘子体10头部处圆周表面的下端部，该层21相应于帽状金属附件14的笔直部分20，该层21的表面电阻率为0.5至3兆欧，且其电导率令人满意。因此，该导电颗粒层21减弱了在很可能出现电流集中部位处的电场，且抑制那里发生电晕放电。沿帽状金属附件14的一个内圆周表面形成绝缘瓷釉层15。

另一方面，绝缘瓷釉层15，砂部12和导电涂料层13也设在绝缘子体10头部10c的内圆周表面处，且导电颗粒层21设在头部10c内圆周表面的下部。

下边详细叙述上述构成的导电绝缘子的导电结构。

例如如图7所示，来自绝缘子上部针状金属附件的电流，通过自由电子导电帽状金属附件14、产生离子流传导和静态耦合导电传导(以及十分局部地产生绝缘膜破裂传导)的绝缘涂料层15，离子电流传导胶合剂16以及自由电子导电涂料层13，流到自由电子导电颗粒层21。尽管绝缘涂料层15是绝缘的，但基于离子传导和静电耦合传导，通过许多针孔允许电流流过。在本实施例中，甚至在通过1毫安电流的情况下也不会产生电晕。在正常使用时，通过胶合材料的电流密度约为0.6毫安。

电流从导电颗粒层21导电瓷釉层11、导电颗粒层21、导电涂料层13、胶合材料18、绝缘涂料层15流到自由电子导电针状金属附件17，然后，例如流到绝缘子的下部帽状金属附件14。另一方面，从绝缘子下部帽状金属附件14流出的电流，以与所述相反方向流到上部针状金属附件17。

由于导电涂料层13设在导电颗粒层21和胶合材料16之间，就保证了来自导电颗粒层21一侧的自由电子传导，因而就提高了导电颗粒层21导电部分的导电性能。

如图1和2所示一样，砂部12可以是导电的。

在本实施例的导电绝缘子中，胶合剂导电部分的电阻可以按上述第一实施例相同的方式考虑。因此，可应用的范围是满足X-Y/Z≤0.3兆欧的范围。在该实施例中，帽状金属附件14侧面的电极因数为Z1＝S1/L1，其中，埋在胶合材料16中的头部10c的表面积为S1，而在帽状金属附件14内圆周表面与头部10c之间的平均距离为L1。再有，针状金属附件17侧面的电极因数为Z2＝S2/L2，其中，埋在胶合材料18中的针状附件17的表面积为S2。而在针状附件17和针接收凹部10d之间的平均距离为L2。

在实施例的导电绝缘子的电极因数Z由Z1或者Z2确定，二者总有一个较小。一般说，针状金属附件17的电极因数Z2较小。就是说，当在一个悬式绝缘子中实施本实施例的导电绝缘子，且该悬式绝缘子的尺寸呈现的电极因数Z能满足X＝Y/Z2≤0.3兆欧时，该悬式绝缘子实际上是耐用的。

在该实施例中，笔直部分设在帽状金属附件14下端部的内圆周处，且具有良好电导率的导电瓷釉颗粒层21设在与笔直部分20相对的绝缘子体10的每个外圆周表面和内圆周表面处。因此，就能降低在很可能出现电流集中的金属附件14、17的部位的电流密度，且能有效地防止发生电晕。另外，由于绝缘子的拉力负载不作用于帽状金属附件14的笔直部分20上，就可防止绝缘子机械强度降低，且保持绝缘子的强度。

另一方面，根据悬式绝缘子，由于绝缘子体由铝基底陶瓷制成，绝缘子体与围绕着绝缘子体圆周表面形成的导电瓷釉层之间在650℃下热膨胀系数的差值小于0.1％到0.15％的范围。因而，压应力就不由导电瓷釉层施加到绝缘子体表面。但是，根据本实施例，通过围绕着绝缘子体圆周表面形成的绝缘瓷釉层15a，一定的压缩应力施加在绝缘子体10头部10c的圆周表面。此外，在绝缘瓷釉层15a和绝缘子体之间热膨胀系数的差值定在0.1％-0.15％范围内，结果可保持绝缘子的强度。

关于导电机构，由于设置了导电涂料层13和导电颗粒层21，即使一段时间后导电涂料层13退化，通过导电颗粒导21仍能实现足够的导电。再有，在悬式绝缘子情况下，即使伞裙部10a破裂，帽部10c也会与帽状金属附件14和针状金属附件17整体维持在一起，所以能提高绝缘子的可靠性。

下边，参考图9详细介绍在一个由棒形绝缘子制成的电站支柱绝缘子中实施本发明的第三个实施例。

如图9所示，在绝缘子体1的圆周表面上形成一个导电瓷釉层3，且该瓷釉层3的表面的电阻率为20兆欧。在导电瓷釉层3上设有绝缘砂部4。在该砂部4的砂颗粒4b表面上形成一个覆盖层8，且该覆盖层8的表面电阻率为0.5到3兆欧。在具有覆盖层8的砂部的表面上，形成一个由含沥青的导电涂料制成的导电涂料层5，且该涂料层5的表面电阻率不大于10千欧。另外，在金属附件2的内圆周表面上设置一个绝缘涂料层6。

在这个实施例中，在绝缘子体1的整个圆周表面上设置导电瓷釉层3，且该导电瓷釉层3在650℃下的热膨胀系数比构成绝缘子体的白硅石基底体的热膨胀系数小0.1％到0.15％。因此，取决于上述热膨胀系数差值，压应力通过导电瓷釉层3施加到绝缘子体1上，则能够保持绝缘子体1的强度。另外，通过三个导电层，即导电瓷釉层3、在砂颗粒4b表面上的覆盖层8以及导电涂料层5保证电流通过。结果就能防止由于电流集中发生电晕放电。

下边，参考图10解释在一个棒形绝缘子的电站支柱绝缘子中实施本发明的第四个实施例。在该实施例中，将仅叙述与上述第一实施例中那些区别部分。

如图10所示，在绝缘子体1的底部(或顶部)上形成一个含沥青绝缘涂料的绝缘瓷釉层6a，且该层6a的端部覆盖设在绝缘子体1的圆周表面上的导电涂料层5的端部。因此，在绝缘子体1的底部上未设置导电涂料层5。

在此实施例中，在绝缘子体1底部的表面上设置绝缘瓷釉层6a。因此，能够防止金属附件2由于在导电涂料层5中含有的石墨和绝缘子体1底部的金属附件2之间的接触导致的电解腐蚀而被腐蚀。在金属附件2内表面上设置一个绝缘涂料层6，且在该层6中有许多针孔。因此，能保证在金属附件2和在绝缘子体1表面上导电瓷釉层5之间的导电。

本发明能够如下述修改。

(A)本发明能够实施作为支撑输电线的铁塔上装设的线路支柱绝缘子等。

(B)在第二个实施例中，导电瓷釉层11能够形成直到出现导电瓷釉颗粒层21的部位，同时略去这个导电瓷釉颗粒层21。

根据本发明的导电绝缘子，适用于电站支柱，线路支柱，和棒形绝缘子(长棒形绝缘子)以及悬式绝缘子，且适用于支撑输电线。本导电绝缘子能减轻电流的集中及降低电流密度，且有效地防止电晕放电。

Claims (22)

1.一种导电绝缘子，包括：

一个绝缘子体，

一个通过胶合材料连接到绝缘子体的金属附件，使该绝缘子体的一部分埋入胶合材料中，所述胶合材料通过离子传导而导电，

一个具有覆盖绝缘子体的暴露外表面部分的第一部分和一个设在埋入胶合材料中的绝缘子体的至少一部分表面上的第二部分的导电层，以及

一个在导电层的第二部分上形成的导电覆盖膜，该导电覆盖膜比导电层的第二部分软。

2.权利要求1所述的导电绝缘子，其中，导电层的第二部分包括沙粒，且该导电层的第二部分和砂粒由导电覆盖膜覆盖。

3.权利要求2所述的导电绝缘子，其中所述沙粒是导电的。

4.权利要求1所述的导电绝缘子，其中，导电层的第二部分围绕着埋入胶合材料中的绝缘子体的几乎整个周面延伸。

5.权利要求1至3之任一项中所述的导电绝缘子，其中，导电膜具有碱性。

6.权利要求1至3中之任一项中所述的导电绝缘子，其中，在埋入胶合材料中的金属附件表面上形成绝缘膜。

7.权利要求1中所述的导电绝缘子，其中，绝缘子体包括头部和凹部，且金属附件包括一个围绕着头部装设的帽状金属部件和装设进入凹部的针状金属部件。

8.权利要求7中所述的导电绝缘子，其中，导电层的所述第二部分形成于绝缘瓷釉层上，绝缘瓷釉层设置绝缘子体头部表面上。

9.权利要求8所述的导电绝缘子，其中，在绝缘瓷釉层表面和导电层的第二部分的表面上形成导电覆盖膜，该导电覆盖膜与导电层的第二部分电接触。

10.权利要求7所述的导电绝缘子，其中，头部为圆柱形，帽状金属部件包括沿帽状金属部件的下端部的内圆周形成的笔直部分，使该笔直部分基本上平行于绝缘子体的外圆周部分延伸，所述导电层的第二部分包括在与该笔直部分相对的绝缘子体上形成的导电颗粒层。

11.前述权利要求之任一项中所述的导电绝缘子，其中，导电层表面的电阻率比上述导电覆盖膜的电阻率小。

12.权利要求7所述的导电绝缘子，其中，导电层的第一部分的表面电阻率为15至50兆欧，且导电层的第二部分及导电覆盖膜的表面电阻率分别为0.5至3兆欧和不大于10千欧。

13.权利要求1至4之任一项中所述的导电绝缘子，其中，导电绝缘子为棒形。

14.权利要求5所述的导电绝缘子，其中，导电绝缘子为棒形。

15.权利要求6所述的导电绝缘子，其中，导电绝缘子为棒形。

16.根据权利要求1所述的导电绝缘子，其中，导电层的第一部分的表面电阻率为10至30兆欧，导电层的第二部分和导电覆盖膜的表面电阻率分别为0.5至3兆欧和不大于10千欧。

17.权利要求1至4和7至12和16之任一项中所述的导电绝缘子，其中，金属附件具有一个封闭的端部，且在与金属附件封闭端部相对的绝缘子体表面上设有一个绝缘层。

18.权利要求5所述的导电绝缘子，其中，金属附件具有一个封闭的端部，且在与金属附件封闭端部相对的绝缘子体表面上设有一个绝缘层。

19.权利要求6所述的导电绝缘子，其中，金属附件具有一个封闭的端部，且在与金属附件封闭端部相对的绝缘子体表面上设有一个绝缘层。

20.权利要求13所述的导电绝缘子，其中，金属附件具有一个封闭的端部，且在与金属附件封闭端部相对的绝缘子体表面上设有一个绝缘层。

21.权利要求14所述的导电绝缘子，其中，金属附件具有一个封闭的端部，且在与金属附件封闭端部相对的绝缘子体表面上设有一个绝缘层。

22.权利要求15所述的导电绝缘子，其中，金属附件具有一个封闭的端部，且在与金属附件封闭端部相对的绝缘子体表面上设有一个绝缘层。

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