CN109786046B - 500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，其特征在于，从上到下依次包括：上单元部分、上均压环、下单元部分和下均压环；所述上均压环安装于所述下单元部分的上端，所述下均压环安装于所述下单元部分的下端，所述上单元部分包括并列的避雷器和第一子绝缘子；所述下单元部分包括并列的第二子绝缘子和第三子绝缘子；所述第二子绝缘子的上端与所述第一子绝缘子的下端连接，所述第三子绝缘子的上端与所述避雷器的下端连接。该复合绝缘子提高了500kV复合绝缘子的防雷防冰闪能力。

Description

500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子。

背景技术

近年来，随着我国社会经济和电力建设的迅速发展，500kV输电网络已成为各省公司的骨干网架，为防止线路绝缘子掉串造成线路、火灾及人身伤害等事故，近年国内电网企业对新建500kV线路采用双串结构绝缘子，对旧线路不断地通过“单改双”进行绝缘子改造；同时受输电通道紧张的限制，越来越多的500kV输电通道穿越地形复杂、气候寒冷的高寒山区，当遇有恶劣天气时，输电线路很容易发生覆冰闪络或雷击闪络而引起线路跳闸，甚至造成事故停电，威胁电网的安全和稳定运行。

目前对于覆冰闪络，通过增加绝缘子片数、长度，以及增大伞径和伞间距、丰富复合绝缘子伞形结构等方法，可以在一定程度上提高复合绝缘子覆冰闪络的电气性能；对于雷击闪络，除架设避雷线、降低杆塔接地电阻等传统措施外，近年兴起了在雷电活动剧烈、土壤电阻率高、地形复杂地区的输电线路杆塔上加装线路避雷器的方法。但这些方法都存在着防冰或防雷功能单一、需要在原有杆塔上增加新的固定装置等问题，存在架设难度大和建设成本高的缺点。目前挂网运行的线路避雷器长度远长于普通绝缘子，必须在线路杆塔塔头上安装线路避雷器安装支架，该支架必须伸出横担外数米，同时线路避雷器串联间隙无法有效固定，在风等作用下，导线、避雷器本体发生风偏、摆动后，易引起间隙距离发生变化，造成雷电、操作、工频耐受或击穿电压等电气性能参数发生改变，影响线路避雷器和线路运行之间的绝缘配合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有500kV复合绝缘子防雷性能差，现有的防雷防冰型绝缘子尚不能满足500kV线路的要求，故提出一种500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，从上到下依次包括：上单元部分、上均压环、下单元部分和下均压环；所述上均压环安装于所述下单元部分的上端，所述下均压环安装于所述下单元部分的下端，所述上单元部分包括并列的避雷器和第一子绝缘子；所述下单元部分包括并列的第二子绝缘子和第三子绝缘子；所述第二子绝缘子的上端与所述第一子绝缘子的下端连接，所述第三子绝缘子的上端与所述避雷器的下端连接。

优选地，所述第二子绝缘子或所述第三子绝缘子的干弧距离是所述上均压环的下表面与所述下均压环的上表面之间距离的1.1倍～1.2倍。

优选地，所述上均压环为双环结构，包括上下两个子均压环和连接支架，两个所述子均压环通过所述连接支架连接。

优选地，所述子均压环的长度为800mm～1200mm，宽度为400mm～600mm；两个所述子均压环之间的距离为150mm～500mm。

优选地，所述第一子绝缘子与所述避雷器之间的距离为450mm-600mm，所述第二子绝缘子与所述第三子绝缘子之间的水平距离为450mm-600mm。

优选地，所述避雷器包括避雷器绝缘套筒、避雷器芯棒和避雷器复合伞套，所述避雷器芯棒设于所述避雷器绝缘套筒内，所述避雷器复合伞套内套有所述避雷器绝缘套筒，所述避雷器芯棒上套有环型金属氧化物阀片，所述环型金属氧化物阀片的表面缠绕有玻璃纤维丝和/或布，所述避雷器绝缘套筒的顶端设有上端头，所述避雷器绝缘套筒的底端设有下端头，所述上端头和所述下端头实现所述避雷器芯棒在所述所述避雷器绝缘套筒中的密封，所述环型金属氧化物阀片与所述避雷器绝缘套筒的上端头之间设有弹簧并压紧所述环型金属氧化物阀片。

优选地，所述上端头设有用于挂在杆塔横担上的避雷器球窝金具，所述下端头设有用于与所述第三子绝缘子连接的球头金具。

优选地，所述第一子绝缘子或所述避雷器的上端与球头挂环的下端连接，所述球头挂环的上端与第一挂板连接，所述第一挂板用于与杆塔横担的双挂点连接。

优选地，所述第二子绝缘子或所述第三子绝缘子的下端与碗头挂板的上端连接，所述碗头挂板的下端与第一联板的上端连接，所述第一联板的下端与第二挂板的上端连接，所述第二挂板的下端与第二联板的上端连接，所述第二联板上安装有悬垂线夹。

优选地，所述第一子绝缘子、所述第二子绝缘子或所述第三子绝缘子具有伞径尺寸不同且交错层叠的伞裙串，相邻大伞间距为450～550mm，相邻伞间距为35～45mm。

本发明的工作原理是：将本发明的复合绝缘子安装在杆塔上，用于悬吊输电导线。当线路正常运行时，本发明的复合绝缘子充当普通绝缘子的作用，悬吊输电导线并使导线与地之间保持良好的绝缘，线路工作电压的大部分由下单元部分(其工频湿耐受电压大于510kV)承担；在雷暴天气，当雷直击于杆塔或绕击于导线时，雷电过电压使下单元部分的两端的上下均压环间隙击穿，雷电过电压施加在避雷器上，金属氧化物阀片动作，吸收冲击能量，对过电压起到钳制作用，从而保护上单元部分中的第一子绝缘子及避雷器的外绝缘不发生闪络，整支绝缘子外绝缘不发生贯穿式闪络，避免引起线路导线对铁塔横担直接放电引起跳闸、停电事故，当雷击过后，由于避雷器中金属氧化物阀片的作用，上下均压环的间隙电弧难以维持而熄灭，绝缘子恢复正常运行状态；当遭遇低温雨雪冰冻天气时，本发明提出的子绝缘子具有丰富的伞型结构和增大的伞径及伞间距，大伞裙对小伞裙能起到良好的遮蔽作用，有效地延缓伞间的冰凌桥接时间，能够起到防冰闪的作用，大幅提高了其耐受污秽、覆冰的闪络电压，大大降低冰冻天气下线路跳闸的概率。本发明提出的均压环，使第二子绝缘及第三子绝缘子表面最大电场与最小电场之比约为3.0，与500kV复合绝缘表面最大电场与最小电场之比达9.0～10.0相比较，电场均匀性得到了大幅提升。本发明提出的复合绝缘子工频湿耐受电压大于700kV，覆冰耐受电压大于510kV，操作冲击耐受电压大于1200kV。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：上单元部分为避雷器与第一子绝缘子组合、下单元部分为两子绝缘子组合构成的双II结构,遭遇雷电过电压时，雷电过电压使下单元部分的两端的上下均压环间隙击穿，雷电过电压施加在避雷器上，避雷器对过电压起到钳制作用，避雷器和上下均压环间隙承担雷电流释放作用，大幅改善了三个绝缘子周围空间的电场分布；其中的三个子绝缘子能够起到防冰闪的作用，从而提高了500kV复合绝缘子的防雷防冰闪能力。

进一步地，第二子绝缘子与第三子绝缘子的干弧距离是上均压环的下表面与下均压环的上表面之间距离的1.1倍～1.2倍，能够防止均压环间隙间雷电放电通道的电弧烧伤绝缘子伞裙，保护了子绝缘子的外绝缘性能；此外大小伞裙组合，相邻大伞间距为450～550mm，大伞对中、小伞具有有效的覆冰屏蔽效果，从而有效防止外绝缘冰凌桥接现象，能够起到防冰闪的作用，从而进一步提高了500kV复合绝缘子的防雷防冰闪能力。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1是本发明实施例中500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子的正视图。

图2是本发明实施例中500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子的左视图。

图3是本发明实施例中避雷器的结构示意图。

图4是本发明实施例中上均压环的正视图。

图5是本发明实施例中上均压环的俯视图。

图6是本发明实施例中下均压环的正视图。

图7是本发明实施例中下均压环的俯视图。

附图标记说明：

1、上均压环；11、上子均压环；12、下子均压环；13、连接支架；2、下均压环；21、子均压环；22、下均压环安装部件；31、避雷器；311、上端头；312、密封圈；313、弹簧；314、上端盖；315、连接圈；316、垫片；317、避雷器绝缘套筒；318、环型金属氧化物阀片；319、避雷器复合伞套；3110、避雷器芯棒；3111、下端盖；3112、下端头；32、第一子绝缘子；321、球头挂环；322、第一挂板；41、第二子绝缘子；42、第三子绝缘子；5、碗头挂板；6、第一联板；7、第二挂板；8、第二联板；9、悬垂线夹。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

结合图1-7，本实施例提出一种500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，从上到下依次包括：上单元部分、上均压环1、下单元部分和下均压环2；上均压环1安装于所述下单元部分的上端，下均压环2安装于所述下单元部分的下端，所述上单元部分包括并列的避雷器31和第一子绝缘子32；所述下单元部分包括并列的第二子绝缘子41和第三子绝缘子42；第二子绝缘子41的上端与第一子绝缘子32的下端连接，第三子绝缘子42的上端与避雷器31的下端连接。

该复合绝缘子可实现防雷功能、提升抗冰闪能力，其长度与现有普通绝缘子相当，满足杆塔塔窗尺寸要求，其风偏、防雷、防冰性能优于普通绝缘子，雷击后雷电放电通道只发生在均压环之间，远离绝缘子伞裙，雷击放电时电弧不会烧伤伞裙，由于存在避雷器，不会发生整串绝缘子的外绝缘表面出现雷击贯穿式闪络，其中的避雷器及各子绝缘子具有承受工作电压、过电压、避雷器动作后残压的能力，避免了雷击造成导线对杆塔直接放电闪络现象。

在上述实施例的基础上，本实施例中第二子绝缘子41和第三子绝缘子42的长度相等，第二子绝缘子41或第三子绝缘子42的干弧距离是上均压环1的下表面与下均压环2的上表面之间距离的1.1倍～1.2倍。进一步确保雷击后雷电放电通道只发生在上下均压环之间。

在上述实施例的基础上，本实施例中上均压环1为双环结构，包括上下两个子均压环(上子均压环11和下子均压环12)和连接支架13，两个所述子均压环通过连接支架13连接。

进一步地，两个子均压环优选为椭圆结构，环两端为半圆、中间为矩形，材料为铝或铝合金，中间均压环的连接支架由三根不锈钢或镀锌钢连杆组成，将上均压环固定在第二子绝缘子和第三地绝缘子上并维持子绝缘子间的间距。下均压环只含一个子均压环21，环两端为半圆、中间为矩形，材料为铝或铝合金，下均压环安装部件22由多根不锈钢或镀锌钢连杆组成，将下均压环固定在子绝缘子下部的联板上。

在上述实施例的基础上，本实施例中所述子均压环的长度为800mm～1200mm，宽度为400mm～600mm；两个所述子均压环之间的距离为150mm～500mm，有效提高了中间连接部分附近电场的均匀性；在线路正常运行时，上均压环和下均压环不仅为避雷器提供了工作电压隔离间隙，避免避雷器承受工作电压及过电压的作用；线路遭受雷击时，又能提供雷电放电通道，将雷电流通过避雷器释放到大地；同时上、下均压环大幅提升了高场强区域电场的均匀性，提高了绝缘子工作电压和操作过电压的耐受电压。

在上述实施例的基础上，本实施例中第一子绝缘子32与避雷器31之间的距离为450mm-500mm，第二子绝缘子41与第三子绝缘子42之间的水平距离为450mm-500mm。从而确保相邻的两个部件之间在电气和机械性能上保持相对独立，避免相互影响。

在上述实施例的基础上，本实施例中避雷器31包括避雷器绝缘套筒317、避雷器芯棒3110和避雷器复合伞套319，避雷器芯棒3110设于避雷器绝缘套筒317内，避雷器复合伞套319内套有避雷器绝缘套筒317，避雷器芯棒3110上套有环型金属氧化物阀片318，环型金属氧化物阀片318的表面缠绕有玻璃纤维丝，避雷器绝缘套筒317的顶端设有上端头311，避雷器绝缘套筒317的底端设有下端头3112，上端头311和下端头3112实现所述避雷器芯棒在所述避雷器绝缘套筒中的密封，环型金属氧化物阀片318与避雷器绝缘套筒317的上端头311之间设有弹簧313并压紧环型金属氧化物阀片318。玻璃纤维丝缠绕在环型金属氧化物阀片的表面，确保环型金属氧化物阀片的表面受热均匀，起到防爆作用。也可以采用布，或者布和玻璃纤维丝缠绕在环型金属氧化物阀片的表面。进一步地，上端头311上套有上端盖312，下端头3112上套有下端盖3111，端头和端盖之间设有实现密封的密封圈312。端头和端盖配合进一步确保避雷器绝缘套筒内的部件被密封。为了确保弹簧通电，在弹簧上设有导电带。相邻的环型金属氧化物阀片之间可通过设置铅垫片来增加金属氧化物电阻片的长度，实现与避雷器外绝缘长度和电场分布之间的良好匹配。

本实施例中的环型金属氧化物阀片的电位梯度为272V/mm，方波通流密度为30A/cm²。避雷器内部由绝缘材料填充，为实心结构，避雷器芯棒、自绝缘子芯棒均为环氧玻璃纤维棒，具有相同直径和性能，采用相同的球头球窝及压接工艺，伞裙均采用甲基乙烯基硅橡胶添加配合剂的高温硫化硅橡胶制成。

在上述实施例的基础上，本实施例中上端头311设有用于挂在杆塔横担上的避雷器球窝金具，下端头3112设有用于与第三子绝缘子42连接的球头金具。用于实现避雷器在杆塔横担上的安装及与第三子绝缘子的连接。

在上述实施例的基础上，本实施例中第一子绝缘子32或避雷器31的上端与球头挂环321的下端连接，球头挂环321的上端与第一挂板322连接，所述第一挂板用于与杆塔横担的双挂点连接。用于实现第一子绝缘子在杆塔横担上的安装。

在上述实施例的基础上，本实施例中第二子绝缘子41或第三子绝缘子42的下端与碗头挂板5的上端连接，碗头挂板的下端5与第一联板6的上端连接，第一联板6的下端与第二挂板7的上端连接，第二挂板7的下端与第二联板8的上端连接，第二联板8上安装有悬垂线夹9。分裂导线通过悬垂线夹、铝包带固定到第二联板上。

在上述实施例的基础上，本实施例中第一子绝缘子32、第二子绝缘子41或第三子绝缘子42具有伞径尺寸不同且交错层叠的伞裙串。其中的大伞裙对小伞裙能起到良好的遮蔽作用，有效地延缓伞间的冰凌桥接时间，大幅提高了其耐受污秽、覆冰的闪络电压，大大降低冰冻天气下线路跳闸的概率。伞裙采用大、中、小3-4种型号的伞裙组合结构，大小不同的伞裙交错设置，相邻的大伞的间距为450mm-550mm，相邻伞间距35～45mm。

该结构复合绝缘子可以和普通绝缘子可相互替换，安装简便，不需在杆塔塔头增加支架结构等支撑装置，从而节省投资，降低维护成本，实现了复合绝缘子的防雷防冰闪功能。

本发明利用避雷器、均压环间隙承担雷电流释放作用，并防止均压环间隙间雷电放电通道的电弧烧伤绝缘子伞裙，均压环、多种伞径结构的伞裙大幅改善了绝缘子周围空间的电场分布，提高了绝缘子湿闪、污闪和覆冰闪络电压，提高了线路操作冲击电压的难受能力，实现了绝缘子的防雷防冰闪功能及双串结构安装方式，降低了安装成本，避免了雷击破坏绝缘子外绝缘性能，节省了绝缘子更换费用，降低了维护成本。

其他有益效果包括：

1)具有极好的防雷性能，避免了线路雷击跳闸。

2)提高了绝缘子表面电场的均匀性和覆冰耐受电压，具有极好的综合绝缘性能。

3)与线路避雷器相比，安装简单，维护方面，能直接替代绝缘子悬挂导线。

4)满足了500kV绝缘子双串安装要求，降低了绝缘子掉串的危险，提高了运行可靠性。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (7)

1.一种500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，其特征在于，从上到下依次包括：上单元部分、上均压环、下单元部分和下均压环；所述上均压环安装于所述下单元部分的上端，所述下均压环安装于所述下单元部分的下端，所述上单元部分包括并列的避雷器和第一子绝缘子；所述下单元部分包括并列的第二子绝缘子和第三子绝缘子；所述第二子绝缘子的上端与所述第一子绝缘子的下端连接，所述第三子绝缘子的上端与所述避雷器的下端连接；所述第二子绝缘子或所述第三子绝缘子的干弧距离是所述上均压环的下表面与所述下均压环的上表面之间距离的1.1倍～1.2倍；所述第一子绝缘子与所述避雷器之间的距离为450mm-600mm，所述第二子绝缘子与所述第三子绝缘子之间的水平距离为450mm-600mm；所述第一子绝缘子、所述第二子绝缘子或所述第三子绝缘子具有伞径尺寸不同且交错层叠的伞裙串，相邻的大伞间距为450～550mm，相邻的伞间距为35～45mm。

2.根据权利要求1所述的500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，其特征在于，所述上均压环为双环结构，包括上下两个子均压环和连接支架，两个所述子均压环通过所述连接支架连接。

3.根据权利要求2所述的500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，其特征在于，所述子均压环的长度为800mm～1200mm，宽度为400mm～600mm；两个所述子均压环之间的距离为150mm～500mm。

4.根据权利要求1所述的500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，其特征在于，所述避雷器包括避雷器绝缘套筒、避雷器芯棒和避雷器复合伞套，所述避雷器芯棒设于所述避雷器绝缘套筒内，所述避雷器复合伞套内套有所述避雷器绝缘套筒，所述避雷器芯棒上套有环型金属氧化物阀片，所述环型金属氧化物阀片的表面缠绕有玻璃纤维丝和/或布，所述避雷器绝缘套筒的顶端设有上端头，所述避雷器绝缘套筒的底端设有下端头，所述上端头和所述下端头实现所述避雷器芯棒在所述避雷器绝缘套筒中的密封，所述环型金属氧化物阀片与所述避雷器绝缘套筒的上端头之间设有弹簧并压紧所述环型金属氧化物阀片。

5.根据权利要求4所述的500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，其特征在于，所述上端头设有用于挂在杆塔横担上的避雷器球窝金具，所述下端头设有用于与所述第三子绝缘子连接的球头金具。

6.根据权利要求1所述的500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，其特征在于，所述第一子绝缘子或所述避雷器的上端与球头挂环的下端连接，所述球头挂环的上端与第一挂板连接，所述第一挂板用于与杆塔横担的双挂点连接。

7.根据权利要求1所述的500kV线路防雷防冰闪复合绝缘子，其特征在于，所述第二子绝缘子或所述第三子绝缘子的下端与碗头挂板的上端连接，所述碗头挂板的下端与第一联板的上端连接，所述第一联板的下端与第二挂板的上端连接，所述第二挂板的下端与第二联板的上端连接，所述第二联板上安装有悬垂线夹。