CN112530645A - 一种空心复合绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空心复合绝缘子，这种空心复合绝缘子由绝缘芯棒、端头法兰、伞套组成，绝缘芯棒包括瓷芯体以及玻璃钢内衬，瓷芯体成型于玻璃钢内衬的外侧，并与玻璃钢内衬的内侧衬装有真空胶浸纤维层和SMC复合材料层；伞套成型于所述绝缘芯棒的外柱面，包括交错设置有复合伞套以及硅橡胶伞套，所述复合伞套包括三组；所述复合伞套包括2~5个伞节，伞节中具有瓷质伞体，瓷质伞体表面成型有硅橡胶层；而硅橡胶伞套与所述硅橡胶层为整体注射的一体成型结构。本发明的空心复合绝缘子介电强度和机械强度高，结构稳定性和耐污性能良好，抗震性能和防爆性能好，尤其适用于高电压领域。

Description

一种空心复合绝缘子

技术领域

本发明涉及输变电行业领域中的空心绝缘子技术，具体涉及一种空心复合绝缘子。

背景技术

绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，目前，输变电行业所用的绝缘子大致分为两类：复合绝缘子、纯瓷绝缘子。其中，纯瓷绝缘子在使用的过程中由于自身材质的特性，容易因为内部结构的稳定性差异以及环境因素的影响而产生裂缝，严重时还会在使用过程中发生炸裂，进而造成事故；同时纯瓷绝缘子还存在耐污等级低、重量重的问题，在实际使用过程中存在一定的阻碍。只能通过选用性能优良的原材料及增大产品壁厚以加大安全欲度，通过在瓷套的伞裙表面喷涂RTV或者其他耐污涂层来提升耐污性能性，但这些处理方法都意味着成本的增加，且治标不治本，不能从根本上解决问题。

纯瓷绝缘子存在的上述缺陷，复合绝缘子能在一定程度上解决。复合绝缘子通常包括芯棒、伞裙以及套装在芯棒两端的连接金具，其芯棒有玻璃钢芯棒或者陶瓷芯棒两种，其中，对于陶瓷芯棒虽然具有良好的化学稳定性和热稳定性以及几乎不会老化变质特性，但存在易炸裂失效的问题；而玻璃钢芯棒由于受生产工艺的限制，大直径芯体不容易成型，易出现开裂、卷气等质量缺陷，另外，在复合绝缘子领域，伞裙多为硅橡胶，硅橡胶是优越的电力外绝缘防污闪材料，它的绝缘强度高，又具有憎水性和憎水迁移性，将其附着在绝缘子的瓷或玻璃表面，能大幅度地提高绝缘子的污闪电压，但现有技术中，伞裙与芯棒的粘接工艺也不是很完善，会对产品的介电强度和机械强度产生影响，尤其在高电压领域，以上问题会因为工作环境的问题而更加突出，致使横担绝缘强度显著降低，在运行中容易出现闪络故障。

另一方面，在现有技术中，用于芯棒两端的连接金具通常为法兰，在进行装配连接时需要利用灌封胶进行密封，但现有技术的灌封胶收缩率较大，而芯棒与法兰是两种收缩率差异很大的材料，浇灌环氧树脂胶固化后，过大的预紧力也会造成芯棒的径向应力过大而导致芯棒的脆性破坏，而预紧力不够则容易导致芯棒和法兰之间产生气泡或者形成空隙，这会导致产品在运行过程产生局部放电，从而产生电磁损伤和发热，并在累积后对性能产生直接影响；严重时还会影响复合绝缘子整体的机械强度，导致连接部在运行过程因为无法承受各种压力、拉力及扭力而产生撕裂而失效，甚至发生气体或液体的泄漏的严重后果，严重影响复合绝缘子整体的密封性和电气性能。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种空心复合绝缘子，以解决上述技术背景中的缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种空心复合绝缘子，由绝缘芯棒、端头法兰、伞套组成；

所述绝缘芯棒为中空的柱筒结构，包括瓷芯体以及玻璃钢内衬，所述玻璃钢内衬的高度为所述瓷芯体高度的80%~90%，厚度为瓷芯体厚度的1/6~1/5，瓷芯体成型于玻璃钢内衬的外侧，并与玻璃钢内衬的内侧衬装有一层真空胶浸纤维层和一层SMC复合材料层；

所述伞套成型于所述绝缘芯棒的外柱面，包括交错设置有复合伞套以及硅橡胶伞套，所述复合伞套包括上复合伞套、中间复合伞套以及下复合伞套，所述上复合伞套以及下复合伞套分别设置于伞套的上下段端部，而中间复合伞套设置于上复合伞套下部对应1/3伞套整体高度位置处；所述复合伞套包括2~5个伞节，所述伞节中具有作为基体的瓷质伞体，所述瓷质伞体与瓷芯体一体成型，并在瓷质伞体的表面成型有一层硅橡胶层；而所述硅橡胶伞套成型于上复合伞套与中间复合伞套之间以及中间复合伞套与下复合伞套之间，且所述硅橡胶伞套与所述硅橡胶层为整体注射的一体成型结构。

作为进一步限定，所述绝缘芯棒的两端端部套装有端头法兰，所述端头法兰与所述绝缘芯棒为间隙配合装配，并在配合间隙位置处通过灌封方式灌封有环氧树脂胶来作为灌封胶料；

所述绝缘芯棒在对应端头法兰的间隙装配位置喷有一层圆形瓷砂层，所述圆形瓷砂层为单层，且在圆形瓷砂层表面上釉料，而所述灌封胶料在进行灌封时直接成型于所述釉料表面。

作为进一步限定，所述玻璃钢内衬成型于所述瓷芯体的内侧中间位置，并与所述瓷芯体具有平齐的内表面。

作为进一步限定，所述真空胶浸纤维层为通过VPI工艺处理的环氧树脂真空浸渍玻璃纤维成型，且所述环氧树脂优选采用环氧树脂E51。

作为进一步限定，所述SMC复合材料层与所述真空胶浸纤维层的厚度之比为3:1~2:1，且所述SMC复合材料层与所述真空胶浸纤维层的厚度之和为所述玻璃钢内衬的厚度的1/6~1/5。

作为进一步限定，所述复合伞套的最下部伞节的基部成型有一个内凹槽，所述内凹槽为与所述绝缘芯棒外柱面相匹配的环形槽，所述内凹槽的剖面为内凹弧形，而所述硅橡胶伞套上部顶靠在该内凹槽中，并在硅橡胶伞套注射成型时填满该内凹槽。

作为进一步限定，所述瓷芯体在对应硅橡胶伞套的外柱面位置上成型有环状凸阶来保证硅橡胶伞套的结构稳定性，以缓解硅橡胶伞套在瓷芯体上的层间剥离现象。

作为进一步限定，所述硅橡胶伞套与所述硅橡胶层在进行注射成型时，注射压力>100bar，注料时间<5min，模腔温度140~200℃，硫化时间20~50min，进行硅橡胶伞套与硅橡胶层的整体注射成型。

作为进一步限定，所述端头法兰以及与所述端头法兰相连接的对接法兰均为高强度铸铝合金或者热镀锌的球墨铸铁一体成型制成。

有益效果：本发明的空心复合绝缘子通过对空心复合绝缘子的瓷芯进行重新设计，芯体外表面附着瓷质伞裙，增加瓷芯和硅橡胶伞套的接触面积，保证产品的结合效果良好；而内部以绝缘芯棒作为支撑，其内部通过玻璃钢结构作为内衬有效提高受压后的稳定性，并配合真空胶浸纤维层以及SMC复合材料层作为界面结构，保证绝缘芯棒整体结构的稳定性；而伞套位置通过将伞套分成五组，交互设置的复合伞套以及硅橡胶伞套组成伞套整体，能有效保证成型后的瓷套的同轴度和稳定性，配合绝缘芯棒的特殊多层复合结构还能保证其机械强度和电气性能，而外覆硅橡胶伞裙，既解决了产品耐油差问题，也具有耐污性能良好。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。

图2为图1中A部分的细节放大示意图。

其中：1、上端头法兰；2、瓷芯体；3、玻璃钢内衬；4、上复合伞套；5、上硅橡胶伞套；6、中间复合伞套；7、下硅橡胶伞套；8、下复合伞套；9、下端头法兰；10、硅橡胶层；11、瓷质伞体；12、内凹槽；13、真空胶浸纤维层；14、SMC复合材料层。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1、图2的一种空心复合绝缘子的较佳实施例，空心复合绝缘子由绝缘芯棒、端头法兰、伞套组成，其绝缘芯棒为中空的柱筒结构，沿空心复合绝缘子的长度方向设置，绝缘芯棒的主体为瓷芯体2，该瓷芯体2的内侧成型有玻璃钢内衬3。

在本实施例中，玻璃钢内衬3的高度为瓷芯体2的高度的86%，成型于瓷芯体2的内侧中间位置，且玻璃钢内衬3的具有与瓷芯体2平齐的表面作为空心结构的内径面。玻璃钢内衬3的厚度为作为柱体部分的瓷芯体2的厚度的1/6，玻璃钢内衬3的外柱面上依次成型有一层真空胶浸纤维层13和一层SMC复合材料层14，其真空胶浸纤维层13为一层通过VPI工艺处理的胶浸纤维层，其胶浸原料为环氧树脂E51，而纤维原料为玻璃纤维布，真空胶浸成型后的真空胶浸纤维层13直接包绕于玻璃钢内衬3的外柱面上，然后再在真空胶浸纤维层13外表面上成型SMC复合材料层14，真空胶浸纤维层13与SMC复合材料层14的厚度之和为1:2，且真空胶浸纤维层13与SMC复合材料层14的厚度之和为玻璃钢内衬3厚度的1/6。而瓷芯体2直接成型于SMC复合材料层14外表面，并将真空胶浸纤维层13和SMC复合材料层14包裹以作为瓷芯体2与玻璃钢内衬3的接触界面来提高绝缘芯棒的抗裂和抗电涌冲击性能。

绝缘芯棒对应瓷芯体2的上部端面套装有上端头法兰1，下部端面上套装有下端头法兰9，上端头法兰1、下端头法兰9以及与上端头法兰1和下端头法兰9对接的对接法兰均为高强度热镀锌的球墨铸铁一体成型制成。上端头法兰1和下端头法兰9均与瓷芯体2的端部间隙装配，而瓷芯体2在对应间隙装配部位置的表面喷有一层圆形瓷砂层，这一层圆形瓷砂层为单层喷于瓷芯体2表面，并在圆形瓷砂层表面上釉料对瓷砂进行固定，而上端头法兰1和下端头法兰9则在对应侧的装配位置对接于圆形瓷砂层表面，并通过灌封胶料在进行灌封时直接成型于该釉料层的表面以完成端面成型。

本实施例中的绝缘子伞套包括三节复合伞套以及两节硅橡胶伞套，这三节复合伞套和两节硅橡胶伞套在绝缘子的高度方向上自上而下顺序间隔设置，即上复合伞套4、上硅橡胶伞套5、中间复合伞套6、下硅橡胶伞套7、下复合伞套8在绝缘子的高度方向上自上而下顺序设置，其上复合伞套4以及下复合伞套8分别设置于伞套的上下段端部，而中间复合伞套6设置于上复合伞套4下部对应1/3伞套整体高度位置处，且上复合伞套4和中间复合伞套6包括两个伞节、下复合伞套8包括三个伞节；而上硅橡胶伞套5成型于上复合伞套4与中间复合伞套6之间，下硅橡胶伞套7成型于中间复合伞套6和下复合伞套8之间。

在本实施例中，作为复合伞套的上复合伞套4、中间复合伞套6和下复合伞套8的成型方式相同，作为硅橡胶伞套的上硅橡胶伞套5与下硅橡胶伞套7的成型方式相同。现以图2所示的上复合伞套4的结构样式进行说明，其上复合伞套4的伞节中具有作为基体的瓷质伞体11，该瓷质伞体11与瓷芯体2为一体成型，而复合伞套之所以为复合伞套，是在瓷质伞体11的表面还注射成型有一层硅橡胶层10。

在上复合伞套4的下部伞节的下侧基部成型有一个内凹槽12，该内凹槽12为剖面呈内凹弧形的环形槽，成型于瓷芯体2的外柱面对应的环面上。而上硅橡胶伞套5与下硅橡胶伞套7均为注射成型，在瓷芯体2以及复合伞套中的瓷质伞体11成型后，装入模具，进行注射成型，成型时，控制注射压力>100bar，注料时间<5min，模腔温度140~200℃，硫化时间20~50min，进行注射，即可形成上硅橡胶伞套5与下硅橡胶伞套7，并在上复合伞套4、中间复合伞套6和下复合伞套8的表面对应成型有与上硅橡胶伞套5和下硅橡胶伞套7成型为一体的硅橡胶层，而成型后的上硅橡胶伞套5和下硅橡胶伞套7上部分别紧靠在上复合伞套4和中间复合伞套6底部的内凹槽12位置中，并在硅橡胶伞套注射成型时填满该内凹槽12，而内凹槽12的设置能有效提高硅橡胶伞套与瓷质伞体11表面硅橡胶层10的整体性，并提高连接位置的强度，防止出现断裂、滑移、变形的情况。

而在另一实施例中，为了提高上硅橡胶伞套5与下硅橡胶伞套7在瓷芯体2外柱面上的附着性能以保证硅橡胶伞套的结构稳定性，在瓷芯体2上对应上硅橡胶伞套5和下硅橡胶伞套7的位置上还成型有环状凸阶，而上硅橡胶伞套5和下硅橡胶伞套7则分别成型于对应位置的环状凸阶上，并覆盖该环状凸阶，以缓解硅橡胶伞套在瓷芯体2上的层间剥离现象。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种空心复合绝缘子，由绝缘芯棒、端头法兰、伞套组成，其特征在于：所述绝缘芯棒为中空的柱筒结构，包括瓷芯体以及玻璃钢内衬，所述玻璃钢内衬的高度为所述瓷芯体高度的80%~90%，厚度为瓷芯体厚度的1/6~1/5，瓷芯体成型于玻璃钢内衬的外侧，并与玻璃钢内衬的内侧衬装有一层真空胶浸纤维层和一层SMC复合材料层，且所述真空胶浸纤维层通过VPI工艺处理，以环氧树脂E51为树脂料，真空浸渍玻璃纤维成型制成；

所述伞套成型于所述绝缘芯棒的外柱面，包括交错设置有复合伞套以及硅橡胶伞套，所述复合伞套包括上复合伞套、中间复合伞套以及下复合伞套，所述上复合伞套以及下复合伞套分别设置于伞套的上下段端部，而中间复合伞套设置于上复合伞套下部对应1/3伞套整体高度位置处；所述复合伞套包括2~5个伞节，所述伞节中具有作为基体的瓷质伞体，所述瓷质伞体与瓷芯体一体成型，并在瓷质伞体的表面成型有一层硅橡胶层；而所述硅橡胶伞套成型于上复合伞套与中间复合伞套之间以及中间复合伞套与下复合伞套之间，且所述硅橡胶伞套与所述硅橡胶层为整体注射的一体成型结构。

2.根据权利要求1所述的空心复合绝缘子，其特征在于，所述绝缘芯棒的两端端部套装有端头法兰，所述端头法兰与所述绝缘芯棒为间隙配合装配，并在配合间隙位置处通过灌封方式灌封有环氧树脂胶来作为灌封胶料。

3.根据权利要求2所述的空心复合绝缘子，其特征在于，所述绝缘芯棒在对应端头法兰的间隙装配位置喷有一层圆形瓷砂层，所述圆形瓷砂层为单层，且在圆形瓷砂层表面上釉料，而所述灌封胶料在进行灌封时直接成型于所述釉料表面。

4.根据权利要求1所述的空心复合绝缘子，其特征在于，所述玻璃钢内衬成型于所述瓷芯体的内侧中间位置，并与所述瓷芯体具有平齐的内表面。

5.根据权利要求1所述的空心复合绝缘子，其特征在于，所述SMC复合材料层与所述真空胶浸纤维层的厚度之比为3:1~2:1，且所述SMC复合材料层与所述真空胶浸纤维层的厚度之和为所述玻璃钢内衬的厚度的1/6~1/5。

6.根据权利要求1所述的空心复合绝缘子，其特征在于，所述复合伞套的最下部伞节的基部成型有一个内凹槽，所述内凹槽为与所述绝缘芯棒外柱面相匹配的环形槽，所述内凹槽的剖面为内凹弧形，而所述硅橡胶伞套上部顶靠在该内凹槽中，并在硅橡胶伞套注射成型时填满该内凹槽。

7.根据权利要求1所述的空心复合绝缘子，其特征在于，所述瓷芯体在对应硅橡胶伞套的外柱面位置上成型有环状凸阶，而所述硅橡胶伞套成型于该环状凸阶上。

8.根据权利要求1所述的空心复合绝缘子，其特征在于，所述硅橡胶伞套与所述硅橡胶层在进行注射成型时，注射压力>100bar，注料时间<5min，模腔温度140~200℃，硫化时间20~50min。

9.根据权利要求1所述的空心复合绝缘子，其特征在于，所述端头法兰以及与所述端头法兰相连接的对接法兰均为高强度铸铝合金或者热镀锌的球墨铸铁一体成型制成。

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