CN112635136B - 一种用于电力设备的绝缘柱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于电力设备的绝缘柱，包括绝缘本体和绝缘本体外侧的大伞裙、中伞裙和小伞裙，所述大伞裙的根部高度h1、中伞裙的根部高度h2和小伞裙的根部高度h3的比值为1:1.65‑1.83:1.94‑2.18。本发明的绝缘柱通过对绝缘本体外侧伞群的改进以及伞群根部高度及伞裙外径与绝缘本体直径关系的优化，一方面降低了灰尘在绝缘柱上的堆积，另一方面，通增大了增长绝缘柱主体顶部与底部之间的爬电距离，提高了绝缘柱的防爬电效果，增强了耐压性。

Description

一种用于电力设备的绝缘柱
技术领域
本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种用于电力设备的绝缘柱。
背景技术
目前，随着我国经济和科技的不断提高，铁路牵引机车也逐步由柴油机车和燃气机车改为电力机车。电力机车具有起动加速快，爬坡能力强，工作不受严寒的影响，运行时没有煤烟，所以在运输繁忙的铁路干线和隧道多、坡度陡的山区线路上更能发挥优越性。电力机车是由车车顶的受电弓和顶部架空的接触网接触来提供电能，进而转变成列车牵引所需的牵引动力。受电弓和机车车体通过多个绝缘柱固定连接并实现安全绝缘的。因此绝缘柱的电绝缘性能决定了行车安全。
但是，灰尘、烟尘和工业排放物等污染物的大量排放，极易在户外运行的绝缘柱表面形成污垢层，被污染的绝缘柱在电压作用下将会发生沿面闪络，简称污闪。在干燥状态下，绝缘柱的闪络电压受表面污染的影响并不大，但是在雾、露、雪、毛毛雨等气候条件下，绝缘柱表面污垢层受潮，其闪络电压大大降低，导致污闪事故的发生，由于污闪事故具有时间长、一般不能自动合闸消除等特点，致使事故容易扩大，造成大面积断电，检修回复时间长，进而严重影响电力系统的安全运行。
CN103956240A公开了一种用于电力设备的绝缘柱，包括陶瓷绝缘体；所述的陶瓷绝缘体的两端均设有螺纹孔；所述的陶瓷绝缘体包括本体(1)及设于本体(1)上的绝缘伞(2)；所述的绝缘伞(2)的伞裙的倾角(a)为12°-15°；所述的伞裙的根部的厚度(h)为8-10mm；所述的陶瓷绝缘体的外表面涂有一层绝缘涂料。该发明的用于电力设备的绝缘柱能预防爬电现象。
CN105845286A公开了一种用于铁路的棒形悬式瓷复合绝缘子，包括瓷棒绝缘子本体、胶装于瓷棒绝缘子本体两端的金具附件，套设于瓷棒绝缘子本体外部且与金具附件搭接的外绝缘伞裙护套；所述的外绝缘伞裙护套由大伞、小伞组成，按照一个大伞一个小伞的顺序从上向下排列。该发明加大了爬电距离、干弧距离，其爬电距离加大幅度提高50％左右，增加干弧距离，降低污秽闪络频率，减少铁路闪络事故发生的概率。
电力机车车顶绝缘子污闪是导致电力机车和电气化铁道供电发生跳闸故障的主要因素，频繁的污闪跳闸给电力机车和安全供电带来极大的隐患，如何避免绝缘柱的爬电现象，提高绝缘柱的耐压性是目前亟需解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于电力设备的绝缘柱。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种用于电力设备的绝缘柱，包括绝缘本体和绝缘本体外侧的大伞裙、中伞裙和小伞裙，所述大伞裙的根部高度h1、中伞裙的根部高度h2和小伞裙的根部高度h3的比值为1:1.65-1.83:1.94-2.18。
优选地，所述大伞裙的根部高度h1、中伞裙的根部高度h2和小伞裙的根部高度h3的比值为1:74:2.06。
优选地，所述大伞裙的外径是绝缘本体直径的3-3.145倍，进一步优选为3.19倍。
优选地，所述中伞裙的外径是绝缘本体直径的1.97-2.17倍，进一步优选为2.07倍。
优选地，所述小伞裙的外径是绝缘本体直径的1.57-1.73倍，进一步优选为1.65倍。
优选地，所述绝缘本体和所述大伞裙、中伞裙和小伞裙的表面涂有一层绝缘涂料。
优选地，所述绝缘涂料的厚度为25-48微米。
优选地，所述绝缘涂料，按重量份计，包括环氧树脂60-80份、疏水性二氧化硅20-40份、催化剂0.06-0.4份、促进剂0.8-3份、硅烷偶联剂20-60份、封端剂0.5-2份和醋酸乙酯30-50份。
优选地，所述环氧树脂、疏水性二氧化硅和硅烷偶联剂的质量比为6-8:2-4:3-5。
优选地，所述所述硅烷偶联剂为质量比为2-4:1的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷；进一步优选为3.2:1。
优选地，所述封端剂为质量比为1-2:1的二羟基二甲基硅氧烷和二乙烯基二甲氧基硅烷；进一步优选为1.8:1。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的用于电力设备的绝缘柱通过对绝缘本体外侧伞群的改进以及伞群根部高度及伞裙外径与绝缘本体直径关系的优化，一方面降低了灰尘在绝缘柱上的堆积，另一方面，通增大了增长绝缘柱主体顶部与底部之间的爬电距离，提高了绝缘柱的防爬电效果，增强了耐压性。
(2)本发明的绝缘涂料可以使绝缘柱形成疏水性表面，使绝缘柱具有较好的自然清洁能力，减少表面污秽物的聚集，从而保证了电路安全。
(3)本发明中发现疏水二氧化硅的加入可以提高绝缘涂料的绝缘性能，当环氧树脂、疏水性二氧化硅和硅烷偶联剂的质量比为6-8:2-4:3-5时，制备的绝缘涂料的绝缘性能较佳。
附图说明
图1为本发明一种用于电力设备的绝缘柱的结构示意图。
其中，1、绝缘本体，2、大伞裙，3、中伞裙，4、小伞裙。
具体实施方式
以下结合附图和特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品，所述绝缘柱为陶瓷绝缘柱；所述催化剂为碱性催化剂。
如图1所示，本发明的一种用于电力设备的绝缘柱，包括绝缘本体1和绝缘本体外侧的大伞裙2、中伞裙3和小伞裙4；
所述大伞裙2的根部高度h1、中伞裙2的根部高度h2和小伞裙3的根部高度h3的比值为1:1.65-1.83:1.94-2.18；
所述大伞裙的外径是绝缘本体直径的3-3.145倍；所述中伞裙的外径是绝缘本体直径的1.97-2.17倍；所述小伞裙的外径是绝缘本体直径的1.57-1.73倍。
本发明的用于电力设备的绝缘柱通过对绝缘本体外侧伞群的改进以及伞群根部高度及伞裙外径与绝缘本体直径关系的优化，一方面降低了污秽在绝缘柱上的堆积，另一方面，通增大了增长绝缘柱主体顶部与底部之间的爬电距离，提高了绝缘柱的防爬电效果，增强了耐压性。
作为另一种优选方案，本发明所述绝缘柱的绝缘本体和大伞裙、中伞裙和小伞裙的表面涂有一层厚度为25-48微米绝缘涂料。
该绝缘涂料可以使绝缘柱形成疏水性表面，有效减少污秽物的聚集，使绝缘柱具有较好的自然清洁能力，从而保证了电路安全。
实施例1
一种用于电力设备的绝缘柱，包括绝缘本体和绝缘本体外侧的大伞裙、中伞裙和小伞裙，所述大伞裙的根部高度h1、中伞裙的根部高度h2和小伞裙的根部高度h3的比值为1:1.65:1.94；
所述大伞裙的外径是绝缘本体直径的3；所述中伞裙的外径是绝缘本体直径的1.97；所述小伞裙的外径是绝缘本体直径的1.57倍；
所述绝缘本体和所述大伞裙、中伞裙和小伞裙的表面涂有一层厚度为25微米的绝缘涂料。
所述绝缘涂料，按重量份计，包括环氧树脂60份、疏水性二氧化硅20份、催化剂0.06份、促进剂0.8份、硅烷偶联剂20份、封端剂0.5份和醋酸乙酯30份；
所述硅烷偶联剂为质量比为2:1的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷；
所述封端剂为质量比为1:1的二羟基二甲基硅氧烷和二乙烯基二甲氧基硅烷。
所述绝缘涂料的制备方法为：将环氧树脂、疏水性二氧化硅、硅烷偶联剂和催化剂混合，然后加入促进剂封端剂，保持温度在80℃，反应4h后，再加入脱水剂，保持温度在80℃，反应1h，加入醋酸乙酯，稀释，即得所述绝缘涂料。
实施例2
一种用于电力设备的绝缘柱，包括绝缘本体和绝缘本体外侧的大伞裙、中伞裙和小伞裙，所述大伞裙的根部高度h1、中伞裙的根部高度h2和小伞裙的根部高度h3的比值为1:1.83:2.18；
所述大伞裙的外径是绝缘本体直径的3.145倍；所述中伞裙的外径是绝缘本体直径的2.17倍；所述小伞裙的外径是绝缘本体直径的1.73倍。
所述绝缘本体和所述大伞裙、中伞裙和小伞裙的表面涂有一层厚度为48微米的绝缘涂料。
所述绝缘涂料，按重量份计，包括环氧树脂80份、疏水性二氧化硅40份、催化剂0.4份、促进剂3份、硅烷偶联剂60份、封端剂2份和醋酸乙酯50份；
所述所述硅烷偶联剂为质量比为4:1的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷；
所述封端剂为质量比为2:1的二羟基二甲基硅氧烷和二乙烯基二甲氧基硅烷。
所述绝缘涂料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种用于电力设备的绝缘柱，包括绝缘本体和绝缘本体外侧的大伞裙、中伞裙和小伞裙，所述大伞裙的根部高度h1、中伞裙的根部高度h2和小伞裙的根部高度h3的比值为1:74:2.06；
所述大伞裙的外径是绝缘本体直径的3.19倍；所述中伞裙的外径是绝缘本体直径的2.07倍；所述小伞裙的外径是绝缘本体直径的1.65倍。
所述绝缘本体和所述大伞裙、中伞裙和小伞裙的表面涂有一层厚度为33微米的绝缘涂料。
所述绝缘涂料，按重量份计，包括环氧树脂70份、疏水性二氧化硅30份、催化剂0.18份、促进剂1.7份、硅烷偶联剂40份、封端剂1.2份和醋酸乙酯40份；
所述硅烷偶联剂为质量比为3.2:1的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷；
所述封端剂为质量比为1.8:1的二羟基二甲基硅氧烷和二乙烯基二甲氧基硅烷。
所述绝缘涂料的制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于：所述绝缘涂料，按重量份计，包括环氧树脂60份、疏水性二氧化硅20份、催化剂0.18份、促进剂1.8份、硅烷偶联剂30份、封端剂1.2份和醋酸乙酯40份。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：所述绝缘涂料，按重量份计，包括环氧树脂80份、疏水性二氧化硅40份、催化剂0.3份、促进剂2.4份、硅烷偶联剂50份、封端剂1.8份和醋酸乙酯40份。
实施例6
本实施例与实施例3的区别在于：绝缘柱表面未涂覆绝缘涂料。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于：所述硅烷偶联剂为质量比为1:1的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷；
所述封端剂为质量比为3:1的二羟基二甲基硅氧烷和二乙烯基二甲氧基硅烷。
在湿度为60％的条件下测试本发明实施例1-6和对比例1制备的用于电力设备的绝缘柱的性能，测试结果如表1所示。
表1
组别 直流击穿强度kv/mm 水的接触角°
实施例1 40.8 93.9
实施例2 38.4 92.6
实施例3 59.7 112.5
实施例4 44.2 96.7
实施例5 43.9 95.1
实施例6 36.5 -
对比例1 37.8 90.1
常规伞状陶瓷绝缘柱 33.5 -
有上表可知，本发明的绝缘柱在湿度为60％的条件下，直流击穿强度为36.5-59.7kv/mm，相比常规的伞状陶瓷绝缘柱，具有较好的绝缘性和耐压性能。发现绝缘柱表面涂覆的绝缘涂料可以提高绝缘柱的耐压性能和绝缘性，当环氧树脂、疏水性二氧化硅和硅烷偶联剂的质量比为6-8:2-4:3-5时，制备的绝缘涂料的耐压性好，绝缘性能较佳。同时，本发明的绝缘涂料与水的接触角为92.6-112.5°，表现出了较好的疏水性，可以有效减少表面污秽物的聚集，使绝缘柱具有较好的自然清洁能力，从而保证了电路安全。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种用于电力设备的绝缘柱，包括绝缘本体，其特征在于，所述绝缘本体外侧依次设置大伞裙、中伞裙和小伞裙，所述大伞裙的根部高度h1、中伞裙的根部高度h2和小伞裙的根部高度h3的比值为 1:1.65-1.83:1.94-2.18；
所述根部高度为伞裙与绝缘本体交接根部处的厚度；
所述大伞裙的外径是绝缘本体直径的3-3.145倍；所述中伞裙的外径是绝缘本体直径的1.97-2.17倍；
所述小伞裙的外径是绝缘本体直径的1.57-1.73倍；
所述绝缘本体和所述大伞裙、中伞裙和小伞裙的表面涂有一层绝缘涂料，
所述绝缘涂料，按重量份计，包括环氧树脂60-80份、疏水性二氧化硅20-40份、催化剂0.06-0.4份、促进剂0.8-3份、硅烷偶联剂8-80份、封端剂0.5-2份和醋酸乙酯30-50份；
所述硅烷偶联剂为质量比为2-4:1的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷；所述封端剂为质量比为1-2:1的二羟基二甲基硅氧烷和二乙烯基二甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的绝缘柱，其特征在于，所述绝缘涂料的厚度为25-48微米。
3.根据权利要求1所述的绝缘柱，其特征在于，所述环氧树脂、疏水性二氧化硅和硅烷偶联剂的质量比为6-8:2-4:3-5。
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