CN113006584A - 一种复合绝缘横担 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力配件的技术领域，公开了一种复合绝缘横担，包括横担单元，所述横担单元包括复合材料芯棒，所述复合材料芯棒的表面包覆有绝缘体层，所述复合材料芯棒的两端分别连接有相对布置的两组端部金具组件，两组所述端部金具组件之间形成有放电通道。本发明的复合绝缘横担，提供线路中雷电波泄放通道，保护复合绝缘横担，降低雷电波对配网避雷器或变压器等带来的安全隐患。

Description

一种复合绝缘横担

技术领域

本发明涉及电力配件的技术领域，特别是涉及一种复合绝缘横担。

背景技术

目前，雷击长期占据配网架空线路故障跳闸原因的首位。配电网不仅受到直击雷威胁，也受到感应雷威胁，且由感应雷导致的10kV线路跳闸占线路雷击跳闸的70％以上。配电网雷电跳闸故障频发的根本原因是线路绝缘水平较低。

复合绝缘横担具有绝缘性能好、强度高、质量轻等特点，复合绝缘横担应用于配网杆塔有利于提高配网的防雷性能。常规的复合绝缘横担可大幅提高线路绝缘水平，降低雷击跳闸率。全线应用复合绝缘横担属于“堵塞型”防雷保护方式，会导致雷电波无处泄放，给配网避雷器、变压器等带来安全隐患。

发明内容

本发明的目的是：提供一种复合绝缘横担，提供线路中雷电波泄放通道，降低雷电波对配网的避雷器或变压器等带来的安全隐患。

为了实现上述目的，本发明提供了一种复合绝缘横担，包括横担单元，所述横担单元包括复合材料芯棒，所述复合材料芯棒的表面包覆有绝缘体层，所述复合材料芯棒的两端分别连接有相对布置的两组端部金具组件，两组所述端部金具组件之间形成有放电通道。

作为优选方案，所述端部金具组件包括端部金具和招弧电极，所述招弧电极连接于所述端部金具的内侧，两组所述端部金具组件的招弧电极相对布置并形成所述放电通道；

所述招弧电极设有放电端，所述招弧电极远离所述放电端的一端连接于所述端部金具，所述放电端远离所述绝缘体层设置。

作为优选方案，所述放电端与绝缘体层之间形成的最短距离L2＝6－8cm。

作为优选方案，所述招弧电极包括电极杆，所述电极杆包括放电段，所述放电端位于所述放电段远离所述绝缘体层的一端。

作为优选方案，所述放电段与所述复合材料芯棒所形成夹角θ＝5°-15°。

作为优选方案，所述电极杆的横截面为圆形状，所述放电端为球状，所述电极杆的直径小于所述放电端的直径。

作为优选方案，所述放电端的半径设置在0.6－1cm，所述电极杆的半径设置在0.3－0.7cm。

作为优选方案，所述招弧电极为热镀锌钢电极，所述端部金具为热镀锌钢金具或铝合金金具，所述复合材料芯棒为树脂浸渍玻璃纤维芯棒。

作为优选方案，所述招弧电极通过螺栓安装于所述端部金具。

作为优选方案，所述招弧电极沿所述复合材料芯棒的轴向方向对称设置。

本发明实施例一种复合绝缘横担与现有技术相比，其有益效果在于：在复合绝缘横担中通过设置招弧电极形成放电通道，使雷电波在放电通道中释放，从而避免复合材料芯棒或绝缘体层被雷电波击穿或烧蚀，有效防止雷电波侵入波对配网变压器或避雷器进而对变电站产生危害，从而在整体上降低配网线路的事故率。通过复合材料芯棒和绝缘体层组成的绝缘芯体和招弧电极的配合设置，使配网复合绝缘线路比常规的钢横担加瓷绝缘子线路的耐雷水平大幅提高，降低配网线路的雷击跳闸率。

附图说明

图1是本发明实施例复合绝缘横担的结构示意图。

图2是本发明实施例招弧电极的结构示意图。

图中：

1、复合材料芯棒；2、绝缘体层；3、高压端部金具；4、招弧电极；5、中间连接金具；6、放电端；7、低压端部金具；8、电极杆；9、放电段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图2所示，本发明实施例优选实施例的一种复合绝缘横担，包括横担单元，横担单元包括复合材料芯棒1，复合材料芯棒1的表面包覆有绝缘体层2，复合材料芯棒1的两端分别连接有相对布置的两组端部金具组件，两组端部金具组件之间形成有放电通道。其中绝缘体层2选用高温硫化硅橡胶层。硅橡胶耐高温和耐低温性能好，环境适用范围广，提高绝缘体层2的使用寿命。

在本发明的复合绝缘横担，通过在端部金具组件之间形成放电通道即并联间隙，当复合绝缘横担遭到雷击时，由于复合材料芯棒1上产生较高的雷电过电压，但由于放电通道的雷电冲击放电电压低于复合材料芯棒1上的放电电压，因此，放电通道会首先发生放电，复合绝缘横担承受的雷电波在放电通道中得到释放，从而避免复合材料芯棒1或绝缘体层2被雷电波击穿或者烧蚀，同时有效防止雷电入侵配网的变压器或避雷器，进而避免雷电对变电站产生危害，从而整体上降低配网线路的事故率。

进一步的，如图1至图2所示，端部金具组件包括端部金具和招弧电极4，招弧电极4连接于端部金具的内侧，两组端部金具组件的招弧电极4相对布置并形成放电通道；招弧电极4设有放电端6，招弧电极4远离放电端6的一端连接于端部金具7，放电端6远离绝缘体层2设置。具体的，端部金具包括高压端部金具和低压端部金具，其中一个招弧电极4的远离放电端6的一端连接高压端部金具3，放电端6远离绝缘体层2设置，另一个招弧电极4的远离放电端6的一端连接低压端部金具7，放电端6远离绝缘体层2设置。复合绝缘横担在受到雷击时，产生的雷电压施加于放电通道，在两个招弧电极4的放电端6之间发生击穿，招弧电极4的放电端6远离绝缘体层2设置，使招弧电极4的放电端6与绝缘体层2之间形成一定的空间，为两个放电端6之间提供燃弧空间，同时避免对绝缘体层2发生灼烧，有效保护绝缘体层2。

进一步的，如图1所示，放电端6与绝缘体层2之间形成的最短距离L2＝6－8cm。放电端6与绝缘体层2之间的距离过小，在放电通道发生击穿时，容易灼烧绝缘体层2，使绝缘体层2或复合材料芯棒1受到破坏。放电端6与绝缘体层2之间的距离过大，扩大了复合绝缘横担的带电范围，使工作人员在作业时的安全距离不够，造成作业安全危险。放电端6与绝缘体层2之间的距离设置在设定范围内，即能有效保护绝缘体层2和复合材料芯棒1，也能提高作业人员的作业安全性。作为优选的，绝缘体层沿复合材料芯棒的径向方向凸出设有伞裙，伞裙至少表面为绝缘体层，放电端与伞裙之间的最短距离L2＝6－8cm。在复合绝缘横担设有伞群，能增加复合绝缘横担的爬电距离，有效提高复合绝缘横担的安全性。

进一步的，招弧电极4包括电极杆8，电极杆8包括放电段9，放电端6位于放电段9远离绝缘体层2的一端。放电段9用于支撑放电端6，放电段9与复合材料芯棒1形成夹角，使放电端6与复合材料芯棒之间形成一定的距离，防止放电端6在放电或燃弧时对复合材料芯棒1或绝缘体层2受到损害，有效保护复合材料芯棒1或绝缘体层2。

进一步的，如图1所示，放电段6与复合材料芯棒1所形成夹角θ＝5°-15°。夹角θ过小，导致放电端6与绝缘体层2过于接近，放电端6与绝缘体层2的安全间距不足，容易发生闪络效应，使绝缘体层2局部过热造成炭化，绝缘体层2被击穿破坏。夹角θ过大，导致复合绝缘横担的带电体积过大，不便于作业人员维护检修，同时也不利于作业安全。放电端6与接地体之间的安全距离不足，容易发生安全隐患。同时，由于夹角θ的设置，使放电端6倾斜远离绝缘体层2，在两个放电端6之间发生燃弧时，产生的电弧远离绝缘体层2方向发展，进而有效保护绝缘体层2，避免绝缘体层2烧蚀。在L2设置在合适范围基础上，夹角θ设置在合适的范围，有效保护绝缘体层2和复合材料芯棒1，进一步提高作业人员的作业便捷性和作业安全性。

进一步的，如图1所示，放电端6至绝缘体层2边缘的最短距离L1＝3－4cm。在复合绝缘横担没有设置招弧电极4情况下，复合绝缘横担闪络路径在高压端部金具3与低压端部金具7之间，而绝缘体层2的长度距离L3为此情况下的最短绝缘距离，最短绝缘距离决定了复合绝缘横担的50％雷电冲击电压。在复合绝缘横担设置招弧电极4的情况下，在高压端部金具3和低压端部金具7的同侧且朝向相对设置的招弧电极4的放电端6之间的距离为最短绝缘距离L4，由于L1的设置，使L4的长度短于L3，从而闪络沿L4发生，进而起到保护绝缘体层2的作用。L1取值过大，使L4长度不足导致复合绝缘横担的闪络电压降低太多。L1取值过小，使L3与L4相近，闪络有可能会沿L3发生，进而起不到保护绝缘体层2的作用。L1在合适范围值内，能起到保护复合绝缘横担作用，同时能保持复合绝缘横担的绝缘水平。

在本发明中，招弧电极4通过L1、L2和夹角θ的设置所形成的放电通道结构在标准雷电冲击电压波的作用下，在海拔为0m时，并联间隙放电概率等于50％时，300KV≤闪络电压≤320KV，防雷效果好。

进一步的，如图2所示，电极杆8的横截面为圆形状，放电端6为球状，电极杆8的直径小于放电端6的直径，能降低电极杆8的重量和造价。球状的放电端6外部轮廓具有一定的曲率半径，以使电极附近电场分布更加均匀，使对应的两个招弧电极4之间的放电电压分散性较小。

进一步的，如图2所示，放电端6的半径设置在0.6－1cm，电极杆8的半径设置在0.3－0.7cm。放电端6的半径取值范围和电极杆8的半径取值范围根据均压效果、重量及造价之间取得均衡的取值范围。作为优选的，放电端6的半径设置在0.8cm，电极杆8的半径设置在0.5cm，在能保持均压效果且支撑强度满足的情况下，造价最低，适合推广。

进一步的，招弧电极4为热镀锌钢电极，高压端部金具3和低压端部金具7为热镀锌钢金具或铝合金金具，复合材料芯棒1为树脂浸渍玻璃纤维芯棒。热镀锌钢电极能够防止钢材腐蚀生锈进而延长刚才使用寿命，进而能长期保持正常工作状态，有效发挥防雷作用。热镀锌钢金具防止钢材腐蚀生锈进而延长刚才使用寿命，发挥正常导电作用。铝合金金具导电导热性能好，同时具有良好的耐蚀性和可焊性，使用寿命长，加工便捷，同时铝合金属于轻质金属，降低安装难度。树脂浸渍玻璃纤维芯棒化学成分耐腐蚀效果好，耐候性和抗冲击性好，制作工艺简便，降低复合材料芯棒1的整体重量，便于运输和安装，有效解决腐蚀问题，能长期保持正常工作状态，有效保持绝缘作用。

进一步的，如图1所示，招弧电极4通过螺栓安装于端部金具。具体的，招弧电极4通过螺栓安装于高压端部金具3或低压端部金具7。招弧电极4通过螺栓进行安装，该种可拆卸的安装方式，使配件出厂时均为小体积配件，运输至使用现场再进行安装，便于出厂后的运输及安装。

进一步的，如图1所示，招弧电极4沿复合材料芯棒1的轴向方向对称设置。具体的，高压端部金具3内侧的两端分别设置有招弧电极4，低压端部金具7内侧的两端分别设置有招弧电极4，高压端部金具3与低压端部金具7的招弧电极4相对对应设置。在复合材料芯棒1的相对两侧分别形成有放电通道，增加放电结构，提升防雷水平，有效保护配网安全。复合绝缘横担包括两个横担单元，横担单元对称设置，两个低压端部金具7背向连接形成中间连接金具5。在复合绝缘横担中包括两个复合材料芯棒1、四个招弧电极4、两个高压端部金具3和中间连接金具5，在高压端部金具3与中间连接金具5中均能连接高压电线，提高复合绝缘横担的使用率。

综上，本发明实施例提供一种复合绝缘横担，在复合绝缘横担中通过设置招弧电极4形成放电通道，使雷电波在放电通道中释放，从而避免复合材料芯棒1或绝缘体层2被雷电波击穿，有效防止雷电波侵入波对配网变压器、避雷器或变电站，从而整体上降低配网线路的事故率。通过招弧电极4的设置，使配网复合绝缘线路比常规的钢横担加瓷绝缘子线路的耐雷水平大幅提高，降低配网线路的雷击跳闸率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合绝缘横担，其特征在于：包括横担单元，所述横担单元包括复合材料芯棒，所述复合材料芯棒的表面包覆有绝缘体层，所述复合材料芯棒的两端分别连接有相对布置的两组端部金具组件，两组所述端部金具组件之间形成有放电通道。

2.根据权利要求1所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述端部金具组件包括端部金具和招弧电极，所述招弧电极连接于所述端部金具的内侧，两组所述端部金具组件的招弧电极相对布置并形成所述放电通道；

所述招弧电极设有放电端，所述招弧电极远离所述放电端的一端连接于所述端部金具，所述放电端远离所述绝缘体层设置。

3.根据权利要求2所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述放电端与绝缘体层之间形成的最短距离L2＝6－8cm。

4.根据权利要求3所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述招弧电极包括电极杆，所述电极杆包括放电段，所述放电端位于所述放电段远离所述绝缘体层的一端。

5.根据权利要求4所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述放电段与所述复合材料芯棒所形成夹角θ＝5°-15°。

6.根据权利要求4所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述电极杆的横截面为圆形状，所述放电端为球状，所述电极杆的直径小于所述放电端的直径。

7.根据权利要求6所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述放电端的半径设置在0.6－1cm，所述电极杆的半径设置在0.3－0.7cm。

8.根据权利要求2所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述招弧电极为热镀锌钢电极，所述端部金具为热镀锌钢金具或铝合金金具，所述复合材料芯棒为树脂浸渍玻璃纤维芯棒。

9.根据权利要求2所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述招弧电极通过螺栓安装于所述端部金具。

10.根据权利要求2所述的复合绝缘横担，其特征在于：所述招弧电极沿所述复合材料芯棒的轴向方向对称设置。

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