CN113421727A - 一种多间隙地线绝缘子 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及绝缘子技术领域，特别涉及一种多间隙地线绝缘子，包括绝缘子本体、钢帽、钢脚、上电极和下电极；所述钢帽和钢脚分别设置于所述绝缘子本体的顶部和底部；所述下电极的第一端与所述钢脚可拆卸连接，所述下电极的第二端向外延伸；所述上电极包括上电极抱箍和多个上电极引脚；所述上电极抱箍可拆卸套接于所述钢帽上；多个所述上电极引脚呈中心放射状均匀分布于所述上电极抱箍上；各个所述上电极引脚的第一端与所述上电极抱箍的外周壁连接；各个所述上电极引脚的第二端向外延伸与所述下电极之间形成放电间隙。本申请有效地解决了现有地线绝缘子存在上下电极之间容易发发生偏移，从而影响到绝缘子的正常使用的技术问题。

Description

一种多间隙地线绝缘子
技术领域
本申请涉及绝缘子技术领域，特别涉及一种多间隙地线绝缘子。
背景技术
地线绝缘子使得地线与铁塔绝缘，主要由绝缘部分和间隙组成，具有减少地线能耗和过电压放电等作用。标准JB/T9680—2012《高压架空线路地线用绝缘子》规定“电极应便于装配，下电极的圆环应为整体锻造，相对位置准确。间隙距离应在10～30mm调整，固定后不应松动，紧固螺栓和螺母在50N□m扭矩下不应脱扣”。
目前，地线绝缘子间隙采用镀锌钢片或镀锌钢条制作成羊角电极。该结构中的上电极是通过包裹铁帽再由螺栓紧固从而达到固定的目的，而所依托的铁帽由于制作工艺的原因往往难与上电极完全紧密结合。在恶劣的气候环境下，尤其是在导线风偏舞动的情况下，上电极由于固定件或螺栓松动而产生滑移。类似的，下电极通过螺栓与绝缘子钢脚连接，单点固定的方式难以保证电极在自然力的作用下长期保持固定。上下电极的松动导致间隙距离的增大或减小。当间隙增大时，作用于地线的雷电流通过绝缘子本体而不是间隙放电，击穿绝缘子。当间隙减小时，地线上的感应过电压通过间隙持续放电甚至构成接触通流，致使电极间隙处金属件烧蚀、断裂。此外，大多数安装人员并不清楚间隙要求，在安装过程会不经意地改变间隙距离。
现有的一些固定间隙的方法，例如使用焊接电极、间隙处加绝缘块、在铁帽螺栓孔固定电极等。上述方法存在增加绝缘子铁帽改造工作量、绝缘块积污后产生沿面放电、间隙距离不易调整等问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种多间隙地线绝缘子，有效地解决了现有地线绝缘子存在上下电极之间容易发发生偏移，从而影响到绝缘子的正常使用的技术问题。
为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：
一种多间隙地线绝缘子，包括绝缘子本体、钢帽、钢脚、上电极和下电极；
所述钢帽和钢脚分别设置于所述绝缘子本体的顶部和底部；
所述下电极的第一端与所述钢脚可拆卸连接，所述下电极的第二端向外延伸；
所述上电极包括上电极抱箍和多个上电极引脚；
所述上电极抱箍可拆卸套接于所述钢帽上；
多个所述上电极引脚呈中心放射状均匀分布于所述上电极抱箍上；
各个所述上电极引脚的第一端与所述上电极抱箍的外周壁连接；
各个所述上电极引脚的第二端向外延伸与所述下电极之间形成放电间隙。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，所述上电极引脚具体为三个；
相邻两个所述电极引脚之间的夹角相同。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，位于中间的所述上电极引脚与所述下电极位于同一竖直面上。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，各个所述上电极引脚均包括依次连接的竖直段、水平段、放电段和延长段；
所述竖直段的第一端与所述钢帽连接；
所述竖直段的第二端沿竖直方向向上延伸，并与所述水平段的第一端连接；
所述水平段的第二端沿水平方向延伸，并与所述放电段的第一端连接；
所述放电段的第二端沿远离所述绝缘子本体的方向向上延伸，并与所述延长段的第一端连接；
所述延长段的第二端沿靠近所述绝缘子本体的方向向上延伸。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，所述下电极包括弧状段、靠拢段和平行段；
所述弧状段呈弧状，所述弧状段的第一端与所述钢脚连接，所述弧状段的第二端与所述靠拢段的第一端连接；
所述靠拢段竖直设置，所述靠拢段的第二端沿靠近所述放电段的方向延伸，并与所述平行段的第一端连接；
所述平行段的第二端沿远离所述绝缘子本体的方向向上延伸；
所述平行段与所述放电段平行设置，所述平行段与所述放电段之间形成放电间隙。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，所述平行段与所述放电段相对应的位置上设置有环状凸起；
所述环状凸起的截面形状为三角形。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，所述环状凸起与所述上电极表面的最小距离不小于10mm。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，当所述的下电极发生轴向转动，且转动角为相邻两个所述上电极引脚之间的夹角的一半时，所述环状凸起与上电极引脚之间的距离不大于30mm。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，所述上电极引脚和所述下电极均为异形镀锌钢条。
优选地，在上述的一种多间隙地线绝缘子中，所述异形镀锌钢条均呈圆柱状；
所述异形镀锌钢条的截面的直径不小于12mm。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请提供了一种多间隙地线绝缘子，利用多个上电极引脚构成地线绝缘子的羊角电极的上电极，并与下电极之间形成多种放电间隙，与传统的平板状上电极结构不同，呈中心放射状的多个上电极引脚不仅受力面积小，受风力作用影响小，而且电极偏移造成的间隙距离变化量小，不会因电极转动而出现较大的间隙距离变化，从而使得地线绝缘子的间隙距离在电极偏移时仍满足标准规定，有效地解决了现有地线绝缘子存在上下电极之间容易发生偏移，从而影响到绝缘子的正常使用的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种多间隙地线绝缘子的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种多间隙地线绝缘子的上电极的立体图；
图3为本申请实施例提供的一种多间隙地线绝缘子的放电间隙分析图；
图4为现有地线绝缘子的平板电极的左中右线的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种多间隙地线绝缘子的电场强度与距离的关系图。
图中：
1为上电极、11为上电极引脚、111为竖直段、112为水平段、113为放电段、114为延长段、12为上电极抱箍、2为下电极、21为弧状段、22为靠拢段、23为平行段、24为环状凸起、3为钢帽、4为绝缘子本体、5为钢脚。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
地线绝缘子使得地线与铁塔绝缘，主要由绝缘部分和间隙组成，具有减少地线能耗和过电压放电等作用。标准JB/T9680—2012《高压架空线路地线用绝缘子》规定“电极应便于装配，下电极的圆环应为整体锻造，相对位置准确。间隙距离应在10～30mm调整，固定后不应松动，紧固螺栓和螺母在50N□m扭矩下不应脱扣”。目前，地线绝缘子间隙采用镀锌钢片或镀锌钢条制作成羊角电极。该结构中的上电极是通过包裹铁帽再由螺栓紧固从而达到固定的目的，而所依托的铁帽由于制作工艺的原因往往难与上电极完全紧密结合。在恶劣的气候环境下，尤其是在导线风偏舞动的情况下，上电极由于固定件或螺栓松动而产生滑移。类似的，下电极通过螺栓与绝缘子钢脚连接，单点固定的方式难以保证电极在自然力的作用下长期保持固定。上下电极的松动导致间隙距离的增大或减小。当间隙增大时，作用于地线的雷电流通过绝缘子本体而不是间隙放电，击穿绝缘子。当间隙减小时，地线上的感应过电压通过间隙持续放电甚至构成接触通流，致使电极间隙处金属件烧蚀、断裂。此外，大多数安装人员并不清楚间隙要求，在安装过程会不经意地改变间隙距离。现有的一些固定间隙的方法，例如使用焊接电极、间隙处加绝缘块、在铁帽螺栓孔固定电极等。上述方法存在增加绝缘子铁帽改造工作量、绝缘块积污后产生沿面放电、间隙距离不易调整等问题。本实施例提供了一种多间隙地线绝缘子，有效地解决了现有地线绝缘子存在上下电极之间容易发发生偏移，从而影响到绝缘子的正常使用的技术问题。
请参阅图1-图3，本申请实施例提供了一种多间隙地线绝缘子，包括绝缘子本体4、钢帽3、钢脚5、上电极1和下电极2；钢帽3和钢脚5分别设置于绝缘子本体4的顶部和底部；下电极2的第一端与钢脚5可拆卸连接，下电极2的第二端向外延伸；上电极1包括上电极抱箍12和多个上电极引脚11；上电极抱箍12可拆卸套接于钢帽3上；多个上电极引脚11呈中心放射状均匀分布于上电极抱箍12上；各个上电极引脚11的第一端与上电极抱箍12的外周壁连接；各个上电极引脚11的第二端向外延伸与下电极2之间形成放电间隙。
更具体地说，下电极2的第一端穿过钢脚5开孔并通过螺母紧固；上电极抱箍12呈不封闭的圆环状，上电极抱箍12的末端设有双极耳，双极耳上均开孔，可穿螺栓，通过螺栓紧固抱箍，以便上电极抱箍12与钢帽3紧密连接；上电极抱箍12的中心线与绝缘子本体4的中心线重合，多个上电极引脚11关于绝缘子本体4的中心线呈中心放射状均匀设置，即上电极1上每隔一角度就设置有一个上电极引脚11；上电极1与下电极2空间上隔离，以便在上电极1与下电极2之间形成放电间隙。
本实施例利用多个上电极引脚11构成地线绝缘子的羊角电极的上电极1，并与下电极2之间形成多种放电间隙，与传统的平板状上电极1结构不同，呈中心放射状的多个上电极引脚11不仅受力面积小，受风力作用影响小，而且电极偏移造成的间隙距离变化量小，不会因电极转动而出现较大的间隙距离变化，从而使得地线绝缘子的间隙距离在电极偏移时仍满足标准规定，有效地解决了现有地线绝缘子存在上下电极2之间容易发生偏移，从而影响到绝缘子的正常使用的技术问题。
进一步地，在本实施例中，上电极引脚11具体为三个；相邻两个电极引脚之间的夹角相同。三个上电极引脚11既能够保证电极偏移造成的间隙距离变化量小，不会因电极转动而出现较大的间隙距离变化，又可以使得上电极引脚11的数量相对较少，有利于降低绝缘子的承重以及绝缘子的受力面积。
更具体地说，采用三个上电极引脚11为本实施例的优选情况，上电极引脚11的具体数量可根据实际需求而设计。
进一步地，在本实施例中，位于中间的上电极引脚11与下电极2位于同一竖直面上。通过将位于中间的上电极引脚11与下电极2设置在同一竖直面上，也就是使得位于中间的上电极引脚11与下电极2之间的间隙距离为最小，当下电极2沿轴向转动时，由于三个上电极引脚11呈中心放射状均匀排列，下电极2与上电极1之间的最小间隙距离变化量很小，因此对地线绝缘子的放电能力影响很低，有利于保证地线绝缘子在风吹环境下仍然能够正常工作。
进一步地，在本实施例中，请参阅图1和图2，各个上电极引脚11均包括依次连接的竖直段111、水平段112、放电段113和延长段114；竖直段111的第一端与钢帽3连接；竖直段111的第二端沿竖直方向向上延伸，并与水平段112的第一端连接；水平段112的第二端沿水平方向延伸，并与放电段113的第一端连接；放电段113的第二端沿远离绝缘子本体4的方向向上延伸，并与延长段114的第一端连接；延长段114的第二端沿靠近绝缘子本体4的方向向上延伸。通过垂直连接的竖直段111和水平段112可以为放电段113和延长段114提供稳定的支撑，放电段113以及延长段114的设置可以与下电极2共同形成羊角电极，有利于保证地线绝缘子具有良好的放电能力。
更具体地说，放电段113的长度较小，以便与下电极2之间形成较为集中的放电区域；竖直段111的第一端可以通过焊接在上电极抱箍12的外边沿，竖直段111、水平段112、放电段113和延长段114之间的连接处均采用圆弧过渡连接，且竖直段111、水平段112、放电段113和延长段114为一体成型。
进一步地，在本实施例中，下电极2包括弧状段21、靠拢段22和平行段23；弧状段21呈弧状，弧状段21的第一端与钢脚5连接，弧状段21的第二端与靠拢段22的第一端连接；靠拢段22竖直设置，靠拢段22的第二端沿靠近放电段113的方向延伸，并与平行段23的第一端连接；平行段23的第二端沿远离绝缘子本体4的方向向上延伸；平行段23与放电段113平行设置，平行段23与放电段113之间形成放电间隙。弧状段21在延伸过程形成由下往上的圆弧状，可以增加下电极2与绝缘子本体4之间的距离，靠拢段22用于引导平行段23逐渐靠近于上电极1的放电段113，并且可以为平行段23提供良好的支撑作用；下电极2的平行段23用于与上电极1的放电段113之间形成放电间隙，并与延长段114构成羊角电极，使得地线绝缘子具有良好的放电能力。
更具体地说，弧状段21、靠拢段22和平行段23之间的连接处均采用圆弧过渡连接，且弧状段21、靠拢段22和平行段23为一体成型。
进一步地，在本实施例中，平行段23与放电段113相对应的位置上设置有环状凸起24；环状凸起24的截面形状为三角形。通过环状凸起24的设置可以适当减小上电极1与下电极2之间的间隙距离，以便将上电极1与下电极2的环状凸起24构成放电间隙，保证地线绝缘子具有更优的放电能力。
更具体地说，环状凸起24套接于平行段23靠近放电段113的位置，环状凸起24与平行段23为一体成型。
进一步地，在本实施例中，电极未发生偏转时，环状凸起24与上电极1表面的最小距离不小于10mm。请参阅图3，图3中的d1就是环状凸起24与上电极1表面的最小距离，也就是d1不小于10mm，通过设置环状凸起24与上电极1表面之间的最小距离不小于10mm，可以避免流入上电极1内的电弧在上电极1与下电极2之间直接形成贯穿性通道，有利于保证地线绝缘子能够正常进行放电行为。
进一步地，在本实施例中，请参阅图3，当的下电极2发生轴向转动，且转动角为相邻两个上电极引脚11之间的夹角的一半时，环状凸起24与上电极引脚11之间的距离不大于30mm。通过这样设置使得就算下电极2沿轴向转动至相邻两个上电极引脚11之间的中间位置时，环状凸起24与上电极引脚11之间的距离d2不大于30mm，仍然符合现有绝缘子上电极1与下电极2之间的间隙距离应在10～30mm之间的规定，从而使得地线绝缘子的间隙距离在电极偏移时仍满足标准规定，保证了地线绝缘子在风吹环境下能够正常使用。并且无论下电极2沿轴向转动至相邻两个上电极引脚11之间的任何位置，环状凸起24与上电极引脚11之间的距离d2均小于30mm，同样符合间隙距离的规定。
更具体地说，请参阅图3，夹角α为中间的上电极引脚11与左右两边的上电极引脚11之间的夹角，也就是相邻两个上电极引脚11之间的夹角(当上电极引脚11为三个时)；下电极2发生轴向转动，允许下电极2的最大转动角β为相邻两个上电极引脚11之间的夹角α的1.5倍。
进一步地，在本实施例中，上电极引脚11和下电极2均为异形镀锌钢条。其中，三个上电极引脚11为三根同规格异形镀锌钢条，异形镀锌钢条具有良好的耐腐蚀能力，有利于提高上电极1和下电极2的抗污能力，减少外部环境对上电极1和下电极2的影响。
进一步地，在本实施例中，异形镀锌钢条均呈圆柱状；异形镀锌钢条的截面的直径不小于12mm。由于上电极引脚11和下电极2均需要具备一定的抗风能力以及一定的自身阻值，因此上电极引脚11和下电极2的尺寸均不宜过小。
请参阅图4-图5，为说明本实施例提供的多间隙电极与现有的平板电极的等价性，分别对使用多间隙电极和平板电极的两种地线绝缘子进行电场仿真。下电极2施加-10kV电压，上电极1(多间隙电极或平板电极)接地。从下电极2的凸起部分外沿分别引三条垂线至下电极2表面，分别为中线、左线和右线，如图4所示。观测多间隙电极与平板电极两种情况下三条线的电场强度变化趋势，如图5所示。从图5可以看出，多间隙电极的电场变化与平均电极的电场变化基本一致，两者均随着距离的增大而呈L型变化。虽然距离较大时，即离下电极2较远时，两者出现偏差，多间隙电极的电场强度略向上翘，而平板电极的电场强度较平缓，但放电(尤其是雷电冲击作用下的放电)主要取决于尖端处的电场，即2～3mm及之前的电场。因此，本实施例提出的多间隙电极与传统的平板电极在雷击放电防护方面作用等效。
本实施例有益效果：
(1)与传统的平板状结构电极相比，本发明的电极为圆柱状，受风力影响小，发生转动的概率小；
(2)与单一的圆柱状电极相比，多个电极径向分布，起均匀电场的作用，约等效为平板电板，不改变棒-板间隙放电结构；
(3)与传统的电极间隙相比，电极偏移造成的间隙距离变化量小，且允许的电极偏移角度增大；
(4)本实施具有结构简单、安装方便的优点，不需要对已有的地线绝缘子进行全部更换，只需替换上电极1，经济性好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，包括绝缘子本体、钢帽、钢脚、上电极和下电极；
所述钢帽和钢脚分别设置于所述绝缘子本体的顶部和底部；
所述下电极的第一端与所述钢脚可拆卸连接，所述下电极的第二端向外延伸；
所述上电极包括上电极抱箍和多个上电极引脚；
所述上电极抱箍可拆卸套接于所述钢帽上；
多个所述上电极引脚呈中心放射状均匀分布于所述上电极抱箍上；
各个所述上电极引脚的第一端与所述上电极抱箍的外周壁连接；
各个所述上电极引脚的第二端向外延伸与所述下电极之间形成放电间隙。
2.根据权利要求1所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，所述上电极引脚具体为三个；
相邻两个所述电极引脚之间的夹角相同。
3.根据权利要求2所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，位于中间的所述上电极引脚与所述下电极位于同一竖直面上。
4.根据权利要求3所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，各个所述上电极引脚均包括依次连接的竖直段、水平段、放电段和延长段；
所述竖直段的第一端与所述钢帽连接；
所述竖直段的第二端沿竖直方向向上延伸，并与所述水平段的第一端连接；
所述水平段的第二端沿水平方向延伸，并与所述放电段的第一端连接；
所述放电段的第二端沿远离所述绝缘子本体的方向向上延伸，并与所述延长段的第一端连接；
所述延长段的第二端沿靠近所述绝缘子本体的方向向上延伸。
5.根据权利要求4所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，所述下电极包括弧状段、靠拢段和平行段；
所述弧状段呈弧状，所述弧状段的第一端与所述钢脚连接，所述弧状段的第二端与所述靠拢段的第一端连接；
所述靠拢段竖直设置，所述靠拢段的第二端沿靠近所述放电段的方向延伸，并与所述平行段的第一端连接；
所述平行段的第二端沿远离所述绝缘子本体的方向向上延伸；
所述平行段与所述放电段平行设置，所述平行段与所述放电段之间形成放电间隙。
6.根据权利要求5所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，所述平行段与所述放电段相对应的位置上设置有环状凸起；
所述环状凸起的截面形状为三角形。
7.根据权利要求6所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，所述环状凸起与所述上电极表面的最小距离不小于10mm。
8.根据权利要求7所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，当所述的下电极发生轴向转动，且转动角为相邻两个所述上电极引脚之间的夹角的一半时，所述环状凸起与上电极引脚之间的距离不大于30mm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，所述上电极引脚和所述下电极均为异形镀锌钢条。
10.根据权利要求9所述的一种多间隙地线绝缘子，其特征在于，所述异形镀锌钢条均呈圆柱状；
所述异形镀锌钢条的截面的直径不小于12mm。
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