CN1331163C - 复合外套绝缘子避雷器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

复合外套绝缘子避雷器及其制造方法，它包括上下端金具、绝缘芯棒、氧化锌环片和绝缘外套，氧化锌环片8套叠在玻璃纤维芯棒2外，氧化锌叠层底部设干燥剂层12，顶部设氮气隔离室4，绝缘套筒9套在压缩弹簧6、氧化锌叠层8、氮气隔离层4和干燥剂层12的外边，多节伞状硅胶外套10附着在绝缘套筒9的外围。采用绝缘芯棒6贯穿氧化锌叠层外围再套绝缘套筒9，使绝缘子的受力点从氧化锌片转移到由玻璃纤维束和环氧树脂胶组成的中芯棒和绝缘套筒上，显著提高了抗拉和负荷强度，氮气隔离层和干燥剂层的设置保持密封腔体干燥，稳定避雷器的性能，抗拉负荷抗风袭性能优良，耐污染和增水性能提高，便于在高电压大功率输送电路中推广应用。

Description

复合外套绝缘子避雷器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合外套绝缘子避雷器的制造技术，将绝缘子功能整合进避雷器的制造方法。

背景技术

在输电线路杆塔上安装氧化锌避雷器，利用其良好的过电压限制能力来提高输电线路的防雷水平，国内已有成功的经验。但这种将避雷器和复合绝缘子二者制造于一体中的方法国内尚无。国外有过这种方法，例如日本在瓷绝缘子或玻璃绝缘子内置入氧化锌阀片和放电间隙来实现两者合一(在绝缘子中整合了避雷器的功能，主体为绝缘子)，结构上二者统一于绝缘子。CN1037472C的发明专利中公开了日本一公司的避雷器绝缘子制造方法，其缺点在于：1、实现方法比较困难，非常复杂，且只能在瓷或玻璃绝缘子中做到。不能推广到目前应用很广且用量进一步扩大的复合绝缘子上来。2、结构中带有放电间隙，很难控制间隙的放电电压，伏秒特性曲线很不平滑，很难和被保护设备的伏秒特性配合。

发明内容

本发明旨在提供一种高性能绝缘子避雷器，它除了具有氧化锌避雷器可靠的保护性能，还兼具绝缘子的功能，具有机械强度高、防潮性能好，适合沿海或山区等多雷地区安装使用的复合外套绝缘子避雷器。

本发明的另一目的是提供复合外套绝缘子避雷器的制造方法，本发明采用以下技术方案实现上述目标：

复合外套绝缘子避雷器，它包括连接金具、氧化锌环片和绝缘外套，其特征在绝缘芯棒外套叠氧化锌环片层和密闭隔离层，在氧化锌环片层和密闭隔离层外设绝缘套筒；绝缘套筒外为多节绝缘外套，上下端金具分别与绝缘芯棒和绝缘套筒的两端相固接，绝缘子避雷器内充气压略大于大气压的纯氮气。

复合外套绝缘子避雷器的制造方法，包含以下基本步骤：

a、用玻璃纤维与环氧树脂胶联固化成绝缘芯棒和绝缘套筒，并在芯棒外和套筒外涂敷硅胶保护层；

b、将下端金具与绝缘芯棒端头连接，在密闭隔层内放置干燥剂，然后叠放氧化锌环片，再在氧化锌叠层外套上绝缘套筒；

c、在氧化锌叠层上端的密封隔离室内设置导电带和压缩弹簧以调节氧化锌叠层的紧密度，再与绝缘套筒上端连接上端金具；

d、将上述绝缘子避雷器内部空气抽出，并往其内充入气压略大于大气压的纯氮气；

e、将上述绝缘子避雷器置于液压机上加压连接，使金具与绝缘芯棒的接触面融合牢固；

f、对已压接过的绝缘子避雷器进行注胶硫化，在绝缘套筒上复合硅橡胶绝缘外套。

本发明中的绝缘子避雷器，结构上最主要特征是氧化锌环片叠串在由环氧玻璃纤维组成的芯棒外，芯棒外涂有一层硅胶保护层及芯棒两端接套金具而成，绝缘芯棒2贯穿筒状密封隔离层18至金具的芯棒腔19相连接固紧。氧化锌环片作为限制输电线路过电压的保护元件，可以根据保护的要求来选择环片的数量和尺寸，以及氧化锌环片的截面积，氧化锌环片内环Ф20～30mm，外环Ф50～60mm。芯棒必须选用耐酸碱、耐高温和高抗拉强度的改性环氧树脂胶联固化玻璃纤维绝缘芯棒，直径由氧化锌环片内径决定，为保护绝缘子避雷器在爆炸的情况下，仍能承受导线拉力，须在芯棒外涂敷一层硅胶保护层。

本发明中的绝缘子避雷器还具有一对特殊设计的金具，金具的形状和结构参见图2和图3。金具作为和输电线路的机械连接和电气连接部分，同时要压紧芯棒，利用金具和芯棒的摩擦，使避雷器具有足够的拉伸负荷。金具大端为筒状法兰，筒内壁设有内螺纹以便与环氧玻璃纤维筒两端连接，环氧玻璃纤维筒作为氧化锌环片的保护层。

本发明中的绝缘子避雷器，要保证能安全可靠的运行，非常关键的是保证内部干燥不受潮，即要有良好的密封性能。要做到这一点，在结构设计和各个密封部位的密封件选择上都非常重要。在上下金具大端设计筒状密封隔离层，给绝缘子避雷器内部充入高纯度氮气，使内部气压略高于外部气压，这样外部的潮湿空气不能通过呼吸作用侵入到绝缘子避雷器内部。金具法兰筒内设密封槽以放置密封件和密封胶。在密封件的选择上，要选择硬度在邵氏70度左右，恒定形变压缩永久形变率小于15％的三元乙丙胶密封件，并且要在产品的预期使用期内能够保持弹性，保证产品的良好密封性能。

本发明中环氧玻璃纤维筒外边的绝缘材料选用硅橡胶，硅橡胶外套除了良好绝缘性能外，还具有很强的耐污能力和憎水性，可以克服瓷绝缘子和玻璃绝缘子需要经常清扫的缺点。制造时要在环氧玻璃纤维筒外边涂敷一层偶连剂，保证硅橡胶和玻璃纤维筒结合紧密。

附图说明

图1为本发明内部结构剖面图。

图2为上端金具剖面图。

图3为下端金属剖面图。

上述图中1为上端金具，2为绝缘芯棒，3为密封件，4为氮气隔离层，5为导电带，6为压缩弹簧，7为芯棒硅胶保护层，8为氧化锌环片，9为绝缘套筒，10为硅橡胶绝缘外套，11、14为密封件，12为干燥剂，13为干燥剂隔离层，15为下端金具，16、17为密封塞及密封圈，18为筒状密封隔离层，19为芯棒腔，20为抽气孔。

具体实施方式

为了更好的了解本发明，下面介绍35千伏和110千伏二个实施例以进一步说明本发明的工艺方法。

第一步：用玻璃纤维与环氧树脂胶联固化成绝缘芯棒2和绝缘套筒9，并在绝缘芯棒和套筒外涂敷硅胶保护层7。

为保证绝缘子避雷器内部的干燥，避免潮气带入，事先将所有用到的零配件包括氧化锌环片、干燥剂、导电带、压缩弹簧、上下端金具、绝缘芯棒和套筒等，用酒精擦洗干净后，放入烘箱中90℃烘干备用。

第二步：将严格挑选的芯棒放在专用模具中注胶，以形成一层厚为5-10mm的保护层，以缓冲万一避雷器爆炸时对芯棒的影响。保护层的长度根据氧化锌环片的总体高度来调整，35kV的绝缘子避雷器保护层高度为567-587mm，110kV绝缘子避雷器保护层高度为855-885mm，芯棒两端各留出约90-100mm的裸棒，方便和金具的压接。

第三步：在事先清洗烘干过的下端金具15的密封槽中放入密封件14，抹好密封胶，然后将芯棒裸露的部分套入下端金具的芯棒腔19内，在金具的筒状密封隔离层18内放入干燥剂如DA-3U分子筛，以吸收装配过程中带入的潮气。然后将氧化锌环片穿在芯棒2上，再在环片外套上环氧玻璃纤维套筒9，将下端金具15和环氧玻璃纤维筒9的下端旋紧。

第四步：在氧化锌叠层的上端放入设计好的导电带5和压缩弹簧6(事先计算好弹簧的压缩量)，保证氧化锌叠层和金具的紧密接触。再在环氧玻璃纤维筒的上端旋好上端金具1，上端金具的密封槽内同样放好密封件3，涂好密封胶。

到这一步，绝缘子避雷器的主体装配完成。整个装配过程，要保证在恒温去湿(保持湿度小于60％，温度为20±1℃)的专用装配环境中进行。

第五步：通过下端金具15上的抽气孔20，抽出绝缘子避雷器内部的空气，然后用氦质谱检漏仪进行检漏，确保合格后，再通过抽气孔给绝缘子避雷器内部注入纯度为99.999％氮气，并使内部压力为1.02-1.03大气压。完成后用密封塞16将抽气孔密封。

第六步：在液压机上，对套着芯棒的金具进行压接，通过联接液压机的光纤感应器来观察芯棒和金具的结合程度。控制压接力，使金具和芯棒结合牢靠。这里要注意观察光纤感应器压接力，不能过高、也不能过低，35kV的绝缘子避雷器压接力控制在19-20kN，110kV的绝缘子避雷器压接力控制在25kN-30kN，这样才能保证金具和环氧玻璃纤维棒的结合满足设计要求。

第七步：给环氧玻璃纤维筒外面涂一层根据硅橡胶性能配制的偶连剂，涂敷要均匀，不能漏涂。涂好后在无尘的环境中放置30-40分钟。然后将绝缘子避雷器主体放入专用的模具中，进行注胶硫化，形成硅橡胶外套。硫化时要控制注胶的速度和硫化温度、时间等参数。一般注完胶后，在90-100℃的温度下硫化40-60分钟后，即可开模取出绝缘子避雷器。然后将做好的绝缘子避雷器放入烘箱进行二段硫化，根据不同硅橡胶材料的要求，选择相应的二段硫化温度和时间，使胶料充分硫化。

第八步：对做好的绝缘子避雷器进行电气性能和机械性能检测。

至此，绝缘子避雷器就做好了。上述过程中，第六步和第七步可根据情况互换顺序。

本发明的优点是制造简单、使用方便、性能优越。在制造35kV、110kV、220kV的绝缘子避雷器的工艺基本相同，均可按所述工艺步骤进行。利用氧化锌环片优异的能量吸收能力来吸收过电压能量，提高线路的耐雷水平。利用独特的金具芯棒结合方式，实现和绝缘子相同的机械强度。同时硅橡胶重量轻和耐污性、憎水性强的特点，使得整个产品易于安装、易于被用户接受。

按照本发明制造的一个绝缘子避雷器实例，在国家相关检验中心(西安和武汉)进行了试验，各项电气性能和机械性能均符合设计要求，其中拉伸负荷，本实例没计要求为7吨，实际测试为12吨。在将绝缘子避雷器进行爆炸试验后，其拉伸负荷仍为12吨。密封试验设计要求为泄漏率不大于6.65×10^-3PaL/s，实际测试漏率小于4.43×10^-5PaL/s。

Claims (8)

1、复合外套绝缘子避雷器，它包括连接金具、氧化锌环片和绝缘外套，其特征在于绝缘芯棒外套叠氧化锌环片层和密闭隔离层，在氧化锌环片层和密闭隔离层外设绝缘套筒，绝缘套筒外为伞状多节绝缘外套；上下端金具分别与绝缘芯棒和绝缘套筒的两端相固接，绝缘子避雷器内充气压略大于大气压的纯氮气。

2、根据权利要求1所述的复合外套绝缘子避雷器，其特征是绝缘芯棒(2)外涂有一层硅胶保护层，芯棒两端套接金具，绝缘芯棒(2)贯穿筒状密封隔离层(18)至金具的芯棒腔(19)相连接固紧。

3、根据权利要求1所述的复合外套绝缘子避雷器，其特征是上下端金具的大端设计成筒状密封隔离层(18)，筒内放置密封件(11、14)和密封胶的密封槽(13)。

4、根据权利要求1所述的复合外套绝缘子避雷器，其特征是绝缘子避雷器内的纯氮气浓度为99.999％，压力为1.02～1.03大气压。

5、复合外套绝缘子避雷器的制造方法，其特征包括以下步骤：

a、用玻璃纤维与环氧树脂胶联固化成绝缘芯棒和绝缘套筒，并在芯棒外和套筒外涂敷硅胶保护层；

b、将下端金具与绝缘芯棒端头连接，在密闭隔层内放置干燥剂，然后叠放氧化锌环片，再在氧化锌叠层外套上绝缘套筒；

c、在氧化锌叠层上端的密封隔离室内设置导电带和压缩弹簧以调节氧化锌叠层的紧密度，再于绝缘套筒上端连接上端金具；

d、将上述绝缘子避雷器内部空气抽出，并往其内充入气压略大于大气压的纯氮气；

e、将上述绝缘子避雷器置于液压机上加压连接，使金具与绝缘芯棒的接触面融合牢固；

f、对已压接过的绝缘子避雷器进行注胶硫化，在绝缘套筒上复合硅橡胶绝缘外套。

6、根据权利要求5所述的复合外套绝缘子避雷器的制造方法，其特征是密封件选择硬度邵氏70度，恒定形变压缩永久形变率小于15％的三元乙丙胶密封件。

7、根据权利要求5所述的复合外套绝缘子避雷器的制造方法，其特征是金具与芯棒压接，35kV的绝缘子避雷器压接力控制在19～20kN，110kV的绝缘子避雷器压接力控制在25～30kN。

8、根据权利要求5所述的复合外套绝缘子避雷器的制造方法，其特征是绝缘子避雷器整体装配保持恒温去湿，在湿度小于60％，温度为20±1℃环境中完成装配。

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