CN1925068A - 一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子 - Google Patents

一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，合成绝缘子包括芯棒、金具、均压环和、伞裙护套，伞裙护套包覆于芯棒表面，伞裙护套与金具连接，金具上分别安装有均压环，所述的伞裙护套是以110－2甲基乙烯基硅橡胶为基体，添加补强剂气相法白炭黑、阻燃剂氢氧化铝微粉、适量助剂和硫化剂。本发明的绝缘子工作于1000kV特高压交流输电线路上，安全可靠，且其污闪性能、污秽耐受性能好，重量轻，尺寸小，电晕和无线电干扰小，运行基本免维护。

Description

一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子
技术领域：
本发明涉及绝缘子技术领域，特指一种±1000kV特高压交流输电线路用的合成绝缘子。
背景技术：
绝缘子有瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子、硅橡胶合成绝缘子等。瓷绝缘子历史悠久，机械、电气性能均满足各级电压的要求，因此，在交、直流输电系统中得到了广泛的应用。但是，随着大气污染日益加重，瓷绝缘子在污秽和潮湿条件下，耐污秽性能迅速下降的弱点也逐渐暴露出来，线路污闪事故时有发生。为此，人们对瓷绝缘子外形进行了改进，设计出钟罩型、双伞型，三伞型等防污产品，但这些产品的应用效果都不太理想，运行中需要逐渐增加串长来解决，在重冰区性能下降较大，同时，需要定期清扫和零值检测等大量维护工作。
钢化玻璃绝缘子已大量用于各电压等级的线路上，其主要优势是机械强度高、零值自暴减少了运行维护工作量、耐电弧性能较好、老化过程较瓷质更慢。其不足为自暴率较高、易受外力打击破坏和散落的玻璃碎片影响耕作及环境安全。
硅橡胶合成绝缘子由于耐污闪性能好，机械强度高，重量轻，尺寸小，价格便宜，运行基本免维护，电晕小，电磁干扰小等优点，目前在国内外得到了大量的使用，积累了丰富的成功运行经验，特别是在解决交直流污秽闪络问题上发挥了不可替代的作用。
另外采用瓷绝缘子或玻璃绝缘子，其串长过长，重量过重，从而使塔身重量和塔头尺寸大大增加，增加了工程的造价，同时，绝缘子串过长还会导致风偏过大，测零值及清扫等运行维护工作量剧增等问题。而采用合成绝缘子则可以很好地解决上述问题。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子。本发明的合成绝缘子具有憎水、污秽耐受性能好、重量轻、电晕和无线电干扰小。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，合成绝缘子包括芯棒、金具、均压环和、伞裙护套，伞裙护套包覆于芯棒表面，伞裙护套与金具连接，金具上分别安装有均压环，上述的伞裙护套是以110-2甲基乙烯基硅橡胶为基体，添加补强剂气相法白炭黑、阻燃剂氢氧化铝微粉、适量助剂和硫化剂，其配方如下：重量比
(1)110-2甲基乙烯基硅橡胶       95～105
(2)气相法白炭黑                33.25～36.75
(3)氢氧化铝微粉                118.75～131.25
(4)兰色母胶1508#               0.0665～0.735
(5)黑色母胶1800#               0.608～0.672
(6)二氧化锌                    4.9～5.1
(7)A-151                  0.95～1.05
(8)羟基硅油               4.75～5.25
(9)含H硅油                0.95～1.05
(10)甲基硅油201           9.5～10.5
(11)三乙醇胺              0.8455～0.9345
(12)DCP                   1.0545～1.1655
所述的硅橡胶为乙烯基含量不同的几种硅橡胶的组合，分子量为60万的硅橡胶，乙烯基总含量为0.2。
所述的氢氧化铝微粉的细度为2000目，氢氧化铝的颗粒表面喷洒有硅油偶联剂。
所述的伞裙护套的伞形结构为一大两小连续分布。
金具和芯棒的联接采用压接式，金具端部成型于伞裙护套内，金具的连接端部为球窝、球头结构。
高压端金具上设有一大一小两个均压环，均压环为圆环形结构。
所述的合成绝缘子由两段串联而成，。
所述的合成绝缘子在1000米海拔以下地区、0.05mg/cm2的盐密条件下，爬电距离取32mm/kv，爬电距离不小于32000mm，安装高度为9750mm。
所述的低压端均压环为圆盘形。
本发明有以下特点：
1、本发明1000kV特高压交流输电工程用合成绝缘子，伞裙护套是采用整体注射工艺成型，金具和芯棒的联接采用压接式．其工作电压高达1000kV，额定机械拉伸耐受负荷高300kN-530kN，解决了1000kV特高压交流输电工程的线路外绝缘问题。
2、本发明1000kV特高压交流合成绝缘子，其绝缘子串长只有瓷和玻璃绝缘子串长的80％，重量只有瓷和玻璃绝缘子的10％，价格是瓷和玻璃绝缘子的1/3，适合在1000kV特高压交流工程中应用。
3、本发明1000kV交流合成绝缘子基本配置是：在1000米海拔主度及以下，0.05mg/cm2盐密下，爬电比距取32mm/kV，爬电距离不小于32000mm，安装高度9750mm。
4：本发明1000kV交流合成绝缘子有单支结构，也有双节结构，其双节结构是把一支长达10米左右1000kV特高压交流复合绝缘子分两段设计，这是解决长产品长途运输困难，便于在山地搬运的很好办法，
5：本发明1000kV交流合成绝缘子伞群采用一大两小伞形结构且连续分布。伞形的爬距系数最大不超过3.8，大伞间距大于90mm，伞伸出与伞间距之比0.8-1.2。伞边沿厚度大于4mm，伞根部厚度小于12mm经国家电网公司环境保护研究院验证为空气动力学式伞形结构，可比普通伞型大大减少在空气中的积污，具有更好的防污闪性能。
6：本发明1000kV交流合成绝缘子伞裙硅橡胶配方采用乙烯基含量不同的几种硅橡胶组合使用，以提高胶料机械性能和老化性能，对添加的白炭黑进行表面予处理，在白炭黑颗粒表面喷洒硅油偶联剂，对氢氧化铝微粉进行细化，把细度从800目提高到2000目，并进行表面予处理，在氢氧化铝颗粒表面喷洒硅油偶联剂，这种对添加无机物进行予处理措施，大大提高硅橡胶材料的加工性能，也提高了硅橡胶材料阻燃效果和憎水性。
7：本发明1000kV交流合成绝缘子硅橡胶材料采用先进的密炼-捏合-真空炼胶工艺，大大提高硅橡胶机电性能。
8：本发明1000kV交流合成绝缘子采用上述的不需二段硫化的配方和工艺生产，使整体注射工艺可在低温，短时下进行，不需二段硫化，不但大大节省电力能源，而且大大提高生产效率，使产品不单外观美而且质量好。
10：本发明1000kV交流合成绝缘子的伞裙，护套，密封是在注射机模具中整体一次注射成型，金具端部用高温硫化硅橡胶整体注射包胶密封代替普通室温硫化硅橡胶手工密封，极大提高金具端部密封性能。金具端部的密封包胶改变了金具端部的电场分布，消除了金具端部的电晕，有效保护高压端伞裙，护套，密封的硫化硅橡胶不被高压电场加速老化。
11：本发明1000kV交流合成绝缘子在生产过程和质检时都采用超声波测厚仪测量每一支合成绝缘子的护套厚度，保证每一支合成绝缘子的护套厚度都大于5mm。
12：本发明1000kV交流合成绝缘子端部金具采用排水型球窝，球头结构，可保证雨水能顺畅地沿复合绝缘子外表面流走，在金具上不会留下积水缝，防止积水腐蚀端部金具密封，是很先进的。
13：本发明1000kV交流合成绝缘子高压端采用引流式大小双均压环设计，用大小两个均压环代替老式一个均压环，来提高高压端保护效果．大环作用是使交流合成绝缘子金具端部电场强度尽可能降低，减少高压端电晕干扰，增大均压效果。小环用来屏蔽金具端部硅橡胶密封，使密封硅橡胶不被电场加速老化。
14：本发明1000kV交流合成绝缘子高压端利用双层半导体均压层来均衡交流合成绝缘子轴向电场分布，希望把高压端电场强度降到2kV/cm以下，强迫交流合成绝缘子轴向电场分布趋向均匀。
15：本发明1000kV交流合成绝缘子产品包装为可装卸包装设计，可解决合成绝缘子安装后未通电前合成绝缘子伞裙的保护，防污，防动物损坏等问题。
16：本发明1000kV交流合成绝缘子对芯棒的配方和工艺提出改进，要求芯棒采用耐高温环氧树脂和ECR耐酸玻璃纤维，要求ECR耐酸玻璃纤维中三氧化二硼含量为零，要求在环氧树脂配方中添加硅烷偶联剂，要求芯棒采用真空注射浸胶工艺，要求芯棒采用电热+微波固化工艺，要求芯棒水扩散试验电流小于30微安。
17：本发明1000kV交流合成绝缘子端部金具采用45#圆钢锻造，机加工成型生产，金具采用稀土铝多元素热镀锌防腐，加强了镀锌层和金具的粘接效果，保证金具在压接时不起皮，无裂缝。
18：本发明1000kV交流合成绝缘子使用超声波探测仪监控每一个金具压接过程，可实现过压报警，欠压显示，数据追溯。金具和芯棒的联接采用两次压接工艺，保证产品机械强度稳定可靠。
19：本发明1000kV交流合成绝缘子成品每一米绝缘长度施加300kV工频高电压耐受30分钟，产品上任何部位都没有温升。把成品任何部位切割成30mm带护套和芯棒短段，在0.1％浓度盐水溶液中水煮100小时后，其泄漏电流不大于50微安。
20：本发明1000kV交流合成绝缘子采用空气动力学式伞型设计
如设计伞间距和伞伸出之比H/L≥1，对绝缘子自洁性能很重要，亦保证总爬电距离有效；
设计大、小伞伸差A-B≥15mm，避免在降雨时大小伞间桥接；
伞上表面的倾斜角对其自洁性能起重要的作用，因此须使其倾斜角≥5°，本发明取其倾斜角为7.5°，使其具有良好的自洁性能；同时伞裙护套的伞间距、占空比(S□-Sw)/S□亦能提高其自洁能力、减少积污、减少伞裙下表面局部放电。
附图说明
图1为单支1000kV特高压交流合成绝缘子立体示意图；
图2为单支1000kV特高压交流合成绝缘子结构示意图；
如图1、图2所示，本发明的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，合成绝缘子包括芯棒2、金具1、7、均压环3、5和6、伞裙护套4，伞裙护套4包覆于芯棒2表面，伞裙护套4与金具1、7连接，金具1上分别安装有均压环3，金具7装有均压环5、6，上述伞裙护套4是选用以110-2甲基乙烯基硅橡胶为基体，添加补强剂气相法白炭黑，添加阻燃剂氢氧化铝微粉，添加适量助剂和硫化剂，经混炼，用整体注射工艺在模具中高温高压下使硅橡胶硫化成型为伞裙护套。
憎水性，对白炭黑的添加量优化为硅橡胶的35％。
对氢氧化铝微粉进行细化，细化为2000目，并对其进行表面预处理，在氢氧化铝颗粒表面喷洒硅油偶联剂，由于细化提高了阻燃效果，由于表面预处理使氢氧化铝微粉表面从亲水性转为憎水性，在兼顾耐漏电起痕性能和憎水性情况下，把氢氧化铝微粉填充量优化为硅橡胶的125％。
采用先进的密炼-捏合-真空炼胶工艺制作高性能硅橡胶，各种粉料在密炼机中分批加压混合，在捏合机中集中混炼，用抽真空方式，排除低分子物质，经停放再返炼，再经停放后再加硫，然后提供给注射机注射成型，这种炼胶工艺生产的胶，具有很好的机械性能，不粘模，使产品具有完好的外观。
伞裙护套4是密封在注射机模具中整体注射成型，模具分上下两半，按照设计的伞型加工制造，模具中还安装有芯棒2偏心定位装置，保证护套偏芯可控制在0.5mm范围内，上下模具各有三点控制温度，模具温度控制在150±2度范围内，每次注射硫化时间根据芯棒2粗细和护套4厚度定在10分钟。
合成绝缘子1在生产前，先将芯棒2整体打磨，预装金具1，预压接，芯棒2表面均匀塗偶联剂AP-133，塗偶联剂后要预烘15分钟就可放入模具注射硅橡胶伞裙护套4和密封，其注射工艺是采用整体注射工艺。
所述的高压端金具7上设有一大一小两个均压环5、6，均压环5、6为圆环形结构。用大均压6环降低端部电场强度，用小均压环5保护端部密封，其中，均压环6的主要作用是使金具端部电场强度尽可能降低，因此，均压环6采用封闭大圆环，采用大口径的铝管制作均压环，以增大其曲率半径，均压环表面光滑，减少高压端电晕干扰，增大均压效果；
小均压环5采用小铝管制作，紧靠在护套硅橡胶上，用来屏蔽硅橡胶密封，使密封硅橡胶不被电场加速老化。
特高压交流合成绝缘子低压端均压环设计成封闭式，用铝板把低压端圆管均压环焊接成封闭的圆盘，安装在交流合成绝缘子的顶部，可防鸟类啄咬绝缘子顶部的硅橡胶，也可防冰雪。
所述的合成绝缘子在1000米海拔以下地区、0.05mg/cm2的盐密条件下，爬电距离取32mm/kv，爬电距离不小于32000mm，安装高度为9750mm，这在国内外都是第一次，有效降低铁塔高度，降低总成本。
长产品在长途运输中比较困难，而图2所示的合成绝缘子1设计为两段，将长达10米的特高压交流合成直流绝缘子1设计为两段，便于长途运输，尤其是在高山峻岭中运输和搬运更加方便，将合成绝缘子1分成两段设计经实验证明，符合在特高压交流电压1000kV下对绝缘子各项电气参数的要求，能长期稳定工作，基本免维护。

Claims (9)

1、一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，合成绝缘子包括芯棒、金具、均压环和、伞裙护套，伞裙护套包覆于芯棒表面，伞裙护套与金具连接，金具上分别安装有均压环，其特征在于：所述的伞裙护套是以110-2甲基乙烯基硅橡胶为基体，添加补强剂气相法白炭黑、阻燃剂氢氧化铝微粉、适量助剂和硫化剂其配方如下：
(1)110-2甲基乙烯基硅橡胶    95～105
(2)气相法白炭黑             33.25～36.75
(3)氢氧化铝微粉             118.75～131.25
(4)兰色母胶1508#            0.0665～0.735
(5)黑色母胶1800#            0.608～0.672
(6)二氧化锌                 4.9～5.1
(7)A-151                    0.95～1.05
(8)羟基硅油                 4.75～5.25
(9)含H硅油                  0.95～1.05
(10)甲基硅油201             9.5～10.5
(11)三乙醇胺                0.8455～0.9345
(12)DCP                     1.0545～1.1655。
2、根据权利要求1所述的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，其特征在于：所述的硅橡胶为乙烯基含量不同的几种硅橡胶的组合，分子量为60万硅橡胶，乙烯基总含量为0.2。
3、根据权利要求1所述的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，其特征在于：所述的氢氧化铝微粉的细度为2000目，氢氧化铝的颗粒表面喷洒有硅油偶联剂。
4、根据权利要求1所述的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，其特征在于：所述的伞裙护套的伞形结构为一大两小连续分布。
5、根据权利要求1所述的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，其特征在于：金具和芯棒的联接采用压接式，金具端部成型于伞裙护套内，金具的连接端部为球窝、球头结构。
6、根据权利要求1所述的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，其特征在于：高压端金具上设有一大一小两个均压环，均压环为圆环形结构。
7、根据权利要求1所述的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，其特征在于：所述的合成绝缘子由两段串联而成，。
8、根据权利要求1所述的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，其特征在于：所述的合成绝缘子在1000米海拔以下地区、0.05mg/cm2的盐密条件下，爬电距离取32mm/kv，爬电距离不小于32000mm，安装高度为9750mm。
9、根据权利要求1所述的一种特高压交流输电线路用的合成绝缘子，其特征在于：所述的低压端均压环为圆盘形。
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