CN203552820U - 一种复合绝缘子伞形结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种复合绝缘子伞形结构，包括芯棒、护套、大伞裙及小伞裙，大伞裙与小伞裙交替排列，大伞裙直径为151.3~204.7mm，小伞裙直径为127.5~172.5mm，伞间距为59.5~80.5mm，最小伞间距为29.75~40.25mm，大伞裙伞伸出为53.12~71.88mm，小伞裙伞伸出为41.22~55.78mm，上伞倾角与下伞倾角均为78.8°~106.6°，伞根部倒角半径为6.8~9.2mm。本实用新型可优化复合绝缘子上各个伞裙的电场分布情况，避免在伞套附近出现高电位差，对称式伞形结构有利于提高耐张复合绝缘子自洁能力，提高复合绝缘子的污闪电压，提高输电线路耐张串的耐污闪能力。
Description
技术领域
本实用新型型涉及超特高压架空输电线路外绝缘技术装备领域，具体涉及一种复合绝缘子伞形结构。
背景技术
目前我国对绝缘子使用思路仍停留在“直线用复合化，耐张串用瓷、玻璃”的设计理念上，耐张串使用瓷和玻璃绝缘子存在调爬时工作较复杂，除了过多增加绝缘子片数，还需调整导线弧垂、考虑铁塔受力等，因此耐张串防污闪能力的不足已日益显现，同时耐张串使用瓷绝缘子还需定期检测零值及清扫，维护成本较高。
现阶段在220kV输电线路上使用复合绝缘子耐张串较为普遍，在超高压、特高压输电线路使用耐张串还处于小范围的研究试用阶段，目前耐张串所使用的复合绝缘子在原材料、结构形式基本上与悬垂串复合绝缘子是通用的，架空输电线路的耐张串安装方式与悬垂串不同，绝缘伞套积污方式、电场分布特性、风场受力特性均与悬垂串亦不同，耐张串的安装方式为水平安装，伞套的正反面与悬垂串相比，都很容易积污。
目前复合绝缘子的IEC标准和国家标准中，只提供了悬垂串用复合绝缘子的伞形结构的基本要求作为参考，对耐张串用复合绝缘子的伞形研究很少。国内外在耐张复合绝缘子伞形上的研究也比较少。但是，架空输电线路的耐张串由于安装方式与悬垂串不同，绝缘耐张串是水平安装的，这不同于悬垂串，由此而引起的绝缘子电场分布特性、积污特性、覆冰特性、风场受力特性等均与悬垂串不同，所以，复合绝缘子的伞形设计，如何能既满足输电工程的基本要求，又满足相关标准中对伞形尺寸的基本要求，同时优化复合绝缘子附近电场分布、具有更高的污闪电压、自然环境中有良好的自洁能力减少积污、覆冰状态下性能稳定等其它优点，将这些优点都有机地体现与一种伞形上，是复合绝缘子伞形的难点。且超高压、特高压输电线路上专用的复合耐张绝缘子，除了要满足输电线路的要求，还应具有安装施工简便、能承受安装踩踏等功能。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种复合绝缘子伞形结构，该伞形结构能够优化电场分布、提高自洁能力，能够满足超特高压架空输电线路耐张串的使用要求。
本实用新型的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种复合绝缘子伞形结构，包括芯棒、护套、若干直径相等的大伞裙及若干直径相等的小伞裙，所述大伞裙与小伞裙交替排列，所述大伞裙直径为151.3~204.7 mm，小伞裙直径为127.5~172.5 mm，伞间距（即一组伞裙之间轴向的距离）为 59.5~80.5mm，最小伞间距（即相邻两片伞裙之间的轴向距离）为29.75~40.25 mm，大伞裙的伞伸出（即护套外表面至大伞裙边缘的径向尺寸）为53.12~71.88mm，小伞裙的伞伸出（即护套外表面至小伞裙边缘的径向尺寸）为41.22~55.78mm，上伞倾角（即护套表面与伞裙的低压端表面的在同一平面内的所夹夹角与下伞倾角（即护套表面与伞裙的高压端表面的在同一平面内的所夹夹角）均为78.8°~106.6°，伞根部倒角半径（即伞根部倒角指的是伞裙与护套之间的圆半径）为 6.8~9.2 mm。
所述大伞裙与小伞裙的伞裙夹角均为4.5°~6.1°，大伞裙的伞裙根部厚度（即距离护套外表面10mm位置的伞裙厚度）为7.41~10.03 mm，大伞裙的伞裙边缘厚度（即距离伞裙边缘10mm位置的伞裙厚度）为4.04~5.46mm。
所述护套的厚度为5.1~6.9mm。
所述大伞裙与小伞裙均为左右对称式伞形结构。
所述大伞裙直径优选为178mm，小伞裙直径优选为150mm，伞间距优选为70mm，最小伞间距优选为35mm，大伞裙的伞伸出优选为62.5mm，小伞裙的伞伸出优选为48.5mm，上伞倾角与下伞倾角均优选为92.7°，伞根部倒角半径优选为8mm。
所述大伞裙与小伞裙的伞裙夹角优选为5.3°，大伞裙伞裙根部厚度优选为8.72mm，大伞裙伞裙边缘厚度为优选4.75mm，护套的厚度优选为为6.5mm。
本实用新型一种复合绝缘子伞形结构，满足输电工程的基本要求，又满足相关标准中对伞形尺寸的基本要求，可以优化复合绝缘子上各个伞裙的电场分布情况，避免在伞套附近出现高电位差的点，同时，伞裙的对称式伞形结构有利于提高耐张复合绝缘子的自洁能力，降低使用中实际的污秽度，提高复合绝缘子的污闪电压，提高输电线路耐张串的耐污闪能力，也可以避免安装施工、踩踏对伞裙造成的破坏。相比较于市场上已有的复合绝缘子伞形，本实用新型在满足基本要求和优化电气、力学性能的同时，可以显著减少用胶量，提高经济效益。
附图说明
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型一种复合绝缘子伞形结构的结构示意图。
图中：1-大伞裙；2-小伞裙；3-护套；4-芯棒；d1-大伞裙直径；d2-小伞裙直径；d3-护套直径；d4-芯棒直径；L1-伞间距；L2-最小伞间距；L3-大伞裙的伞伸出；L4-小伞裙的伞伸出；θ1-上伞倾角；θ2-下伞倾角；θ3-伞裙夹角；R-伞根部倒角半径；t1-伞裙根部厚度；t2-伞裙边缘厚度。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实用新型实施例所述的一种复合绝缘子伞形结构，包括芯棒4、护套3、若干直径相等的大伞裙1及若干直径相等的小伞裙2，大伞裙1与小伞裙2交替排列，护套直径d3为53 mm，芯棒直径d4为40mm，则护套厚度为6.5mm，大伞裙直径d1为178mm，小伞裙直径d2为150 mm，伞间距L1为70mm，最小伞间距L2为35 mm，大伞裙的伞伸出L3为62.5mm，小伞裙的伞伸出L4为48.5mm，上伞倾角θ1与下伞倾角θ2均为92.7°，伞根部倒角半径R为 8mm；大伞裙1与小伞裙2的伞裙夹角θ3均为5.3°，大伞裙1的伞裙根部厚度t1为8.72 mm，大伞裙1的伞裙边缘厚度t2为4.75mm。
鉴于耐张串的安装方式，大伞裙1与小伞裙2均为左右对称式伞形结构，而不同于悬垂串通常采用的倾斜伞的形式，通过采用了ANSYS双向流固耦合仿真分析的方法，对比验证了倾斜的、垂直的、对称的伞形的积污特性，结果显示，结构形状左右对称的伞裙在自然环境中具有更好的积污效果和自洁能力。
对称伞裙的另一个优点在于，在相同的伞夹角下，相对倾斜伞或垂直伞来讲更薄，即在相同的伞根部厚度的情况下，对称伞比倾斜伞或垂直伞的伞夹角要小。这样的设计可以在满足必要的机械强度，能够承受检修工人的踩踏而不会损坏；同时，这样的设计可以有效抵御自然环境中的强风天气，防止伞裙损坏而影响复合绝缘子的整体电气性能。
本伞形结构尺寸完全满足IEC/TS 60815-3《污秽条件下高压绝缘子的选择和尺寸确定——第3部分：交流系统用聚合物绝缘子》中“外形参数的核对”的七项基本要求，并处于“无偏差”的推荐范围内；
根据学术文献提供的设计参考，本伞形尺寸也能够与绝大多数的研究结果吻合，使复合绝缘子具有了良好的电气特性、积污特性。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于护套直径d3为45.06mm，芯棒直径d4为34.86mm，则护套厚度为5.1mm，大伞裙直径d1为151.3 mm，小伞裙直径d2为127.5 mm，伞间距L1为59.5mm，最小伞间距L2为29.75 mm，大伞裙的伞伸出L3为53.12mm，小伞裙的伞伸出L4为41.22mm，上伞倾角θ1与下伞倾角θ2均为78.8°，伞根部倒角半径R为 6.8mm。大伞裙1与小伞裙2的伞裙夹角θ3均为4.5°，大伞裙1的伞裙根部厚度t1为7.41 mm，大伞裙1的伞裙边缘厚度t2为4.04mm。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于护套直径d3为60.94 mm，芯棒直径d4为47.14mm，则护套厚度为6.9mm，大伞裙直径d1为204.7 mm，小伞裙直径d2为172.5 mm，伞间距L1为80.5mm，最小伞间距L2为40.25 mm，大伞裙的伞伸出L3为71.88mm，小伞裙的伞伸出L4为55.78mm，上伞倾角θ1与下伞倾角θ2均为106.6°，伞根部倒角半径R为9.2 mm。大伞裙1与小伞裙2的伞裙夹角θ3均为6.1°，大伞裙1的伞裙根部厚度t1为10.03 mm，大伞裙1的伞裙边缘厚度t2为5.46mm。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于护套直径d3为63 mm，芯棒直径d4为50mm，则护套厚度为6.5mm；大伞裙直径d1为191mm，小伞裙直径d2为163 mm，伞间距L1为70mm，最小伞间距L2为35 mm，大伞裙的伞伸出L3为64mm，小伞裙的伞伸出L4为50mm，上伞倾角θ1与下伞倾角θ2均为92.7°，伞根部倒角半径R为 8mm；大伞裙1与小伞裙2的伞裙夹角θ3均为5.3°，大伞裙1的伞裙根部厚度t1为8.86 mm，大伞裙1的伞裙边缘厚度t2为4.75mm。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于护套直径d3为43mm，芯棒直径d4为30mm；则护套厚度为6.5mm，大伞裙直径d1为163mm，小伞裙直径d2为135mm，伞间距L1为70mm，最小伞间距L2为35mm，大伞裙的伞伸出L3为60mm，小伞裙的伞伸出L4为46mm，上伞倾角θ1与下伞倾角θ2均为92.7°，伞根部倒角半径R为 8mm；大伞裙1与小伞裙2的伞裙夹角θ3均为5.3°，大伞裙1的伞裙根部厚度t1为8.48 mm，大伞裙1的伞裙边缘厚度t2为4.75mm。
本实用新型专利将从根本上改进“直线用复合化，耐张串用瓷、玻璃” 的设计理念，可提高输电线路耐张串耐污闪能力，降低维护成本。该项目拓展了复合绝缘子的使用范围，研制的成果可为输电线路设计提供更广泛的设计选择，尤其是为交直流特高压耐张串的选型上提供了设计及选型依据，可节省输电线路的建设投资，提高输电线路运行的安全性。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种复合绝缘子伞形结构，包括芯棒、护套、若干直径相等的大伞裙及若干直径相等的小伞裙，所述大伞裙与小伞裙交替排列，其特征在于：所述大伞裙直径为151.3~204.7 mm，小伞裙直径为127.5~172.5 mm，伞间距为 59.5~80.5mm，最小伞间距为29.75~40.25 mm，大伞裙的伞伸出为53.12~71.88mm，小伞裙的伞伸出为41.22~55.78mm，上伞倾角与下伞倾角均为78.8°~106.6°，伞根部倒角半径为 6.8~9.2 mm。
2.根据权利要求1所述的一种复合绝缘子伞形结构，其特征在于：所述大伞裙与小伞裙的伞裙夹角均为4.5°~6.1°，大伞裙的伞裙根部厚度为7.41~10.03 mm，大伞裙的伞裙边缘厚度为4.04~5.46mm。
3.根据权利要求1所述的一种复合绝缘子伞形结构，其特征在于：所述护套的厚度为5.1~6.9mm。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种复合绝缘子伞形结构，其特征在于：所述大伞裙与小伞裙均为左右对称式伞形结构。
5.根据权利要求4所述的一种复合绝缘子伞形结构，其特征在于：所述大伞裙直径优选为178mm，小伞裙直径优选为150mm，伞间距优选为70mm，最小伞间距优选为35mm，大伞裙的伞伸出优选为62.5mm，小伞裙的伞伸出优选为48.5mm，上伞倾角与下伞倾角均优选为92.7°，伞根部倒角半径优选为8mm。
6.根据权利要求5所述的一种复合绝缘子伞形结构，其特征在于：所述大伞裙与小伞裙的伞裙夹角优选为5.3°，大伞裙伞裙根部厚度优选为8.72mm，大伞裙伞裙边缘厚度为优选4.75mm，护套的厚度优选为为6.5mm。
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