專利名稱：防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的復(fù)合支柱絕緣子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)架空配電線路，尤其涉及一種用于防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的復(fù)合支柱絕緣子，其特別適合在10kV架空絕緣導(dǎo)線上使用。
背景技術(shù)：
為了減少樹木、鳥類、積雪等外部原因引起的架空配電線路故障，提高供電可靠性，國際上發(fā)達(dá)國家從六十年代后期逐漸采用架空絕緣導(dǎo)線。我國從八十年代開始對(duì)城市架空配電網(wǎng)實(shí)施絕緣化改造試點(diǎn)。九十年代，開始推廣應(yīng)用。
絕緣導(dǎo)線確實(shí)解決了裸導(dǎo)線所解決不了的走廊和安全問題，與電纜相比，投資省、建設(shè)快，優(yōu)點(diǎn)十分明顯。但是，雷擊斷線問題卻十分突出。日本在七十年代初的研究得出結(jié)論絕緣導(dǎo)線雷擊必?cái)?。例?998年，雷電活動(dòng)強(qiáng)烈，北京供電局管轄的10kV架空絕緣線路發(fā)生雷擊斷線14次。因此，必須妥善解決雷擊斷線問題，才能保證架空絕緣配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線原理與裸導(dǎo)線相比有明顯不同。當(dāng)直擊雷或感應(yīng)雷過電壓作用于裸導(dǎo)線引起絕緣子閃絡(luò)時(shí)，接續(xù)的工頻短路電流電弧在電動(dòng)力的作用下沿著導(dǎo)線向背離電源方向移動(dòng)，導(dǎo)線被嚴(yán)重?zé)齻母怕屎苄?。而絕緣導(dǎo)線則不同，雷電過電壓首先擊穿導(dǎo)線絕緣層進(jìn)而引起絕緣子閃絡(luò)，被擊穿的絕緣層呈一針孔狀，接續(xù)的工頻短路電流電弧受周圍絕緣的阻凝，弧根只能在針孔處燃燒，在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線就會(huì)被整齊地?zé)龜唷?br> 根據(jù)上述絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機(jī)理，目前的相應(yīng)防范措施有“疏導(dǎo)和堵塞”兩種方式。“疏導(dǎo)”就是將絕緣子附近的絕緣導(dǎo)線局部裸線化，使工頻電弧弧根轉(zhuǎn)移或固定在特制金具上燃燒，從而保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷。例如，在絕緣子與導(dǎo)線聯(lián)結(jié)處剝離絕緣層采用閃絡(luò)保護(hù)型線夾或?qū)⒔^緣子兩側(cè)的絕緣導(dǎo)線剝離一段絕緣層并加裝防弧線夾?！岸氯本褪抢讚糸W絡(luò)后阻止工頻續(xù)流起弧。例如，采用限流消弧角，即帶串聯(lián)環(huán)型外間隙金屬氧化物避雷器。
上述兩種方式雖然能夠有效地防止雷擊斷線，但是存在以下的不足1.目前已有的防弧線夾，在使用時(shí)，絕緣導(dǎo)線需剝離較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，裸露部分較大，這會(huì)對(duì)導(dǎo)線的密封和絕緣有一定的影響。
2.使用避雷器，雖然防護(hù)效果好，但施工安裝復(fù)雜、投資大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷的新型結(jié)構(gòu)的用于防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的復(fù)合支柱絕緣子。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的復(fù)合支柱絕緣子包括高壓電極，通過剝離絕緣導(dǎo)線的絕緣層的方式與絕緣導(dǎo)線內(nèi)部的金屬導(dǎo)體緊密電聯(lián)接，用于定位雷電閃絡(luò)路徑和固定工頻電弧燒灼點(diǎn)；絕緣支柱組件，其一端固定高壓電極，另一端接地；以及絕緣防護(hù)罩，固定在高壓電極外面用于絕緣和限弧，絕緣防護(hù)罩內(nèi)腔與高壓電極之間留有間隙。
本發(fā)明的復(fù)合支柱絕緣子具有絕緣導(dǎo)線剝離長(zhǎng)度短、裸露部分外加絕緣防護(hù)罩、防雷擊斷線、防污性能好、施工簡(jiǎn)單、填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白等特點(diǎn)。具體地，其具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于本發(fā)明的復(fù)合支柱絕緣子與絕緣導(dǎo)線剝離的金屬導(dǎo)體緊密電聯(lián)接，將導(dǎo)體電位嵌位于高壓電極，使雷擊放電始終發(fā)生在高壓電極上，接續(xù)的工頻短路電流電弧的弧根固定在高壓電極的本體上燃燒，從而保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷。(2)由于本發(fā)明的復(fù)合支柱絕緣子僅需剝離一小段絕緣導(dǎo)線的絕緣層，并在高壓電極的外部加裝絕緣防護(hù)罩，整個(gè)絕緣子沒有裸露部分，從而在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，能夠減少由于異物碰撞等原因造成的短路事故；(3)本發(fā)明的復(fù)合支柱絕緣子的高壓電極厚度較大，從而經(jīng)得起多工頻電弧的燒灼。(4)本發(fā)明的復(fù)合支柱絕緣子安裝方便、快捷，滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的操作需要。(5)本發(fā)明的復(fù)合支柱絕緣子的外絕緣可采用硅橡膠材料制造，從而具有良好的防污性能和防氣候老化性。


圖1是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的總體安裝示意圖；圖2是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的立式高壓電極本體示意圖；圖3是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的立式高壓電極壓塊示意圖；圖4是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的臥式高壓電極下本體示意圖；圖5是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的臥式高壓電極壓塊示意圖；圖6是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的臥式高壓電極上本體示意圖；圖7a和圖7b分別是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的立式高壓電極兩種絕緣防護(hù)罩的示意圖；圖8a是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子用于雷電沖擊放電試驗(yàn)的接線示意圖；圖8b是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子用于雷電沖擊放電試驗(yàn)后的伏安特性曲線圖；圖9a是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子用于工頻電弧試驗(yàn)時(shí)的接線示意圖；圖9b是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子用于工頻電弧試驗(yàn)時(shí)的布置示意圖；圖9c是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子工頻電弧試驗(yàn)后的照片。
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖來具體描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。
現(xiàn)在參考圖1來具體描述本發(fā)明的用于防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的復(fù)合支柱絕緣子的具體結(jié)構(gòu)，如圖1所示，本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子主要包括以下部分由高壓電極本體5和高壓電極壓塊4組成的高壓電極；由絕緣部分3、上聯(lián)接金具6、下聯(lián)接金具(鋼腳)7組成絕緣支柱組件；絕緣防護(hù)罩1。其中，通過剝離導(dǎo)線絕緣層的方式，使高壓電極與絕緣導(dǎo)線2內(nèi)部的金屬導(dǎo)體緊密聯(lián)接，使其與高壓線路具有相同的電位，用于定位雷電閃絡(luò)路徑和固定工頻電弧燒灼點(diǎn)。
上、下聯(lián)接金具6、7分別固定在絕緣部分3的上下兩端。可以通過螺紋或焊接方式將絕緣支柱組件的上聯(lián)接金具6與高壓電極本體5聯(lián)接，也可以通過鑄造或機(jī)械加工等手段先將上聯(lián)接金具6與高壓電極本體5做成一個(gè)零件，再與絕緣部分3聯(lián)接。絕緣支柱組件的一端通過下聯(lián)接金具7接地，另一端通過上聯(lián)接金具6固定高壓電極；絕緣支柱組件的絕緣部分3采用有機(jī)復(fù)合絕緣，具有良好的阻燃性能、耐候性能和絕緣性能。絕緣防護(hù)罩1固定在高壓電極外面，起到絕緣和限弧的作用，其內(nèi)腔與高壓電極之間留有間隙。
圖2和圖3分別示出了本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的立式高壓電極本體5和高壓電極壓塊4，如圖所示，在壓塊4和本體5與剝離的絕緣導(dǎo)線相接觸的表面上，分別留有凹槽8，起到固定導(dǎo)線的作用。凹槽8中部為一小槽，兩端是大槽，小槽和大槽截面底部的圓弧半徑分別為RA和RB，小槽的半徑RA與剝離的裸導(dǎo)線半徑相匹配，大槽的半徑RB與未剝離的絕緣導(dǎo)線的半徑相匹配，小槽的長(zhǎng)度H2小于導(dǎo)線的剝離長(zhǎng)度，整個(gè)凹槽的長(zhǎng)度H1大于導(dǎo)線剝離的長(zhǎng)度，優(yōu)選地，兩端大槽分別包含至少3毫米未剝離的絕緣導(dǎo)線。高壓電極在沿導(dǎo)線方向有足夠的厚度，該厚度優(yōu)選為約30-150毫米，以便承受工頻電弧的多次燒灼。
此外，高壓電極的本體和壓塊可以有不同的形狀和尺寸，圖4-圖6所示為另一種形狀的高壓電極壓塊和本體。與上述對(duì)圖2和圖3的描述基本一致，但其中的高壓電極包括圖5中所示的高壓電極壓塊和包括圖4中所示的本體下半部分和圖6中所示的本體上半部分的高壓電極本體。為了避免重復(fù)，在此省略對(duì)其的詳細(xì)描述。
現(xiàn)在參考圖7a和7b，其分別是本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的立式高壓電極的兩種形式的絕緣防護(hù)罩。其中圖7a為搭接扣式，圖7b為插板式。絕緣防護(hù)罩1安裝于高壓電極的外部，起到絕緣防護(hù)作用，其可采用有機(jī)復(fù)合材料制造，具有良好的阻燃性能、耐候性能和絕緣性能。絕緣防護(hù)罩1的外形和尺寸亦可有別的選擇。在安裝時(shí)，使得絕緣防護(hù)罩1的內(nèi)腔與高壓電極之間可保留大約2-60毫米的間隙，絕緣防護(hù)罩1的底沿與高壓電極的底沿基本平齊，誤差范圍不超過正負(fù)10毫米，絕緣防護(hù)罩1的底部不能密封。
以上描述了本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的具體結(jié)構(gòu)，下面通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步說明本發(fā)明復(fù)合支柱絕緣子的優(yōu)點(diǎn)1.雷電沖擊放電試驗(yàn)該試驗(yàn)是為了檢驗(yàn)在雷電沖擊作用下，閃絡(luò)是否都發(fā)生在復(fù)合支柱絕緣子上，即能否有效地定位工頻電弧路徑，以及確定雷電沖擊放電電壓值。
試驗(yàn)接線如圖8a所示，圖中各部件分別是沖擊電壓發(fā)生器G、示波器S、電阻分壓器D、絕緣導(dǎo)線2和本發(fā)明的復(fù)合支柱絕緣子12。
其中，復(fù)合支柱絕緣子的正極性雷電沖擊放電電壓、U50％及伏秒特性如下表及附圖8b曲線所示

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，在雷擊過電壓作用下閃絡(luò)均發(fā)生在復(fù)合支柱絕緣子12上，能有效地定位工頻電弧路徑。
2.工頻電弧試驗(yàn)該試驗(yàn)是為了檢驗(yàn)雷擊閃絡(luò)后的工頻續(xù)流電弧弧根能否固定在復(fù)合支柱絕緣子12上燃燒、復(fù)合支柱絕緣子12的高壓電極燒灼的程度和保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷的效果。
試驗(yàn)接線如圖9a所示，圖中各部件分別是電源P、開關(guān)刀閘K、變壓器T、隔離開關(guān)K1、K2、電抗器L1、電流互感器CT、和復(fù)合支柱絕緣子12，并按照?qǐng)D9b進(jìn)行布置。短路電流幅值約12.5kA，持續(xù)時(shí)間0.23s，進(jìn)行合閘短路工頻燃弧試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合支柱絕緣子12安裝后，電弧弧根固定在高壓電極上燃燒，能有效地保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷。
圖9c為工頻電弧試驗(yàn)后復(fù)合支柱絕緣子的照片，其上高壓電極有燒灼痕跡，但絕緣導(dǎo)線沒有燒傷。
以上的試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所述復(fù)合支柱絕緣子能夠有效地防止10kV架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線。
盡管已對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但上述描述只是為了說明的目的，本發(fā)明不限于上述結(jié)合附圖的具體描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對(duì)其進(jìn)行不脫離本發(fā)明精神的各種改變，而本發(fā)明的保護(hù)范圍由后附的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于包括高壓電極(4，5)，通過剝離絕緣導(dǎo)線(2)的絕緣層的方式與絕緣導(dǎo)線內(nèi)部的金屬導(dǎo)體緊密電聯(lián)接，用于定位雷電閃絡(luò)路徑和固定工頻電弧燒灼點(diǎn)；絕緣支柱組件(3，7，6)，其一端固定高壓電極，另一端接地；以及絕緣防護(hù)罩(1)，固定在高壓電極外面用于絕緣和限弧，絕緣防護(hù)罩內(nèi)腔與高壓電極之間留有間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于，所述高壓電極進(jìn)一步包括高壓電極壓塊(4)和高壓電極本體(5)，在壓塊和本體與剝離的絕緣導(dǎo)線相接觸的表面上，分別設(shè)有固定導(dǎo)線的凹槽(8)，其中所述凹槽的中部為小槽，兩端是大槽，小槽截面底部的圓弧半徑(RA)與剝離的裸導(dǎo)線的半徑相匹配，而大槽截面底部的圓弧半徑(RB)與未剝離的絕緣導(dǎo)線的半徑相匹配，小槽的長(zhǎng)度(H2)小于導(dǎo)線的剝離長(zhǎng)度，整個(gè)凹槽的長(zhǎng)度大于導(dǎo)線剝離的長(zhǎng)度。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于，兩端的大槽分別包含至少3毫米未剝離的絕緣導(dǎo)線。
4.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于，高壓電極沿導(dǎo)線方向的厚度構(gòu)造為使得其能承受工頻電弧的多次燒灼。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于，高壓電極沿導(dǎo)線方向的厚度為30-150毫米。
6.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于，所述絕緣支柱組件進(jìn)一步包括絕緣部分(3)、上聯(lián)接金具(6)、下聯(lián)接金具(7)，上、下聯(lián)接金具分別固定在絕緣部分的上下兩端。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于，絕緣部分采用有機(jī)復(fù)合絕緣材料。
8.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于，絕緣防護(hù)罩的底沿與高壓電極的底沿基本平齊，其底部沒有密封。
9.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合支柱絕緣子，其特征在于，絕緣防護(hù)罩內(nèi)腔與高壓電極之間有2-60毫米的間隙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的復(fù)合支柱絕緣子，其解決了絕緣架空導(dǎo)線雷擊斷線問題。它主要包括高壓電極(4，5)，通過剝離絕緣導(dǎo)線(2)的絕緣層的方式與絕緣導(dǎo)線內(nèi)部的金屬導(dǎo)體緊密電聯(lián)接，用于定位雷電閃絡(luò)路徑和固定工頻電弧燒灼點(diǎn)；絕緣支柱組件(3，7，6)，其一端固定高壓電極，另一端接地；以及絕緣防護(hù)罩(1)，固定在高壓電極外面用于絕緣和限弧，絕緣防護(hù)罩內(nèi)腔與高壓電極之間留有間隙。具有絕緣導(dǎo)線剝離長(zhǎng)度短、裸露部分外加絕緣防護(hù)罩、防雷擊斷線、防污性能好、施工簡(jiǎn)單、填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01B17/00GK1480959SQ0312000
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者陳維江, 梁玉, 孫昭英, 尹彬, 李向陽, 楊春雷 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院, 山東魯能銀光電力設(shè)備有限公司