專利名稱：用于防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的穿刺嵌位絕緣子的制作方法
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)線雷擊斷線的穿刺嵌位絕緣子，其適用于各種安裝類型的架空絕緣導(dǎo)線。
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城市架空配電網(wǎng)實施絕緣化改造試點。九十年代，開始推廣應(yīng)用。
絕緣導(dǎo)線確實解決了裸導(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)線雷擊必斷。例如1998年，雷電活動強烈，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，接續(xù)的工頻短路電流電弧在電動力的作用下沿著導(dǎo)線向背離電源方向移動，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，在極短的時間內(nèi)導(dǎo)線就會被整齊地?zé)龜唷?br> 根據(jù)上述絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機理，相應(yīng)的防范措施有“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等?！岸氯本褪亲柚估讚糸W絡(luò)后工頻續(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.目前已有的防弧金具，在使用時，絕緣導(dǎo)線需剝離較長的長度，裸露部分較大，這會對導(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)線雷擊斷線的穿刺嵌位絕緣子。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的穿刺嵌位絕緣子包括耐弧絕緣子，安裝到所述架空絕緣導(dǎo)線上，用于定位雷電閃絡(luò)路徑和固定工頻電弧燒灼點；穿刺金具，穿透絕緣導(dǎo)線的絕緣層與內(nèi)部的導(dǎo)體緊密電接觸；絕緣軟導(dǎo)線，用于電聯(lián)接耐弧絕緣子和穿刺金具，使得在雷電發(fā)生時，通過耐弧絕緣子放電。
本發(fā)明的穿刺嵌位絕緣子具有防雷擊斷線、不剝離導(dǎo)線絕緣層、施工簡單、附帶絕緣防護罩、安全可靠性高、填補國內(nèi)技術(shù)空白等特點。具體地，其具有以下優(yōu)點(1)由于本發(fā)明的穿刺金具穿透絕緣導(dǎo)線的絕緣層，與內(nèi)部的金屬導(dǎo)線緊密聯(lián)接，耐弧絕緣子的高壓電極通過絕緣軟導(dǎo)線與穿刺金具電位相同。雷電放電后，接續(xù)的工頻短路電流電弧的弧根固定在耐弧絕緣子的高壓電極上燃燒，從而保護導(dǎo)線免于燒傷。(2)本發(fā)明使用穿刺金具，無需剝離絕緣層，即可引出高壓電位。穿刺刀齒以點壓的方式擠入絕緣層，對導(dǎo)線絕緣層損傷很小。穿刺刀齒表面涂敷導(dǎo)電硅脂，能夠防止潮氣進入導(dǎo)線內(nèi)部。(3)耐弧絕緣子的高壓電極厚度較大，經(jīng)得起多工頻電弧的燒灼。(4)采用扭力螺母，使穿刺的深度合理，既能與絕緣導(dǎo)線良好接觸，又不會影響絕緣導(dǎo)線的強度和性能。(5)采用了優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)，絕緣軟導(dǎo)線預(yù)留了足夠的長度，在架空線路發(fā)生位移時，能夠正常工作，安全可靠性高。(6)耐弧絕緣子的安裝方便快捷，滿足施工現(xiàn)場的操作需要。(7)耐弧絕緣子的機械性能，絕緣防護罩的絕緣性能、防污性能和防氣候老化性能好。


圖1是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的總體安裝示意圖；圖2是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子穿刺金具的總體示意圖；圖3是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子穿刺金具穿刺部分特征的示意圖；圖4是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的耐弧絕緣子的示意圖；圖5是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的耐弧絕緣子的高壓電極特征的示意圖；圖6a是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子用于雷電沖擊放電試驗的接線示意圖；圖6b是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子用于雷電沖擊放電試驗后的伏安特性曲線圖；圖7a是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子用于工頻電弧試驗時的接線示意圖；圖7b是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子用于工頻電弧試驗時的布置示意圖；圖7c是工頻電弧試驗后本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的照片。
具體實施例方式
以下參考附圖來具體描述本發(fā)明的具體實施方式
，其中相同的標(biāo)號表示相同的部件。
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)線雷擊斷線的穿刺嵌位絕緣子的具體結(jié)構(gòu)，如圖1所示，本發(fā)明的穿刺嵌位絕緣子主要包括以下部分耐弧絕緣子(圖中以支柱絕緣子為例)2、穿刺金具3和絕緣軟導(dǎo)線4。其中，穿刺金具3穿透絕緣導(dǎo)線1的外絕緣層，與絕緣導(dǎo)線1內(nèi)部的導(dǎo)體緊密電接觸；絕緣軟導(dǎo)線4聯(lián)接耐弧絕緣子2和穿刺金具3，使兩者電位相同；雷電發(fā)生時，通過耐弧絕緣子2放電，從而保護絕緣導(dǎo)線1不受擊穿。
其中，穿刺金具3和絕緣軟導(dǎo)線4以及絕緣軟導(dǎo)線4和耐弧絕緣子2必須緊密電聯(lián)結(jié)，以確保其電位相同，并能經(jīng)受短路電流的沖擊。
圖2是本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子中的穿刺金具3的示意圖，如圖中所示，穿刺金具3由扭力螺母5、上壓板6、下壓板7和絕緣罩8組成。上、下壓板6、7可以有不同的形狀和尺寸，但要滿足下述要求，如圖3，在上壓板6和下壓板7與絕緣導(dǎo)線1相接觸的表面上，分別留有凹槽9，起到固定導(dǎo)線的作用。凹槽9的底圓半徑R與絕緣導(dǎo)線1的半徑相匹配，凹槽9的中部為刺狀的刀齒，刀齒的數(shù)量優(yōu)選為約6-48個，所有刀齒的刀尖位于半徑為R1的圓柱形輪廓面上，半徑R1與絕緣導(dǎo)線1內(nèi)部的導(dǎo)體截面半徑相匹配，誤差為正負5毫米。刀齒的表面涂敷導(dǎo)電密封膠。上下壓塊壓緊導(dǎo)線后，其相距最近點之間的間隙距離D大約為0.5-5毫米。通過扭力螺母5壓緊上、下壓板6、7，使刀齒穿透導(dǎo)線外絕緣層，與內(nèi)部的金屬緊密電聯(lián)結(jié)。扭力螺母在規(guī)定的應(yīng)力作用下能夠斷裂，從而使穿刺部分既與導(dǎo)線緊密聯(lián)接，又不會影響絕緣導(dǎo)線1的強度和性能。
其中，穿刺金具3的外部放置絕緣罩8，采用有機復(fù)合材料制造，具有良好的阻燃性能、耐候性能和絕緣性能。絕緣罩8可以有不同的形狀和尺寸，甚至可以包覆在穿刺金具3外面整體成型，但是，穿刺金具3的絕緣罩8、絕緣軟導(dǎo)線4、以及它們之間的聯(lián)接部分應(yīng)嚴(yán)格密封防止潮氣的進入和電弧的燒灼。
其中，絕緣軟導(dǎo)線4的絕緣材料也具有良好的阻燃性能、耐候性能和絕緣性能，絕緣軟導(dǎo)線4兩端分別與穿刺金具3和耐弧絕緣子2緊密電聯(lián)接。穿刺金具3安裝時與耐弧絕緣子2之間的距離至少保持80毫米，以保證在架空導(dǎo)線發(fā)生位移時，本發(fā)明的穿刺嵌位絕緣子能夠正常工作。
圖4為耐弧絕緣子(圖中以支柱絕緣子為例)2的總體安裝圖，如圖所示，耐弧絕緣子2主要包括以下部分由高壓電極本體12和高壓電極壓塊13組成的高壓電極、由絕緣部分11、上聯(lián)接金具14、下聯(lián)接金具15組成絕緣組件、絕緣防護罩10。其中，高壓電極與絕緣軟導(dǎo)線4的內(nèi)部的導(dǎo)體緊密電聯(lián)接，以與高壓線路具有相同的電位。
絕緣部分11采用瓷絕緣或有機復(fù)合絕緣，上和下聯(lián)接金具14和15分別固定在絕緣部分11的上下兩端?？梢酝ㄟ^澆裝、螺紋或焊接等方式將高壓電極與絕緣組件的上聯(lián)接金具14緊密電聯(lián)接，也可以通過鑄造或機械加工等手段先將上聯(lián)接金具14與高壓電極本體做成一個零件，再與絕緣部分11聯(lián)接。絕緣組件的一端通過下聯(lián)接金具15接地，另一端通過上聯(lián)接金具14固定高壓電極；絕緣防護罩10固定在高壓電極的外面，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。
高壓電極壓塊13和本體12可以有不同的形狀和尺寸。但高壓電極要滿足下述要求。如圖5所示，在壓塊13和本體12與絕緣導(dǎo)線1相接觸的表面上，限定了凹槽18，凹槽的半徑R與絕緣導(dǎo)線1的半徑相匹配，起到固定和支撐導(dǎo)線的作用。高壓電極沿導(dǎo)線方向應(yīng)有足夠的厚度，該厚度優(yōu)選為約35-150毫米，以便承受工頻電弧的多次燒灼。
高壓電極外部的絕緣防護罩10采用有機復(fù)合材料制造，具有良好的阻燃性能、耐候性能和絕緣性能。絕緣防護罩10的內(nèi)腔與高壓電極之間可保留大約2-60毫米的間隙，其底沿不密封并與高壓電極的底沿基本平齊，誤差范圍不超過正負10毫米。在滿足上述要求的情況下，絕緣防護罩10可以選擇不同的形狀和尺寸。
以上描述了本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的具體結(jié)構(gòu)，下面通過試驗數(shù)據(jù)，進一步說明本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的實施效果1.雷電沖擊放電試驗該試驗是為了檢驗在雷電沖擊作用下，閃絡(luò)是否都在穿刺嵌位絕緣子的耐弧絕緣子2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。
試驗接線如圖6a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1、本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的耐弧絕緣子2和穿刺金具3。穿刺嵌位絕緣子的正極性雷電沖擊放電電壓U50％及伏秒特性的試驗結(jié)果見下表以及附圖6b。

試驗結(jié)果表明，在雷擊過電壓作用下閃絡(luò)均發(fā)生在本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的耐弧絕緣子2上，能有效地定位工頻電弧路徑。
2.工頻電弧試驗該試驗是為了檢驗雷擊閃絡(luò)后的工頻續(xù)流電弧弧根能否固定在本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的耐弧絕緣子2上燃燒、穿刺嵌位絕緣子的耐弧絕緣子2燒灼的程度和保護導(dǎo)線免于燒傷的效果。
試驗接線如圖7a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、耐弧絕緣子2、以及穿刺金具3，并按照圖7b進行布置。短路電流幅值約12.5kA，持續(xù)時間0.23s，進行合閘短路工頻燃弧試驗。
試驗結(jié)果表明，電弧弧根固定在本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的耐弧絕緣子2上燃燒，能有效地保護導(dǎo)線免于燒傷。
圖7c為試驗后本發(fā)明穿刺嵌位絕緣子的照片，其上高壓電極有燒灼痕跡，但絕緣導(dǎo)線沒有燒傷。
以上的試驗結(jié)果表明，本發(fā)明所述穿刺嵌位絕緣子能夠有效地防止10kV架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線。
此外，本發(fā)明的穿刺嵌位絕緣子中的耐弧絕緣子不限于使用上述實施例中的支柱絕緣子，也可以使用懸式絕緣子及其它形式的絕緣子，相關(guān)結(jié)構(gòu)可參照上述內(nèi)容進行相應(yīng)的改動，這對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是很清楚的，為避免重復(fù)在此省略對其的描述。
盡管已對本發(fā)明進行了描述，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)人員可以對其進行不脫離本發(fā)明精神的各種改變，而本發(fā)明的保護范圍由后附的權(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)線雷擊斷線的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于包括耐弧絕緣子(2)，安裝到所述架空絕緣導(dǎo)線上，用于定位雷電閃絡(luò)路徑和固定工頻電弧燒灼點；穿刺金具(3)，穿透絕緣導(dǎo)線(1)的絕緣層與內(nèi)部的導(dǎo)體緊密電接觸；絕緣軟導(dǎo)線(4)，用于電聯(lián)接耐弧絕緣子(2)和穿刺金具(3)，使得在雷電發(fā)生時，通過耐弧絕緣子(2)放電。
2.如權(quán)利要求1所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于所述穿刺金具由上壓板(6)、下壓板(9)和絕緣罩(8)組成，上壓塊和下壓塊與絕緣導(dǎo)線相接觸的表面之間限定了固定導(dǎo)線的凹槽(9)，凹槽的底圓半徑(R)與絕緣導(dǎo)線的半徑相匹配，凹槽的中部設(shè)有多個刺狀的刀齒，各刀齒的刀尖位于與絕緣導(dǎo)線內(nèi)部的導(dǎo)體截面半徑相匹配的圓柱形輪廓面上，使得在所述穿刺金具壓緊導(dǎo)線后所述刀齒穿透導(dǎo)線的外絕緣層而與內(nèi)部的金屬緊密電聯(lián)結(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于所述刀齒的表面涂敷導(dǎo)電密封膠。
4.如權(quán)利要求2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于所述刀齒的數(shù)量為6-48個。
5.如權(quán)利要求2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于在所述穿刺金具的上下壓板壓緊導(dǎo)線后，其間相距最近點之間的距離(D)為0.5-5毫米。
6.如權(quán)利要求2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于所述穿刺金具還包括用于固定上下壓板的扭力螺母(5)，扭力螺母在規(guī)定的應(yīng)力作用下能夠斷裂。
7.如權(quán)利要求2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于穿刺金具的絕緣罩、絕緣軟導(dǎo)線、以及它們之間的聯(lián)接部分嚴(yán)格密封。
8.如權(quán)利要求1或2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于絕緣軟導(dǎo)線的長度至少保持80毫米。
9.如權(quán)利要求1或2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于所述耐弧絕緣子為支柱絕緣子。
10.如權(quán)利要求2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于所述穿刺金具外部的絕緣罩采用有機復(fù)合材料制造。
11.如權(quán)利要求1或2所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于耐弧絕緣子進一步包括與絕緣軟導(dǎo)線電聯(lián)接的高壓電極(12，13)、絕緣組件以及絕緣防護罩(10)，其中在所述高壓電極與絕緣導(dǎo)線相接觸的表面上分別設(shè)有凹槽(18)，其半徑(R)與絕緣導(dǎo)線的半徑相匹配，以及其中絕緣防護罩的內(nèi)腔與高壓電極之間留有間隙。
12.如權(quán)利要求11所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于所述高壓電極由壓塊(13)和本體(12)組成。
13.如權(quán)利要求11所述的穿刺嵌位絕緣子，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。
14.如權(quán)利要求13所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于高壓電極沿導(dǎo)線方向的厚度為35-150毫米。
16.如權(quán)利要求11所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于所述絕緣組件由絕緣部分(11)、上聯(lián)接金具(14)和下聯(lián)接金具(15)組成，上、下聯(lián)接金具分別固定在絕緣部分的上下兩端。
17.如權(quán)利要求16所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于絕緣部分采用瓷絕緣或有機復(fù)合絕緣。
18.如權(quán)利要求11所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于絕緣防護罩的底沿與高壓電極的底沿基本平齊，絕緣防護罩的底沿不密封。
19.如權(quán)利要求18所述的穿刺嵌位絕緣子，其特征在于絕緣防護罩的內(nèi)腔與高壓電極之間有2-30毫米的間隙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于防止絕緣架空導(dǎo)線雷擊斷線的穿刺嵌位絕緣子，能夠解決絕緣架空導(dǎo)線雷擊斷線問題。它主要包括耐弧絕緣子(2)，安裝到所述架空絕緣導(dǎo)線上，用于定位雷電閃絡(luò)路徑和固定工頻電弧燒灼點；穿刺金具(3)，穿透絕緣導(dǎo)線(1)的絕緣層與內(nèi)部的導(dǎo)體緊密電接觸；絕緣軟導(dǎo)線(4)，用于電聯(lián)接耐弧絕緣子(2)和穿刺金具(3)，使得在雷電發(fā)生時，通過耐弧絕緣子(2)放電。具有防雷擊斷線、不剝離導(dǎo)線絕緣層、施工簡單、附帶絕緣防護罩、安全可靠性高、填補國內(nèi)技術(shù)空白的特點。
文檔編號H01B17/00GK1480960SQ0312000
公開日2004年3月10日 申請日期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, 孫昭英, 李向陽 申請人:中國電力科學(xué)研究院