專利名稱：多功能針式復合絕緣子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓線路類和高壓電站電器類中的針式絕緣子。
背景技術(shù)：
電能的輸送主要通過架空輸電線路，絕緣子是架空輸電線路中最重要的組成部 分。因為傳輸電能的導線要利用絕緣子懸掛在桿塔上，導線處于高電位，桿塔處于地 電位，絕緣子在其中就擔負起雙重的任務， 一方面它要使導線和桿塔在電氣上絕緣， 另一方面使導線和桿塔在機械上相連。
絕緣子通常按用途分為線路絕緣子和電站電器絕緣子兩大類。用于架空線路的絕 緣子稱為線路類絕緣子，在電站用于支持母線或電器的絕緣子稱為電站電器類絕緣 子。線路絕緣子又可細分為針式絕緣子、懸式絕緣子和橫擔絕緣子等，電站電器絕緣 子又可細分為支柱絕緣子和套管絕緣子，而支柱絕緣子包括棒形支柱絕緣子和針式支 柱絕緣子。
傳統(tǒng)的針式瓷質(zhì)絕緣子如圖12所示，它是由帶傘的瓷件21和伸入瓷件內(nèi)的鐵腳 22組成，其結(jié)構(gòu)為內(nèi)膠裝，鐵腳22裝在瓷件21的內(nèi)部然后用水泥膠裝。由于鐵腳 22—直伸到瓷件21的深處，可以直接承受彎曲負荷，所以針式絕緣子的抗彎性能好。 又由于其制造工藝簡單，成本低，安裝也簡便，而且能減小桿塔高度，因此廣泛使用 在6 10kV的配電線路中。
但是，它在運行中存在著以下幾個方面的問題-
1、 耐雷水平低10kV配電線路， 一般不沿全線裝設(shè)避雷線，因此如何提高10kV 架空線路的耐雷水平，已變得越來越重要了，因其為電極插入式結(jié)構(gòu)，其閃絡距離比 擊穿距離大得多，屬于"可擊穿型"，在遭受雷擊時很容易在絕緣子內(nèi)部產(chǎn)生擊穿現(xiàn) 象，形成導電通道，造成10kV線路跳閘或單相接地；
2、 絕緣水平低其絕緣部件主要是電瓷，薄瓷件具有很高的絕緣強度，隨著瓷
件厚度的增加，由于瓷質(zhì)不均勻，瓷的絕緣強度將顯著降低，因瓷壁較厚，瓷件分成
2~3塊燒成，再用水泥膠裝在一起，因水泥的吸濕膨脹和凍結(jié)膨脹等原因易使絕緣子 破碎、無線電噪音干擾電壓升高，所以絕緣水平不高，將對配電線路的運行可靠性帶 來一系列嚴重的問題。
近年來，人們對供電的可靠性要求越來越高，突然的停電事故將給社會帶來巨大 的經(jīng)濟損失。為了解決樹枝等外界物體對配電線的影響，提高供電可靠性，其中最有 效的辦法是提高絕緣子的絕緣水平。
3、抗污閃性能差隨著經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴重，絕緣子的污閃事故所 造成的危害也日益嚴重。絕緣子表面受到污染和絕緣子表面的污染物被濕潤，是使絕 緣子發(fā)生污閃的兩個必備條件，針式瓷質(zhì)絕緣子的傘裙采用的是深槽型結(jié)構(gòu)，容易積 污，又由于瓷質(zhì)是親水性材料，容易吸潮，所以其抗污閃能力差。為了提高絕緣子的 污閃電壓，國內(nèi)外普遍采用了復合絕緣子。
復合絕緣子(compositeinsulator)—般由傘裙護套(housing and shed)、玻璃鋼芯 棒(FRPcore)和端部金具(end-fitting)三部分組成。其中傘裙護套一般由有機合 成材料制成，F(xiàn)RP芯棒一般是玻璃纖維作增強材料、環(huán)氧樹脂作基體的玻璃鋼復合 材料，端部金具一般是外表面鍍有熱鍍層的碳素鑄鋼或碳素結(jié)構(gòu)鋼。
與瓷絕緣子和玻璃絕緣子相比較，復合絕緣子具有強度高、重量輕；濕閃電壓和 污閃電壓高；制造工藝簡單；運行維護簡便等優(yōu)點。
目前世界上已開發(fā)和生產(chǎn)出各種類型的復合絕緣子，其中使用數(shù)量最多、增長速 度最快的是線路用棒形懸式復合絕緣子，它己廣泛使用在35kV及以上輸電線路中。
在10kV配電線路中，開發(fā)和生產(chǎn)的復合絕緣子主要是針式復合絕緣子和支柱復 合絕緣子，這兩種復合絕緣子在結(jié)構(gòu)上，除了下金具與桿塔的固定方式不同之外，其 它部分幾乎完全相同。
圖13為目前大量使用的針式復合絕緣子的結(jié)構(gòu)示意圖。這種針式復合絕緣子包 括玻璃纖維環(huán)氧樹脂復合材質(zhì)的芯棒26，上金具24，下金具27，硅橡膠材質(zhì)的傘 裙25。上金具24上有凹槽23，其形狀與園截面的導線相適配。
從圖中可見，它不過是支柱瓷質(zhì)絕緣子的翻版，只是用復合材料代替了瓷，絕緣 子與桿塔的連接部分用螺桿代替了法蘭盤，此外并沒有任何改進。嚴格地說，現(xiàn)有的 針式復合絕緣子并不具備傳統(tǒng)針式絕緣子的特點，可以說只是原有支柱絕緣子的變形 而已。
綜上所述，現(xiàn)有針式瓷質(zhì)絕緣子和針式復合絕緣子還存在著許多問題，不能適應 配電系統(tǒng)供電可靠性的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種耐雷水平高、抗污閃能力強，能防
止絕緣配電線路雷擊斷線等的多功能針式復合絕緣子。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，多功能針式復合絕緣子，由上附件1、絕緣本體13 和下附件3組成，絕緣本體13由內(nèi)絕緣件和外絕緣件組成，內(nèi)絕緣件為絕緣管8或 絕緣棒9，絕緣管8上端通過連接件10與上附件1連接，下端通過連接件6與下附 件3連接，絕緣棒9上端通過連接件10、連接件8 — 1與上附件1連接，下端通過連 接件6與下附件3連接，外絕緣件為傘裙護套2，傘裙護套2由護套2 — 1和傘裙2 一2組成，上附件l的壓緊件1一1由支承件1一2支承，壓緊件l一l、支承件1一2 設(shè)有固定導線的凹槽11，下附件3由與桿塔相連接的鐵腳3—2以及包圍在鐵腳3—2 外表面的絕緣護套3 — 1組成。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)科學合理，耐雷水平高、抗污閃能力強，工作可靠，能防止絕緣配電 線路雷擊斷線等問題。


圖1為本發(fā)明外形圖
圖2為內(nèi)絕緣為絕緣管的本發(fā)明縱剖視圖 圖3為內(nèi)絕緣為絕緣棒的本發(fā)明縱剖視圖 圖4為內(nèi)絕緣為絕緣棒的絕緣本體縱剖視圖 圖5為上附件的縱剖視圖 圖6為上附件結(jié)構(gòu)俯視圖 圖7為上附件的側(cè)視圖 圖8為下附件的縱剖視圖
圖9A為固定導線為裸導線時，本發(fā)明縱剖視圖
圖9B為固定導線為裸導線時，本發(fā)明主視圖
圖IOA為固定導線為絕緣導線時，本發(fā)明的縱剖視圖
圖10B為固定導線為絕緣導線時，本發(fā)明主視圖
圖ll為固定導線為絕緣導線時，設(shè)置放電間隙的狀態(tài)圖
圖12傳統(tǒng)瓷針式絕緣子的主視圖
圖13現(xiàn)行復合針式絕緣子的主視圖
具體實施例方式
下面參照附圖，詳述本發(fā)明
參照圖l、 2、 3，本發(fā)明由由絕緣本體13、上附件1和下附件3三部分組成。
參照圖2，絕緣本體13由內(nèi)絕緣件和外絕緣件組成，內(nèi)絕緣件為絕緣管8，外絕
緣件為傘裙護套2。傘裙護套2由起著外絕緣作用的護套2—1和傘裙2—2組成。護 套2—1緊密覆蓋著絕緣管21，護套2 — 1外的傘裙2—2呈等電位面形狀。
上附件1的壓緊件1 — 1由支承件l一2支承，壓緊件1 — 1、支承件1—2設(shè)有固 定導線的凹槽ll。壓緊件1一1和支承件1一2用絕緣材料制成，增大了絕緣子的絕 緣距離，同時也增加了爬電距離，提高了絕緣子的絕緣水平和污閃電壓。
本發(fā)明的上附件l為瓷材或木材上附件，或上附件l的壓緊件l一l為木質(zhì)，支 承件l一2為瓷材。壓緊件1一1和支承件1一2所用的絕緣材料采用瓷絕緣，因在絕 緣材料中，薄瓷片有很高的介電強度，而且瓷的抗壓強度比抗拉強度大得多，支承件 l一2使用瓷質(zhì)材料，即可以發(fā)揮薄瓷片的高介電強度的優(yōu)點，又能使瓷件承受了壓 應力，充分發(fā)揮了瓷質(zhì)材料的優(yōu)點。
壓緊件1一1和支承件1—2用木絕緣，因無論在干濕狀態(tài)下，木材對于沖擊電壓 都有良好的絕緣性能，在上附件l中使用木材絕緣，可以使絕緣子的沖擊放電電壓大 為提高，同時，由于上附件l的尺寸并不大，所以可以充分利用其它行業(yè)使用木材后 剩下的邊角余料。
上附件1的壓緊件1_1為木質(zhì)，支承件1—2為瓷材的聯(lián)合絕緣方式，可以充分
發(fā)揮木材絕緣沖擊放電電壓高的絕緣特點和瓷質(zhì)絕緣抗壓強度高的力學特點。
下附件3由與桿塔相連接的鐵腳3_2以及包圍在鐵腳3—2外表面的絕緣護套3 —1組成。
參照圖3，內(nèi)絕緣件為絕緣棒9，這可以簡化絕緣子的工藝過程。
參照圖2、 3，絕緣管8或絕緣棒9用環(huán)氧樹脂浸漬的玻璃纖維構(gòu)成，傘裙護套2
用有機合成材料制成。絕緣管8或絕緣棒9以環(huán)氧樹脂作為基體，用玻璃纖維作為增
強材料，可以保證絕緣子優(yōu)越的機械特性。
因本針式絕緣子承受的是彎曲負荷，所以采用絕緣管8比采用絕緣棒9具有更可
靠的抗彎性能。
在絕緣本體13中，護套2 — 1和傘裙2—2是外絕緣件。護套2—2保護絕緣管8 或絕緣棒9不受外界氣候的影響，傘裙2—2使下雨時，絕緣子保持一部分干燥表面，
增加電極間沿絕緣子表面的泄漏距離，以提高絕緣子的濕閃電壓和污閃電壓。 護套2 — 1外的傘裙2_2呈等電位面形狀，這樣做的結(jié)果具有下面的優(yōu)點 1、表面的電場比任何其它絕緣子的電場都要均勻，具有很好的電氣性能，而且
傘裙的局部損傷也很少影響到絕緣子的電場分布和沿著表面的放電電壓；2、 向下傾斜度很大，增加了防雨淋的區(qū)域，并能使雨水形成水珠下落，提高了 絕緣子的濕閃電壓；3、 爬電距離大為增加，而且降低了污物降落在絕緣子表面上的可能性，提高了 絕緣子的污閃電壓；4、 杜絕了在傳統(tǒng)傘裙中經(jīng)常發(fā)生的雨水或污水的橋接現(xiàn)象，改善了傳統(tǒng)傘裙間 距分布不合理的現(xiàn)象，防止了由于大量積雪和結(jié)冰造成的線路短路。傘裙護套2用有機合成材料制成，減輕了絕緣子的重量，在安裝、運輸和運行過 程中不宜破碎，易于加工成復雜的絕緣結(jié)構(gòu)，此外，還可以增加絕緣子表面的憎水性， 提高絕緣子的濕閃電壓和污閃電壓。參照圖2，根據(jù)提高污閃電壓的需要，護套2 — 1和護套3 — 1的外表面各至少設(shè) 置一個金屬環(huán)7和金屬環(huán)5。在絕緣子發(fā)生污閃的過程中，隨著污層受潮后電導的增 加，污層中電流和溫度也隨著增加。由于絕緣子的結(jié)構(gòu)形狀、污穢分布和受潮不均勻 等原因，絕緣子表面各處的電流密度也將不同。由于絕緣子的護套2 — 1和護套3 — 1 相對來說直徑很小，從而電流密度較大，泄漏電流產(chǎn)生的焦耳熱會使水分蒸發(fā)，所以 這些部位易形成干區(qū)，電壓降易集中于此，產(chǎn)生輝光放電，當條件合適時，最終形成 沿面放電。本發(fā)明在護套2 — 1和護套3 — 1外表面設(shè)置了金屬環(huán)7和金屬環(huán)5，可以 改善此處的電流密度的分布，使泄漏電流產(chǎn)生的焦耳熱能夠均勻分布，從而提高了絕 緣子的污閃電壓。參照圖5、 6、 7，壓緊件1_1和支承件1_2上都設(shè)有固定導線的凹槽11，其形 狀與所固定的導線相適配。與傳統(tǒng)的用細導線將高壓導線捆綁固定的方法相比較，這 種結(jié)構(gòu)省去了捆綁導線，安裝過程方便迅速，安裝方式安全可靠。壓緊件l一l和支承件l一2上開有穿過螺桿14的螺孔12，螺桿把壓緊件l一l 和支承件l一2連接在一起。通過這樣的連接方式，可以更可靠地實現(xiàn)上附件1兩部 分與導線之間的可靠結(jié)合。參照圖8，下附件3由與桿塔相連接的鐵腳3—2以及包圍在鐵腳3—2外表面的 絕緣護套3—1組成。在鐵腳3—2外表面覆蓋絕緣護套3—1，延長了絕緣子的閃絡 路徑，導致了電弧容易熄滅，提高了防止絕緣導線雷擊斷線的能力。另外，絕緣子閃 絡路徑的增加，也使得絕緣子的污閃電壓得以提高。參照圖2、 8，鐵腳3—2與絕緣管8的金屬連接部分6按照等位面形狀來制造， 然后傘裙2 —2的形狀也與之相配合，制作為等電位形狀。這樣做有以下優(yōu)點表面 的電場比任何其它絕緣子的電場都要均勻，具有很好的電氣性能，而且傘裙的局部損 傷也很少影響到絕緣子的電場分布和沿著表面的放電電壓；向下傾斜度很大，增加了 防雨淋的區(qū)域，并能使雨水形成水珠下落，提高了絕緣子的濕閃電壓；爬電距離大為 增加，而且降低了污物降落在絕緣子表面上的可能性，提高了絕緣子的污閃電壓；杜 絕了在傳統(tǒng)傘裙中經(jīng)常發(fā)生的雨水或污水的橋接現(xiàn)象，改善了傳統(tǒng)傘裙間距分布不合 理的現(xiàn)象，防止了由于大量積雪和結(jié)冰造成的線路短路。參照圖9A、 9B，如果凹槽11中固定的是裸導線16，凹槽中的裸導線16外表面 設(shè)一段與導線同軸的絕緣套16 — 1。這不僅增大了絕緣子的絕緣距離，提高了絕緣子 的絕緣強度，而且還增加了絕緣子的爬電距離，使得絕緣子的沿面放電只能從絕緣套 16 — 1的邊緣處發(fā)生，從而提高了絕緣子的閃絡電壓。參照圖10A、 IOB，如果凹槽ll中固定的是絕緣導線17，如果凹槽ll中固定的 是絕緣導線17，凹槽11中的絕緣導線17外表面設(shè)一段與導線同軸的金屬套4。這是 因為雷擊時電弧對絕緣導線的損壞，幾乎都發(fā)生在絕緣導線與絕緣子的固定點上或者 在該固定點附近。金屬套4的存在，可以消除上述現(xiàn)象的發(fā)生。而且在雷電感應過電 壓時，金屬套4的存在可以減小絕緣子附近絕緣導線中絕緣層兩端的過電壓，消除這 段絕緣層被擊穿的可能性。另一方面，既使絕緣層被擊穿進而引起絕緣子閃絡時，持 續(xù)的工頻短路電流會轉(zhuǎn)移到金屬套4上燃燒，從而保護了導線免于燒斷。參照圖11，在鐵腳3 — 2處設(shè)置一個金屬支撐件20，外接一段呈彎曲狀的絕緣導 線18，絕緣導線18外表面有金屬環(huán)19，絕緣導線18—端與金屬支撐件20相接，另 一端用絕緣材料18—2封住端口，在該端口處設(shè)置一個金屬件18 — 1，金屬件18 — 1 與金屬套4共同組成一個放電間隙。絕緣導線18用絕緣材料18—2封住端口，可不 使金屬導線外露。絕緣導線18根據(jù)熄滅電弧的需要彎曲成不同形狀，絕緣材料18— 2采用有機合成絕緣材料。金屬件18 — 1與金屬套4共同組成一個放電間隙，此放電 間隙的雷電沖擊放電電壓比針式復合絕緣子要低，當雷電過電壓作用在配電線路時， 間隙將先于絕緣子動作，從而保護了絕緣子，并且給雷電流以出路。絕緣導線18的 存在，使配電線路的閃絡路徑得以延長，導致電弧容易熄滅。同時絕緣導線18的外 表面設(shè)置多個金屬環(huán)19，又將電弧從長弧變?yōu)槎袒?，更加速了電弧的熄滅，這對于 防止污閃的發(fā)生以及防止絕緣導線雷擊斷線都是十分重要的措施。
權(quán)利要求
1、多功能針式復合絕緣子，其特征在于由上附件(1)、絕緣本體(13)和下附件(3)組成，絕緣本體(13)由內(nèi)絕緣件和外絕緣件組成，內(nèi)絕緣件為絕緣管(8)或絕緣棒(9)，絕緣管(8)上端通過連接件(10)與上附件(1)連接，下端通過連接件(6)與下附件(3)連接，絕緣棒(9)上端通過連接件(10)、連接件(8-1)與上附件(1)連接，下端通過連接件(6)與下附件(3)連接，外絕緣件為傘裙護套(2)，傘裙護套(2)由護套(2-1)和傘裙(2-2)組成，上附件(1)的壓緊件(1-1)由支承件(1-2)支承，壓緊件(1-1)、支承件(1-2)設(shè)有固定導線的凹槽(11)，下附件(3)由與桿塔相連接的鐵腳(3-2)以及包圍在鐵腳(3-2)外表面的絕緣護套(3-1)組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于絕緣管(8)、絕 緣棒(9)用環(huán)氧樹脂浸漬的玻璃纖維構(gòu)成，傘裙護套(2)用有機合成材料制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于護套(2 — 1)外 的傘裙(2—2)呈等電位面形狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于護套(2 — 1)和 護套(3—1)的外表面各至少設(shè)置一個金屬環(huán)(7)和金屬環(huán)(5)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于壓緊件(l一l) 和支承件(1_2)上開有穿過螺桿(14)的螺孔(12)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于上附件(1)為瓷 材或木材上附件，或上附件(1)的壓緊件(1 — 1)為木質(zhì)，支承件(l一2)為瓷材。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于凹槽(11)中的 裸導線(16)外表面設(shè)一段與導線同軸的絕緣套(16—1)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于凹槽(11)中的 絕緣導線(17)外表面設(shè)一段與導線同軸的金屬套(4)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于在鐵腳(3—2) 處設(shè)置一個金屬支撐件(20)，外接一段呈彎曲狀的絕緣導線(18)，絕緣導線(18) 外表面有金屬環(huán)(19)，絕緣導線(18) —端與金屬支撐件(20)相接，另一端用絕 緣材料(18—2)封住端口，在該端口處設(shè)置一個金屬件(18-1)，金屬件(18—1) 與金屬套(4)共同組成一個放電間隙。
全文摘要
多功能針式復合絕緣子，涉及一種高壓線路類和高壓電站電器類中的針式絕緣子。由上附件、絕緣本體和下附件組成，絕緣本體由內(nèi)絕緣件和外絕緣件組成，內(nèi)絕緣件為絕緣管或絕緣棒，絕緣管或絕緣棒上端、下端通過連接件與上、下附件連接。外絕緣件為傘裙護套，傘裙護套由護套和傘裙組成。上附件由壓緊件和支承件組成，壓緊件和支承件設(shè)有固定導線的凹槽，下附件由與桿塔相連接的鐵腳以及包圍在鐵腳外表面的絕緣護套組成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)科學合理，耐雷水平高、抗污閃能力強，工作可靠，能防止絕緣配電線路雷擊斷線等問題。
文檔編號H01B17/42GK101127264SQ20071005291
公開日2008年2月20日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者張德賽 申請人:武漢市德賽電力設(shè)備有限公司