超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，包括芯棒、護套、若干直徑相等的大傘裙及若干直徑相等的小傘裙，所述大傘裙與小傘裙交替排列在所述護套外表層上，所述護套的外表層上設(shè)有若干個更小的傘伸出的棱褶。本發(fā)明從根本上改進“直線用復(fù)合化，耐張串用瓷、玻璃”的設(shè)計理念，可提高輸電線路耐張串耐污閃能力，降低維護成本。該項目拓展了復(fù)合絕緣子的使用范圍，研制的成果可為輸電線路設(shè)計提供更廣泛的設(shè)計選擇，尤其是為交直流特高壓耐張串的選型上提供了設(shè)計及選型依據(jù)，可等效替代目前架空線路耐張串上使用的瓷或玻璃絕緣子，節(jié)省輸電線路的建設(shè)投資，提高輸電線路運行的安全性。
【專利說明】超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超特高壓架空輸電線路外絕緣技術(shù)裝備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣子是影響架空輸電線路安全性的關(guān)鍵外絕緣器件之一，復(fù)合絕緣子經(jīng)過近四十年的發(fā)展，技術(shù)已日趨成熟。復(fù)合絕緣子因其重量輕、機械強度高、耐污閃性能好、運行維護方便等優(yōu)點在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。目前，已有超過200萬支運行在全國各地的輸電線路上。
[0003]復(fù)合絕緣子的傘裙主要用來提供必要的爬電距離和保護芯棒不受氣候的影響。但是，復(fù)合絕緣子的閃絡(luò)電壓受到很多因素的影響，例如氣壓、污穢度(鹽密、灰密)、濕度、覆冰情況等因素的綜合影響。同時，傘裙還會影響到復(fù)合絕緣子附近的電場分布。尤其在超特高壓線路中，復(fù)合絕緣子的傘形組合能否有效降低污穢閃絡(luò)電壓，是關(guān)系到架空輸電線路安全性的重要因素之一，也是傘形優(yōu)化設(shè)計的目的。
[0004]目前中國對絕緣子使用思路仍停留在“直線用復(fù)合化，耐張串用瓷、玻璃”的設(shè)計理念上，由于耐張串使用瓷和玻璃絕緣子，存在調(diào)爬時工作較復(fù)雜，除了過多增加絕緣子片數(shù)，還需調(diào)整導(dǎo)線弧垂、考慮鐵塔受力等，并且耐張串防污閃能力的不足已日益顯現(xiàn)，同時耐張串使用瓷絕緣子還需定期檢測零值及清掃，維護成本較高。
[0005]現(xiàn)階段在220kV及以上輸電線路上使用復(fù)合絕緣子耐張串較為普遍，在超高壓、特高壓輸電線路使用耐張串還處于小范圍的研究試用階段，目前耐張串所使用的復(fù)合絕緣子在原材料、結(jié)構(gòu)形式基本上與懸垂串復(fù)合絕緣子是通用的。超特高壓指的是220kV以上電壓等級，在中國一般地，指交流750kV、IOOOkV和直流500kV、800kV、1100kV。中國超特高壓輸電線路的交流USCD —般都落在SPS的d級，直流落在e級，即工程的爬電距離要求較高。一般交流的CF系數(shù)一般在3.6左右，直流的CF系數(shù)一般在3.8以上。
[0006]目前復(fù)合絕緣子的IEC標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)中，只提供了懸垂串用復(fù)合絕緣子的傘形結(jié)構(gòu)的基本要求作為參考，對耐張串用復(fù)合絕緣子的傘形研究很少。國內(nèi)外在耐張復(fù)合絕緣子傘形上的研究也比較少。
[0007]但是，架空輸電線路的耐張串由于安裝方式與懸垂串不同，絕緣傘套積污方式、電場分布特性、風(fēng)場受力特性均與懸垂串不同。由于耐張串的安裝方式為水平安裝，傘套的正反面與懸垂串相比，都很容易積污；超高壓、特高壓輸電線路上專用的復(fù)合耐張絕緣子，除了要滿足輸電線路的要求，還應(yīng)具有安裝施工簡便、能承受安裝踩踏等功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，滿足超特高壓架空輸電線路耐張串的使用要求。
[0009]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，包括芯棒、護套、若干直徑相等的大傘裙及若干直徑相等的小傘裙，所述大傘裙與小傘裙交替排列在所述護套外表層上，所述護套的外表層上設(shè)有若干個更小的傘伸出的棱褶。
[0010]進一步地，所述大傘裙與小傘裙均為左右對稱式傘形結(jié)構(gòu)。
[0011]進一步地，所述大傘裙直徑為148.75?201.25 mm，小傘裙直徑為123.25?166.75 mm，傘間距(即一組傘裙之間軸向的距離)為59.5?80.5_，最小傘間距(即相鄰兩片傘裙之間的軸向距離)為29.75?40.25 mm，大傘裙的傘伸出(即護套外表面至大傘裙邊緣的徑向尺寸)為53.12?71.88mm，小傘裙的傘伸出(即護套外表面至小傘裙邊緣的徑向尺寸)為41.22?55.78mm，上傘傾角(即護套表面與傘裙的低壓端表面的在同一平面內(nèi)的所夾夾角與下傘傾角(即護套表面與傘裙的高壓端表面的在同一平面內(nèi)的所夾夾角)均為78.8。?106.6°，傘根部倒角半徑(即傘根部倒角指的是傘裙與護套之間的圓半徑)為
6.8?9.2 mm ;棱裙的傘伸出為3?5 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度為165.75?224.25 mm。
[0012]進一步地，所述大傘裙與小傘裙的傘裙夾角均為4.5°?6.1°，大傘裙的傘裙根部厚度為7.41?10.03 mm,大傘裙的傘裙邊緣厚度為4.04?5.46mm。
[0013]進一步地，所述護套的厚度為5.1?6.9 mm。
[0014]進一步地,所述大傘裙直徑為175 mm,小傘裙直徑為145 mm,傘間距為70 mm,最小傘間距為35 mm,大傘裙的傘伸出為61 mm,小傘裙的傘伸出為46 mm,上傘傾角與下傘傾角均為92.7°，傘根部倒角半徑為8 mm;棱褶的傘伸出為4 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度為195 mm。
[0015]進一步地，所述大傘裙與小傘裙的傘裙夾角為5.3°，護套的厚度為6.5mm。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:從根本上改進“直線用復(fù)合化，耐張串用瓷、玻璃”的設(shè)計理念，可提高輸電線路耐張串耐污閃能力，降低維護成本。該項目拓展了復(fù)合絕緣子的使用范圍，研制的成果可為輸電線路設(shè)計提供更廣泛的設(shè)計選擇，尤其是為交直流特高壓耐張串的選型上提供了設(shè)計及選型依據(jù)，可等效替代目前架空線路耐張串上使用的瓷或玻璃絕緣子，節(jié)省輸電線路的建設(shè)投資，提高輸電線路運行的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的再一結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的再二結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。
[0019]實施例1
如圖1所示的一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，包括芯棒、護套、若干直徑相等的大傘裙及若干直徑相等的小傘裙，所述大傘裙I與小傘裙2交替排列在所述護套外表層上，該大傘裙I與小傘裙2均為左右對稱式傘形結(jié)構(gòu)。在該護套外表層上設(shè)有棱裙3,該棱褶3為若干個更小的傘伸出的傘裙的組合。[0020]護套直徑d3為53 mm,芯棒直徑d4為40mm，則護套厚度為6.5mm,大傘裙直徑(I1為175mm,小傘裙直徑d2為145 mm,傘間距L1為70mm,最小傘間距L2為35 mm,大傘裙的傘伸出L3S 61mm，小傘裙的傘伸出L4S 46mm，上傘傾角Θ i與下傘傾角θ2均為92.7°，傘根部倒角半徑R為8mm;大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角03均為5.3°，棱褶的傘裙直徑d5為61mm，大傘裙I的傘裙根部厚度h為8.72 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為4.75mm ；相應(yīng)該棱褶的傘伸出為4 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度L5為195 mm。
[0021]本傘形首先可以滿足超特高壓線路的爬距比要求，達到相應(yīng)電壓等級下要求的爬電距離。通過ANSYS電場仿真分析研究結(jié)果驗證，本傘形可以優(yōu)化復(fù)合絕緣子上各個傘裙的電場分布情況，避免在傘套附近出現(xiàn)高電位差的點。同時傘形結(jié)構(gòu)有利于提高耐張復(fù)合絕緣子的自潔能力，降低使用中實際的污穢度，提高輸電線路耐張串的耐污閃能力。相對較小的傘直徑和相對較厚的傘根部厚度提高傘裙在自然風(fēng)場中的受力情況，也可以避免安裝施工、踩踏對傘裙造成的破壞。中間空出的棱褶有利于線路施工中的踩踏行走，增加一定的爬電距離，而且兼具防滑、耐磨的作用。
[0022]絕緣耐張串是水平安裝的，這不同于懸垂串，由此而引起的絕緣子電場分布特性、積污特性、覆冰特性、風(fēng)場受力特性等均與懸垂串不同。所以，復(fù)合絕緣子的傘形設(shè)計，如何能既滿足輸電工程的基本要求，又滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對傘形尺寸的基本要求，同時優(yōu)化復(fù)合絕緣子附近電場分布、具有更高的污閃電壓、自然環(huán)境中有良好的自潔能力減少積污、覆冰狀態(tài)下性能穩(wěn)定等其它優(yōu)點，將這些優(yōu)點都有機地體現(xiàn)與一種傘形上，是本實施例的一個売點O
[0023]實施例2
本實施例與實施例1的不同之處在于:護套直徑屯為45.06mm，芯棒直徑山為34.86mm,則護套厚度為5.1mm,大傘裙直徑Cl1為151.3 mm,小傘裙直徑d2為127.5 mm,傘間距L1為59.5mm，最小傘間距L2為29.75 mm，大傘裙的傘伸出L3為53.12mm，小傘裙的傘伸出L4為41.22mm,上傘傾角Θ i與下傘傾角θ2均為78.8°，傘根部倒角半徑R為6.8mm。大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角θ3均為4.5°，大傘裙I的傘裙根部厚度h為7.41 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為4.04mm ;棱褶的傘裙直徑d5為54mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度L5為165.75mm。
[0024]實施例3
本實施例與實施例1的不同之處在于護套直徑屯為60.94 mm，芯棒直徑山為47.14mm,則護套厚度為6.9mm,大傘裙直徑(I1為204.7 mm,小傘裙直徑d2為172.5 mm,傘間距L1為80.5mm，最小傘間距L2為40.25 mm，大傘裙的傘伸出L3為71.88mm，小傘裙的傘伸出L4為55.78mm，上傘傾角Θ i與下傘傾角θ2均為106.6°，傘根部倒角半徑R為9.2 mm。大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角θ3均為6.1° ,大傘裙I的傘裙根部厚度h為10.03 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為5.46mm ;棱褶的傘裙直徑d5為65mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度L5為224.25mmD
[0025]實施例4
本實施例與實施例1的不同之處在于護套直徑屯為63 mm，芯棒直徑山為50臟，則護套厚度為6.5mm ;大傘裙直徑(I1為191mm,小傘裙直徑d2為163 mm,傘間距L1為70mm,最小傘間距L2為35 mm,大傘裙的傘伸出L3為64臟，小傘裙的傘伸出L4為50mm，上傘傾角Θ:與下傘傾角92均為92.7°，傘根部倒角半徑R為8mm ;大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角03均為5.3°，大傘裙I的傘裙根部厚度h為8.86 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為4.75mm ；棱褶的傘裙直徑d5為72mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度L5為184.15mm。
[0026]實施例5
本實施例與實施例1的不同之處在于護套直徑d3為43mm，芯棒直徑d4為30mm ;則護套厚度為6.5mm,大傘裙直徑(I1為163mm,小傘裙直徑d2為135mm,傘間距L1為70mm,最小傘間距L2為35mm，大傘裙的傘伸出L3為60mm，小傘裙的傘伸出L4為46mm，上傘傾角Θ:與下傘傾角92均為92.7°，傘根部倒角半徑R為8mm ;大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角03均為5.3°，大傘裙I的傘裙根部厚度h為8.48 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為4.75mm ；棱褶的傘裙直徑d5為50mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度L5為212.42 mm。
[0027]
本發(fā)明復(fù)合絕緣子的傘形，是兩大一小傘加棱褶的組合，如圖1至圖4所示，該組合的方式的多樣性，均可以滿足絕大多數(shù)超特高壓輸電線路對于爬電距離的基本要求。此發(fā)明主要用于等效替換目前架空線路耐張串中使用瓷或玻璃絕緣子。
[0028]傘形尺寸完全滿足IEC/TS 60815-3《污穢條件下高壓絕緣子的選擇和尺寸確定——第3部分:交流系統(tǒng)用聚合物絕緣子》中“外形參數(shù)的核對”的七項基本要求，并處于“無偏差”的推薦范圍內(nèi)；
根據(jù)學(xué)術(shù)文獻提供的設(shè)計參考，本傘形尺寸也能夠與絕大多數(shù)的研究結(jié)果吻合，使復(fù)合絕緣子具有了良好的電氣特性、積污特性。
[0029]鑒于耐張串的安裝方式，本傘形采用了對稱的形式，而不同于懸垂串通常采用的傾斜傘的形式。筆者采用了 ANSYS雙向流固耦合仿真分析的方法，對比驗證了傾斜的、垂直的、對稱的傘形的積污特性，結(jié)果顯示，對稱的傘形在自然環(huán)境中具有更好的積污效果和自潔能力。
[0030]對稱傘的另一個優(yōu)點在于，在相同的傘夾角下，相對傾斜傘或垂直傘來講更薄，SP在相同的傘根部厚度的情況下，對稱傘比傾斜傘或垂直傘的傘夾角要小。這樣的設(shè)計可以在滿足必要的機械強度，能夠承受檢修工人的踩踏而不會損壞；同時，這樣的設(shè)計可以有效抵御自然環(huán)境中的強風(fēng)天氣，防止傘裙損壞而影響復(fù)合絕緣子的整體電氣性能。
[0031]相比較于市場上已有的復(fù)合絕緣子傘形，本發(fā)明在滿足基本要求和優(yōu)化電氣、力學(xué)性能的同時，可以顯著減少用膠量，提高經(jīng)濟效益。獨創(chuàng)的棱褶結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)便于工作人員巡檢耐張絕緣子，具有耐踩踏、防滑、抗磨的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，包括芯棒、護套、若干直徑相等的大傘裙及若干直徑相等的小傘裙，所述大傘裙與小傘裙交替排列在所述護套外表層上，其特征在于:所述護套的外表層上設(shè)有若干個更小的傘伸出的棱褶。
2.如權(quán)利要求1所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙與小傘裙均為左右對稱式傘形結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙直徑為148.75?201.25 mm，小傘裙直徑為123.25?166.75 mm，傘間距為59.5?80.5mm，最小傘間距為29.75?40.25 mm，大傘裙的傘伸出為53.12?71.88mm，小傘裙的傘伸出為41.22?55.78mm，上傘傾角與下傘傾角均為78.8°?106.6°，傘根部倒角半徑為6.8?9.2 mm ;棱裙的傘伸出為3?5 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度為165.75?224.25 mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙與小傘裙的傘裙夾角均為4.5°?6.1° ,大傘裙的傘裙根部厚度為7.41?10.03 mm,大傘裙的傘裙邊緣厚度為4.04?5.46mm。
5.如權(quán)利要求1或2所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述護套的厚度為5.1?6.9 mm。
6.如權(quán)利要求3所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙直徑為175 mm,小傘裙直徑為145 mm,傘間距為70 mm,最小傘間距為35 mm,大傘裙的傘伸出為61 mm,小傘裙的傘伸出為46 mm,上傘傾角與下傘傾角均為92.7° ,傘根部倒角半徑為8mm ;棱裙的傘伸出為4 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長度為195 mm。
7.如權(quán)利要求4所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙與小傘裙的傘裙夾角為5.3° ,大傘裙傘裙根部厚度為8.72mm,大傘裙傘裙邊緣厚度為4.75mm,護套的厚度為6.5mm。
【文檔編號】H01B17/38GK103545057SQ201310515088
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】李啟源 申請人:新疆新能天寧電工絕緣材料有限公司