一種耐雷電沖擊復(fù)合絕緣子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐雷電沖擊復(fù)合絕緣子，屬于絕緣設(shè)備結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電氣化鐵路接觸網(wǎng)工作的額定電壓為25kV，系統(tǒng)最高工作電壓為27. 5kV。在接觸 網(wǎng)附近發(fā)生雷電時(shí)，接觸網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)大大超過27. 5kV的大氣過電壓。這種很高的過電壓會(huì)使 絕緣子閃絡(luò)或擊穿而引發(fā)事故，對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備造成危害。大氣過電壓可分為感應(yīng)雷過電壓 及直擊雷過電壓。感應(yīng)雷過電壓是由于電磁場(chǎng)的劇烈變化，電磁耦合而產(chǎn)生的，而直擊雷過 電壓則是由于流經(jīng)被擊物很大的雷電流所造成的。感應(yīng)雷過電壓一般不會(huì)超過500kV，故 對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)的絕緣子危害最大。事實(shí)證明，多年來，上海閔行供電所及其它地 區(qū)35kV線路上絕緣子遭雷擊的次數(shù)多達(dá)40多次。電氣化鐵路接觸網(wǎng)上廣州供電段所轄線 路、廣深客專所轄線路、南寧鐵路局高鐵科所轄線路上，瓷絕緣子和復(fù)合絕緣子也多次遭雷 電沖擊，特別是南廣線黎-梧段于2014年春季超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)及強(qiáng)對(duì)流天氣情況下，短時(shí)內(nèi)連續(xù) 發(fā)生54起雷電沖擊，絕緣子傘裙擊穿、放電燒傷19處，承力索絞線多股燒斷。雷電沖擊對(duì) 接觸網(wǎng)的危害引起了相關(guān)鐵路部門的高度關(guān)切與重視，防止雷電災(zāi)害，提高接觸網(wǎng)重要部 件的耐雷水平，確保鐵路運(yùn)輸安全迫在眉睫。
[0003]目前我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)所使用的復(fù)合絕緣子是在高壓輸變電線路上所使用 類似電壓等級(jí)復(fù)合絕緣子的基礎(chǔ)上根據(jù)鐵標(biāo)TB/T3199. 2-2008電氣化鐵路接觸網(wǎng)用絕緣 子第二部分：棒形復(fù)合絕緣子的要求設(shè)計(jì)制造的，耐雷水平不高。且針對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、金屬網(wǎng)件多、電磁場(chǎng)強(qiáng)度高、鐵路沿線樹木等植被茂密、向陽坡面多、隧道多等情 況，雷電沖擊的概率遠(yuǎn)大于其他高壓線路的實(shí)際情況，針對(duì)性研發(fā)耐雷水平較高的復(fù)合絕 緣子意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理、安裝方便且耐雷水 平高的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用復(fù)合絕緣子。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：一種耐雷電沖擊復(fù)合絕緣子，包括芯棒、 第一護(hù)套、設(shè)在護(hù)套上的傘裙、高壓端金具、接地端金具以及至少一個(gè)第一應(yīng)力錐或第一應(yīng) 力錐組，所述第一應(yīng)力錐或第一應(yīng)力錐組設(shè)置在高壓端金具和/或接地端金具與芯棒連接 處，所述第一應(yīng)力錐組由兩個(gè)錐底貼合的第一應(yīng)力錐組合而成。絕緣子端部金具是整個(gè)絕 緣子最為關(guān)鍵的部位，如果雷電過電壓沖擊損壞這個(gè)部位，第一護(hù)套可能會(huì)被燒傷、開裂造 成芯棒裸露，而芯棒燒傷受損后會(huì)形成炭化路經(jīng)，這種炭化路徑是不可逆的，隨著炭化路徑 的不斷延伸，將導(dǎo)致芯棒脆斷而引發(fā)事故。設(shè)置對(duì)應(yīng)的外絕緣應(yīng)力錐后，如雷電沖擊電壓作 用在此處或附近時(shí)，應(yīng)力錐可分散雷電流波頭，減輕雷電流上升陡度，加之應(yīng)力錐處加大了 外絕緣的厚度，可有效保護(hù)端部金具的結(jié)構(gòu)安全，提高絕緣子的耐雷水平和使用壽命。
[0006] 優(yōu)選的，所述耐雷電沖擊復(fù)合絕緣子還包括第二護(hù)套，所述第二護(hù)套所述第二護(hù) 套包裹于應(yīng)力錐組的兩個(gè)應(yīng)力錐連接處，所述第二護(hù)套為HTV硅膠護(hù)套。HTV硅膠護(hù)套可最 大程度減少端部金具受到的雷電沖擊電壓，保護(hù)端部金具。
[0007] 我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)最高工作電壓為27. 5kV，線路復(fù)合絕緣子耐雷水平峰 值為310kV，當(dāng)雷電流大于線路耐雷水平時(shí)，會(huì)引起絕緣子表面閃絡(luò)。雷擊閃絡(luò)時(shí)間多數(shù) 僅為50s左右，線路斷路器來不及動(dòng)作，只有閃絡(luò)通道轉(zhuǎn)為工頻短路電弧時(shí)，斷路器才會(huì)跳 閘。沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定工頻電弧的概率（建弧率）與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系為： n= (4. 5E°-75-14) % 式（1-1)
[0008] 式中：n-工頻續(xù)流建弧概率 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)絕緣子串平均場(chǎng)強(qiáng)，單位為kV/m、其中ye為線路額 定電壓，單位為kV;Lj為絕緣子串電弧距離，單位為m。
[0009]計(jì)算（一）： 以目前生產(chǎn)的FQBSG-25/12-890JHP棒形柱式復(fù)合絕緣子和FQXSG-25/160/940HH棒形 懸式復(fù)合絕緣子與改進(jìn)后同型號(hào)復(fù)合絕緣子為例計(jì)算對(duì)比如下：（系統(tǒng)工作電壓按27. 5kV 計(jì)算）
[0010] 例一：目前生產(chǎn)的FQBSG-25/12-890JHP絕緣子，已知電弧距離Lj= 0? 68m，E= 27. 5A2X0. 68) = 20. 22/m，按式（1-1)計(jì)算如下： q= (4. 5X20. 22-14)% =28. 90%
[0011] 改進(jìn)后的同型號(hào)絕緣子，已知電弧距離Lj= 0.752m，E= 27. 5A2X0. 752)= 18. 22kV/m，按式（1-1)計(jì)算如下： q= (4. 5X18. 22-14) % = 25. 68%
[0012] 例二：目前生產(chǎn)的FQXSG-25/160-940HH絕緣子，已知電弧距離Lj= 0. 72m，E= 27. 5A2X0. 72) = 20kV/m，按式（1-1)計(jì)算如下： q= (4. 5X20-14)% =28. 56%
[0013] 改進(jìn)后的同型號(hào)絕緣子，已知電弧距離Lj= 0.881m，E= 27. 5A2X0. 881)= 15.60kV/m，按式（1-1)計(jì)算如下： q= (4. 5X15. 6-14) % = 21. 32%
[0014] 計(jì)算結(jié)果表明改進(jìn)后絕緣子的建弧率分別降低3. 22%和7. 24%，有效地抑制穩(wěn) 定工頻電弧的產(chǎn)生，這對(duì)在雷電沖擊下絕緣子的安全是十分有益的。
[0015]計(jì)算（二）：
[0016] 高壓線路絕緣子的耐雷水平很重要的一方面是取決于絕緣子串的雷電沖擊閃絡(luò) 電壓，一般情況下絕緣子串正極性雷電沖擊閃絡(luò)電壓低于負(fù)極性，因此絕緣子的閃絡(luò)電壓 按正極性雷電沖擊閃絡(luò)電壓計(jì)算。其計(jì)算公式為： UI50= 6. 3Ld-37. 5kV(peak) 式（1-2) 式中：Ld為干閃絡(luò)距離，單位為cm。
[0017](例一）以改進(jìn)后的FQBSG(NL)-25/12-890JHP絕緣子為例：
[0018]據(jù)公式（1-2)知：UI50= 6. 3X75. 2-37. 5 = 466. 26kV(peak)再考慮到雷電沖擊 耐受電壓（Uwi) -般為閃絡(luò)電壓的90%，故有： Uwi= 466. 26X0. 9 = 419. 6kV(peak)
[0019](例二）以改進(jìn)后的FQXSG(NL)-12/160-940HH絕緣子為例
[0020]據(jù)公式（1-2)知：UI5。= 6. 3X88. 1-37. 5 = 517. 53kV(peak)再考慮到雷電沖擊 耐受電壓（Uwi) -般為閃絡(luò)電壓的90%，故有： Uwi= 517. 53X0. 9 = 465. 77kV(peak)
[0021] 計(jì)算結(jié)果表明創(chuàng)新改進(jìn)后的絕緣子的雷電沖擊耐受電壓比TB/T3199. 2-2008標(biāo) 準(zhǔn)值分別提高109. 6kV和155. 77kV。
[0022] 優(yōu)選的，所述耐雷電沖擊復(fù)合絕緣子還包括可以均衡電壓的均壓屏蔽環(huán)，所述均 壓屏蔽環(huán)設(shè)置在高壓端和/或接地端金具上。絕緣子的電壓分布與自身的對(duì)地電容有關(guān)， 對(duì)地電容大的絕緣子電壓分布均勻，反之則不均勻。復(fù)合絕緣子的對(duì)地電容小，電壓分布 不均勻，且隨電壓升高不均勻性更加明顯，設(shè)置均勻屏蔽環(huán)后可均衡電壓，減弱平行方向的 電場(chǎng)力，利于抑制導(dǎo)電粒子沿面發(fā)展，防止閃絡(luò)。同時(shí)可減小金具處最大電場(chǎng)強(qiáng)度，降低電 場(chǎng)畸變程度，利于提高絕緣子閃絡(luò)電壓和起暈電壓，在雷電過電壓沖擊下，可吸引電弧于自 身。所