一种10kV多功能防灾害绝缘子及制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种10kV输电线路用多功能防灾害绝缘子及制备方法，绝缘子包括圆弧型线槽金具和向上弯曲的棒型放电电极、复合绝缘子组件、绝缘伞套、芯棒、钢脚金具，复合绝缘子组件包括依次套设于芯棒上且相互紧贴的下导电垫块、金属氧化物电阻片组、中间导电垫块、绝缘垫块和上导电垫块，圆弧型线槽金具贯穿绝缘伞套与上导电垫块连接，中间导电垫块连接有一贯穿伸出至绝缘伞套外部的向上弯曲棒型放电电极，圆弧型线槽金具和向上弯曲棒型放电电极之间留有空气间隙。该绝缘子可同时实现10kV线路的防雷和防冰闪功能，并兼顾防暴雨、鸟粪、污秽、树枝掉落的功能，不需改变杆塔结构，便于对现有输电线路进行改造，可大量节省配网线路建设投资。
【专利说明】
一种10kV多功能防灾害绝缘子及制备方法
技术领域
[0001]本发明属于电气工程技术领域，具体涉及一种1kV多功能防灾害绝缘子及制备方法。
【背景技术】
[0002]配电网线路是电力系统发、输、变、配、用五大子系统中系统的重要组成部分，它承担着向负荷分配电能的重任，其安全稳定运行至关重要，但由于配电线路的绝缘水平低，网架结构简单，使其不具有防护直击雷的能力。另外，雷电在导线上产生的感应雷电压也大大超过了配电线路的绝缘水平。据统计，在6?35kV电压等级的电网中，雷电跳闸率居高不下，且经常有柱上开关、刀闸、避雷器、变压器、套管等设备在雷电活动时损坏。配电网线路遭受雷击时，极易发生绝缘子闪络放电，造成绝缘子表面被电弧烧伤，大幅降低绝缘水平，严重时会造成导线断线(其中绝缘导线比裸导线更容易雷击断线)，线路停运。
[0003]另一方面，受北方南下强冷空气和西南暖湿气流共同影响，我国南方部分省份出现输电线路覆冰灾害，并且由于配网的线路整体高度低，线路主要分布于城市周边，配网供电稳定性较易受到树枝掉落、鸟粪、污秽、暴雨等的影响。运行统计数据表明，配电网因雷击和覆冰引起的绝缘子闪络导致跳闸故障占配电网跳闸故障总数的70%。这些灾害事故表明:为改善已有输电线路安全运行条件，开展专业性的线路防灾害技术工作，加强输电线路防雷击跳闸、防覆冰闪络、防污秽闪络等的研究，研制出具有防多种灾害功能的配电网绝缘子是当前急需解决的重要课题。
[0004]相关发明专利201510376532.X的防雷防冰闪复合绝缘子存在如下缺陷和不足:
1)没有考虑绝缘子的防鸟害、树枝掉落、暴雨等功能，此类型灾害下绝缘子整体绝缘性能下降，供电稳定性难以保障；
2)其伞群与放电电极尺寸没有优化设计，放电电极结构设计存在缺陷，覆冰时期放电电极之间会出现桥接，绝缘段失效，避雷器阀片老化加剧，防雷防冰闪效果下降。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种可有效预防雷、冰、暴雨、污秽、鸟粪等多种灾害、安装简便、使用寿命长、便于对现有输电线路进行改造的1kV输电线路用多功能防灾害绝缘子。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种1kV输电线路用多功能防灾害绝缘子，包括圆弧型线槽金具和向上弯曲的棒型放电电极、复合绝缘子组件、绝缘伞套、芯棒、钢脚金具，所述复合绝缘子组件包括依次套设于芯棒上且相互紧贴的下导电垫块、金属氧化物电阻片组、中间导电垫块、绝缘垫块和上导电垫块，所述绝缘伞套包裹于复合绝缘子组件外部，所述复合绝缘子组件与绝缘伞套之间设有绝缘层，所述圆弧型线槽金具贯穿绝缘伞套与上导电垫块螺纹连接，所述钢脚金具贯穿绝缘伞套与下导电垫块螺纹连接，所述芯棒的两端分别与圆弧型线槽金具和钢脚金具相接，所述上导电垫块与中间导电垫块之间为绝缘垫块，所述中间导电垫块连接有贯穿伸出至绝缘伞套外部的向上弯曲棒型放电电极，所述圆弧型线槽金具和向上弯曲棒型放电电极之间留有空气间隙。
[0007]所述圆弧型线槽金具为伞状并整体盖住向上弯曲的棒型放电电极，也即圆弧型线槽金具整体伸出长度尺寸大于向上弯曲的棒型放电电极的伸出尺寸，圆弧型线槽金具末端边缘和向上弯曲的棒型放电电极向上弯曲的末端留有一段倾斜的距离。
[0008]作为对于上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下措施。
[0009]所述绝缘伞套由上而下间隔布置伞群，沿由上而下方向，前两个绝缘伞群伞径依次减小，后三个绝缘伞群伞经依次减少。所述绝缘伞套伸出长度尺寸大小均小于圆弧型线槽金具和向上弯曲棒型放电电极的伸出尺寸。伞群间隔交错布置一方面增加了绝缘子爬电距离，另一方面可防止伞群之间冰凌桥接。
[0010]所述向上弯曲棒型放电电极包括螺杆和向上弯曲的电极棒，所述螺杆一端与中间导电垫块连接，另一端贯穿伸出至绝缘伞套的外部，所述向上弯曲的电极棒与所述螺杆伸出绝缘伞套外部的一端螺纹连接，所述向上弯曲棒型放电电极伸出绝缘伞套的长度为80-120mmο
[0011]所述向上弯曲的电极棒的外部套设有绝缘套，所述向上弯曲的电极棒连接螺杆的一端与绝缘伞套相接并于交界处涂有密封绝缘胶，绝缘套与绝缘胶都采用硅橡胶材料，其具有耐腐蚀、抗污能力强的性能并易与绝缘伞套材料结合，有效的增大了绝缘子的沿面闪络水平。
[0012]所述圆弧型线槽金具半径为150-250mm，可降低绝缘子伞套受到暴雨、覆冰、树枝掉落、污水桥接、鸟粪等灾害的影响，有效的提高了绝缘子运行稳定性。所述圆弧型线槽金具与向上弯曲棒型放电电极之间构成雷击放电间隙，间隙距离为50-100mm，雷击过程中空气间隙击穿导通，所述金属氧化物电阻片在雷击过电压作用下由高阻转化为低阻，将雷电流迅速引入大地，防止线路跳闸。
[0013]所述钢脚金具和圆弧型线槽金具均设有压接槽，所述芯棒的两端分别压接于钢脚金具和圆弧型线槽的压接槽中。
[0014]所述绝缘层由绝缘带紧密缠绕包裹于复合绝缘子组件外部形成，所述绝缘带为浸入环氧树脂的玻璃纤维带。所述玻璃纤维带采用真空压力浸渍，即先绕包玻璃纤维带，再采用真空压力办法浸渍环氧树脂，固化后成为绝缘层。所述绝缘层由10-20圈0.2-0.5mm的玻璃纤维带的绝缘带紧密缠绕包裹而成，具有良好的绝缘性能，可防止金属氧化物电阻片出现侧面闪络。采用真空压力加入环氧树脂后，绝缘带粘连性增强，无内部气泡，绝缘性能上升，并且对金属氧化物电阻片起到很好的固定作用。
[0015]所述金属氧化物电阻片组包括多个依次套设于芯棒上且相互紧贴的金属氧化物电阻片，所述金属氧化物电阻片组一般采用7-10个金属氧化物电阻片串联，所述金属氧化物电阻片之间加入了金属铝片。所述金属铝片可以有效提升金属氧化物电阻片接触面的导电性能，在装备过程中，对金属氧化物电阻片的压接起到缓冲作用，防止金属氧化物电阻片出现压接损伤。
[0016]所述下导电垫块、绝缘垫块、中间导电垫块、金属氧化物电阻片、金属铝片和上导电垫块均为中间具有通孔的圆盘结构。
[0017]所述绝缘伞套为高温硫化硅橡胶制件，硅橡胶为憎水性材料，可有效防止污闪发生。
[0018]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1)本发明用于1kV输电线路的多功能防灾害绝缘子具有良好的防雷、冰、暴雨、污秽、鸟粪等多种灾害性能，在线路正常运行时，该复合绝缘子发挥普通绝缘子的支撑固定兼绝缘作用，且大部分工作电压由绝缘垫块承担，金属氧化物阀片老化过程显著减弱，寿命大大延长；
2)由于绝缘垫块的隔离作用，即使金属氧化物阀片劣化，也不影响线路正常运行；
3)当线路遭受雷击产生过电压时，金属氧化物电阻片的非线性电阻特性，起到钳制过电压的作用，防止绝缘子的外绝缘闪络，从而避免线路雷击跳闸；
4)金属氧化物电阻片还限制了雷电流大小，减小电流发热量，从而避免雷击断线；
5)金属氧化物电阻片之间加入了金属铝片，金属铝片可以有效提升金属氧化物电阻片接触面的导电性能，在装备过程中，对金属氧化物电阻片的压接起到缓冲作用，防止金属氧化物电阻片出现压接损伤；
6)雷电过电压下，在圆弧型线槽金具、向上弯曲棒型放电电极之间发生空气击穿，消除了放电电弧对绝缘子表面绝缘材料的烧灼，延长绝缘子的使用寿命；
7)圆弧型线槽金具的设计可以有效防止放电间隙和下部伞群在覆冰、暴雨、鸟粪、树枝掉落等情况下出现桥接，有效地提高了绝缘子运行的稳定性；
8)硅橡胶材料绝缘套、绝缘胶和采用真空压力浸渍环氧树脂的玻璃纤维带的应用有效地提高了绝缘子的绝缘性能，防止外部沿面和内部金属氧化物电阻片侧面出现闪络现象；相比较，201510376532.X绝缘带未采用真空压力浸渍，内部气泡的存在会导致局部放电的发生，绝缘性能加剧恶化；
9)该复合绝缘子替换原有普通绝缘子，可同时实现1kV线路的防雷和防冰闪功能，并兼顾防暴雨、鸟粪、污秽、树枝掉落的功能，而且安装简便，不需改变杆塔结构，便于对现有输电线路进行改造，可大量节省配网线路建设投资。
【附图说明】
[0019]图1为本发明用于1kV输电线路的多功能防灾害绝缘子的剖视结构示意图；
图例说明:1、圆弧型线槽金具;2、绝缘伞套;21、伞裙;3、芯棒;4、钢脚金具;5、向上弯曲的棒型放电电极;51、向上弯曲的电极棒;52、螺杆;6、绝缘套;7、密封绝缘胶;8、螺帽;9、金属氧化物电阻片组;91、金属氧化物电阻片；1、金属铝片；11、上导电垫块；12、绝缘垫块；13、中间导电垫块;14、下导电垫块;15、绝缘层。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0021]如图1所示，本发明用于1kV输电线路的多功能防灾害绝缘子，包括圆弧型线槽金具I和向上弯曲的棒型放电电极5、复合绝缘子组件、绝缘伞套2、芯棒3、钢脚金具4，复合绝缘子组件包括依次套设于芯棒3上且相互紧贴的上导电垫块11、绝缘垫块12、中间导电垫块
13、金属氧化物电阻片组9、金属铝片10和下导电垫块14，金属氧化物电阻片组9包括多个依次套设于芯棒3上且相互紧贴的金属氧化物电阻片91，金属氧化物电阻片91之间为金属铝片10。绝缘伞套2包裹于复合绝缘子组件外部，复合绝缘子组件与绝缘伞套2之间设有绝缘层15，圆弧型线槽金具I贯穿绝缘伞套2与上导电垫块11螺纹连接，钢脚金具4贯穿绝缘伞套2与下导电垫块14螺纹连接，芯棒3的两端分别与圆弧型线槽金具I和向钢脚金具4相接，中间导电垫块13连接有一对对称设置在绝缘子两侧且贯穿伸出至绝缘伞套2外部的向上弯曲的棒型放电电极5，圆弧型线槽金具I和向上弯曲的棒型放电电极5之间留有空气间隙。
[0022]本实施例中，绝缘层15由绝缘带紧密缠绕包裹于复合绝缘子组件外部形成，绝缘带为浸环氧树脂的玻璃纤维带。绝缘层由10-20圈0.2-0.5mm的玻璃纤维带的绝缘带紧密缠绕包裹而成，具有良好的绝缘性能，可防止金属氧化物电阻片出现侧面闪络。采用真空压力加入环氧树脂后，绝缘带粘连性增强，无内部气泡，绝缘性能上升，并且对金属氧化物电阻片91起到很好的固定作用。
[0023]本实施例中，向上弯曲的棒型放电电极5包括向上弯曲的电极棒51和螺杆52，螺杆52为钢制螺杆，螺杆52—端贯穿伸入至中间导电垫块13的内部，螺杆52另一端伸出绝缘伞套2外部与向上弯曲的电极棒51螺纹连接。制造时，先将螺杆52安装在中间导电垫块13的径向孔中，再将上导电垫块11、绝缘垫块12、中间导电垫块13、金属氧化物电阻片91、金属铝片10、下导电垫块14沿轴向依次排列并预压紧，之后用绝缘带紧密缠绕包裹成一个整体。钢脚金具4上螺纹连接有螺帽8，用于在绝缘子安装时使用，该螺帽8为市售的不锈钢螺帽，其与钢脚金具4配套。
[0024]上述向上弯曲的电极棒51的外部套设有绝缘套6，向上弯曲的电极棒51连接螺杆52的一端与绝缘伞套2相接并于交界处涂有密封绝缘胶7，可防止潮气侵入绝缘子内部;密封绝缘胶7与向上弯曲的电极棒51表面覆盖的绝缘套6可延长复合绝缘子下半段的爬电距离，保证其外绝缘水平。
[0025]本实施例中，圆弧型线槽金具I和钢脚金具4均设有压接槽，芯棒3的两端分别压接于圆弧型线槽金具I和钢脚金具4的压接槽中，由于圆弧型线槽金具I和钢脚金具4牢固压接在芯棒3的两端，在支撑固定输电导线时，能够保证足够的机械负荷承载能力。
[0026]本实施例中，上导电垫块11、绝缘垫块12、中间导电垫块13、金属氧化物电阻片91、金属铝片10和下导电垫块14均为中间具有通孔的圆盘结构。圆弧型线槽金具I为钢制加工件，钢脚金具4可采用市售的钢脚金具;所述圆弧型线槽金具半径为150-250_，向外延伸的金属厚度为2mm，可降低下部的绝缘子伞套受到暴雨、覆冰、树枝掉落、鸟粪积累等影响，有效的提高了绝缘子的绝缘性能。
[0027]本实施例中，芯棒3采用市售的环氧玻璃纤维引拔棒，绝缘伞套2为高温硫化硅橡胶制件，高温硫化娃橡胶由甲基乙稀基娃橡胶添加配合剂制作，在专门设计的模具中高温硫化而成。金属氧化物电阻片91可采用市售的圆环形氧化锌电阻片，上导电垫块11、中间导电垫块13、金属铝片10和下导电垫块14为定制的圆环形铝质加工件，绝缘垫块12为圆环形环氧玻璃纤维加工件。金属铝片厚度为可以提升金属氧化物电阻片接触面的导电性能，并且对装备过程中金属氧化物电阻片的压接起到缓冲作用。
[0028]本实施例中，向上弯曲的棒型放电电极5的向上弯曲的电极棒51为钢制加工件，绝缘套6为高温硫化硅橡胶制件，密封绝缘胶7为室温硫化硅橡胶，硅橡胶材料耐腐蚀、抗污能力强并易与绝缘伞套材料结合，有效的增大了绝缘子的沿面闪络水平。
[0029]本实施例中，绝缘伞套2设有间隔布置的伞裙21，沿由上而下方向，前两个伞裙伞径依次减小，后三个伞裙伞经依次减少，绝缘伞套2整体伸出长度尺寸大小均小于圆弧型线槽金具I和向上弯曲的棒型放电电极5的伸出尺寸。当遇到雨雪冰冻天气时，圆弧型线槽金具1、向上弯曲的棒型放电电极5和上方的大伞裙21都对下方的中、小伞裙21起到良好的遮蔽作用，并且结冰情况下圆弧型线槽金具I和向上弯曲的棒型放电电极5之间的空气间隙不会出现冰凌桥接连接现象，间隙距离不会由于电极结冰而出现明显缩短的现象，有效的防止空气间隙误击穿和绝缘子外绝缘水平下降。
[0030]本发明用于1kV输电线路的多功能防灾害绝缘子应用到输电线路时，将其安装在杆塔上用于支撑固定输电导线，当线路正常运行时，该复合绝缘子发挥普通绝缘子的作用，支撑固定输电导线并使导线与地之间保持良好的绝缘，线路工作电压的大部分由绝缘垫块12承担;在雷暴天气，遇有落雷直击杆塔或导线，或雷击线路附近地面，所引起的直击过电压或感应过电压施加在该复合绝缘子上时，过电压使圆弧型线槽金具1、向上弯曲的棒型放电电极5之间的空气间隙击穿，过电压施加在金属氧化物电阻片91上，金属氧化物电阻片91的非线性电阻特性起作用，对过电压起到钳制作用，从而保护整支复合绝缘子免于外绝缘闪络，避免引起线路跳闸事故。该复合绝缘子经试制试用被证明防雷与防冰效果良好，并兼顾防暴雨、鸟粪积累、树枝掉落等功能，完全能够满足1kV输电线路防灾害的设计要求。
[0031]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种1kV多功能防灾害绝缘子，包括: 复合绝缘子组件、绝缘伞套(2)、芯棒(3)和钢脚金具(4)，所述绝缘伞套(2)包裹于复合绝缘子组件外部，所述复合绝缘子组件与绝缘伞套(2)之间设有绝缘层(15)； 其特征在于: 所述复合绝缘子组件包括依次套设于芯棒(3)上且相互紧贴的上导电垫块(11)、绝缘垫块(12)、中间导电垫块(13)、金属氧化物电阻片组(9)和下导电垫块(14); 所述金属氧化物电阻片组(9)包括多个依次套设于芯棒(3)上的金属氧化物电阻片(91)，所述金属氧化物电阻片(91)之间设置有金属铝片(10); 所述中间导电垫块(13)连接有贯穿伸出至绝缘伞套(2)外部的向上弯曲的棒型放电电极(5); 还包括一圆弧型线槽金具(I)贯穿绝缘伞套(2)与上导电垫块(11)连接，所述圆弧型线槽金具(I)为伞状且整体盖住向上弯曲的棒型放电电极(5)，所述芯棒(3)的两端分别与圆弧型线槽金具(I)和钢脚金具(4)相接； 所述圆弧型线槽金具(I)和向上弯曲的棒型放电电极(5)之间留有空气间隙。2.根据权利要求1所述的1kV多功能防灾害绝缘子，其特征在于:圆弧型线槽金具(I)整体伸出长度尺寸大于向上弯曲的棒型放电电极(5)的伸出尺寸，圆弧型线槽金具(I)末端边缘和向上弯曲的棒型放电电极(5)向上弯曲的末端留有一段倾斜的距离。3.根据权利要求1或2所述的1kV多功能防灾害绝缘子，其特征在于:圆弧型线槽金具(I)半径为150-250_，所述圆弧型线槽金具(I)与向上弯曲棒型放电电极(5)之间构成雷击放电间隙，间隙距离为50-100mm。4.根据权利要求1所述的1kV多功能防灾害绝缘子，其特征在于:所述向上弯曲的棒型放电电极(5)有一对，对称设置在绝缘子两侧。5.根据权利要求1所述的1kV多功能防灾害绝缘子，其特征在于:所述绝缘伞套(2)设有间隔布置的伞裙(21)，沿由上而下方向，向上弯曲的棒型放电电极(5)之上的伞裙伞径依次减小，向上弯曲的棒型放电电极(5)之下的伞裙伞经依次减小，绝缘伞套(2)整体伸出长度尺寸大小均小于圆弧型线槽金具(I)和向上弯曲的棒型放电电极(5)的伸出尺寸。6.根据权利要求5所述的1kV多功能防灾害绝缘子，其特征在于:所述向上弯曲棒型放电电极(5)伸出绝缘伞套(2)的长度为80-120mm。7.根据权利要求1或4所述的1kV多功能防灾害绝缘子，其特征在于:所述向上弯曲棒型放电电极(5 )包括螺杆(5 2 )和向上弯曲的电极棒(51 )，所述螺杆(5 2 )—端与中间导电垫块(13)连接，另一端贯穿伸出至绝缘伞套(2)的外部，所述向上弯曲的电极棒(51)与所述螺杆(52 )伸出绝缘伞套(2 )外部的一端螺纹连接。8.根据权利要求7所述的1kV多功能防灾害绝缘子，其特征在于:所述向上弯曲的电极棒(51)的外部套设有绝缘套(6)，向上弯曲的电极棒(51)连接螺杆(52 )的一端与绝缘伞套2相接并于交界处涂有密封绝缘胶(7)。9.根据权利要求1所述的1kV多功能防灾害绝缘子，其特征在于:所述绝缘层(15)由绝缘带紧密缠绕包裹于复合绝缘子组件外部形成，绝缘带为浸环氧树脂的玻璃纤维带，玻璃纤维带采用真空压力浸渍而成。10.—种权利要求7所述1kV多功能防灾害绝缘子的制备方法，其特征在于: 先将螺杆(52)安装在中间导电垫块(13)的径向孔中，再将上导电垫块(11)、绝缘垫块(12)、中间导电垫块(13)、金属氧化物电阻片(91)、金属铝片(10)、下导电垫块(14)沿轴向依次排列并预压紧，之后用绝缘带紧密缠绕包裹成一个整体； 所述绝缘带为浸环氧树脂的玻璃纤维带，是先绕包玻璃纤维带，再采用真空压力浸渍环氧树脂，然后固化后成为绝缘层(15)。
【文档编号】H01B19/00GK106098264SQ201610640310
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月8日 公开号201610640310.9, CN 106098264 A, CN 106098264A, CN 201610640310, CN-A-106098264, CN106098264 A, CN106098264A, CN201610640310, CN201610640310.9
【发明人】陆佳政, 王博闻, 蒋正龙, 方针, 胡建平, 吴伟, 徐勋建
【申请人】国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司防灾减灾中心, 国家电网公司