專利名稱：復(fù)合絕緣子的內(nèi)電極和均壓環(huán)配置法及其復(fù)合絕緣子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓輸電線路用絕緣子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合 絕緣子的內(nèi)電極和均壓環(huán)配置方法以及一種應(yīng)用于各電壓等級(jí)的且 兩側(cè)裝備有內(nèi)電極的復(fù)合絕緣子
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電壓等級(jí)的不斷提高，復(fù)合絕緣子由于 具有耐污閃、濕閃等一系列優(yōu)點(diǎn)，已逐漸在高壓輸電線路中得到廣泛 的應(yīng)用，使用量越來(lái)越大?，F(xiàn)有技術(shù)中，架空輸電線路用復(fù)合絕緣子 僅在上、下兩端有尺寸不大的金屬金具，它們和環(huán)氧芯棒構(gòu)成的主電 容遠(yuǎn)小于瓷或玻璃絕緣子串的電容，由于空氣雜散電容的影響，導(dǎo)致 復(fù)合絕緣子的電位、電場(chǎng)分布極不均勻，尤其是其兩側(cè)(桿塔側(cè)和導(dǎo) 線側(cè))的傘裙、護(hù)套和芯棒要承受比其中部高出數(shù)倍的電場(chǎng)，與之相 應(yīng)，其兩側(cè)也承擔(dān)著非常高比例的電位分布。隨著電壓等級(jí)的提高和 復(fù)合絕緣子的尺寸增大，這種分布的非線性情況尤其嚴(yán)重。它的電位、 電場(chǎng)分布極不均勻，引起導(dǎo)線側(cè)電場(chǎng)集中處電蝕損，導(dǎo)致外絕緣性能 喪失，芯棒蝕損后斷裂，造成輸電事故。為此，有必要對(duì)復(fù)合絕緣子 的電位、電場(chǎng)分布結(jié)構(gòu)的形式加以改善，以達(dá)到防治電暈、抑制電蝕 損、延緩絕緣老化、抑制局部電弧發(fā)展和提高濕閃、污閃電壓的目的， 提高輸電線路運(yùn)行的安全可靠性。
復(fù)合絕緣子的電位、電場(chǎng)分布改善及控制，以往的方法主要是 使用均壓環(huán)。但在桿塔側(cè)、導(dǎo)線側(cè)都安裝或過多使用均壓環(huán)，會(huì)降低 復(fù)合絕緣子的沖擊耐受水平，且兩側(cè)均壓環(huán)之間容易造成鳥害；隨著 電壓等級(jí)的提高，線路復(fù)合絕緣子的體積和尺寸越來(lái)越大，均壓環(huán)的
尺寸和數(shù)量增加造成巨大的金屬資源消耗，增加桿塔承重和尺寸，增 大工程施工量和勞動(dòng)強(qiáng)度，給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。
另經(jīng)本發(fā)明申請(qǐng)人檢索發(fā)現(xiàn)，專利號(hào)申請(qǐng)為200310111218.6的 發(fā)明專利文本中曾報(bào)道了一種帶有內(nèi)端頭結(jié)構(gòu)的復(fù)合絕緣子。由于這 種內(nèi)端頭承擔(dān)和傳遞復(fù)合絕緣子的機(jī)械負(fù)荷，尺寸很大，導(dǎo)致端頭部 分的環(huán)氧樹脂芯棒薄弱，這也引發(fā)該部分芯棒的機(jī)械負(fù)荷能力低下， 不論是拉伸還是扭轉(zhuǎn)。此外，這種復(fù)合絕緣子的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，加 工困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對(duì)現(xiàn)有的復(fù)合絕緣子及其均壓裝置存在的問 題加以解決，進(jìn)而提供一種可用于改善架空輸電線路用復(fù)合絕緣子的 電位分布并控制其端部電場(chǎng)的方法，即復(fù)合絕緣子的內(nèi)電極和均壓環(huán) 配置法，同時(shí)提供一種根據(jù)該配置方法形成的復(fù)合絕緣子產(chǎn)品。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而設(shè)計(jì)的內(nèi)電極和均壓環(huán)配置法的實(shí)施方 案是:通過在高壓輸電線路用復(fù)合絕緣子的導(dǎo)線側(cè)配置內(nèi)電極和均壓 環(huán)以及在桿塔側(cè)僅配置內(nèi)電極的方式，形成復(fù)合絕緣子的內(nèi)電極和均 壓環(huán)配置的均壓結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上配置方案，在復(fù)合絕緣子的導(dǎo)線側(cè)， 均壓環(huán)安裝在復(fù)合絕緣子金具端部，與金具等電位，內(nèi)電極、金具和 均壓環(huán)之間形成低電場(chǎng)區(qū)；在未配置均壓環(huán)的復(fù)合絕緣子的桿塔側(cè)， 內(nèi)電極與桿塔側(cè)金具等電位，內(nèi)電極所伸入、涵蓋的芯棒、傘裙及護(hù) 套部分處于內(nèi)電極與桿塔側(cè)金具形成的軸向低電場(chǎng)區(qū)，降低了該部分 絕緣承擔(dān)的電位，而由內(nèi)電極尖端及以下形成的較高電場(chǎng)則抬升了內(nèi) 電極尖端以下的部分芯棒、傘裙所承擔(dān)的電位。這樣就可以最大程度 地實(shí)現(xiàn)復(fù)合絕緣子桿塔側(cè)、導(dǎo)線側(cè)的電場(chǎng)分布均勻，既能改善復(fù)合絕 緣子的電位、電場(chǎng)分布，又能防止電氣和機(jī)械性能降低、減少金屬資 源消耗和現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)量，有效地提高了架空輸電線路的安全可靠性。
根據(jù)該配置方法而設(shè)計(jì)的復(fù)合絕緣子的結(jié)構(gòu)特征是在傳統(tǒng)型 復(fù)合絕緣子環(huán)氧芯棒的兩側(cè)端(桿塔側(cè)和導(dǎo)線側(cè))分別向內(nèi)埋置入一 個(gè)金屬材料制細(xì)長(zhǎng)內(nèi)電極，兩內(nèi)電極的一端分別與環(huán)氧芯棒端頭金具 金屬性機(jī)械連接，另一端部分伸入至環(huán)氧芯棒內(nèi)，此外在復(fù)合絕緣子 的導(dǎo)線側(cè)僅設(shè)置有由支架和環(huán)構(gòu)成的均壓環(huán)，均壓環(huán)的支架連接在金 具上部位置處，與金具等電位。
本發(fā)明申請(qǐng)人曾對(duì)上述內(nèi)電極和均壓環(huán)配置法及其復(fù)合絕緣子 進(jìn)行了仿真計(jì)算、實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究，結(jié)果表面，采用內(nèi)電極和 均壓環(huán)配置法可最大程度地實(shí)現(xiàn)復(fù)合絕緣子的電位、電場(chǎng)分布均勻， 有效抑制電暈放電和電蝕損。


圖1是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1是桿 塔側(cè)金具，2是內(nèi)電極，3是導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)，4是導(dǎo)線側(cè)金具。
圖2是復(fù)合絕緣子在無(wú)均壓措施、加現(xiàn)行導(dǎo)線側(cè)和桿塔側(cè)均壓環(huán) 以及采用本發(fā)明配置三種情況的電壓分布比較圖。圖中方形塊點(diǎn)跡線 是無(wú)內(nèi)電極和均壓環(huán)等均壓措施時(shí)復(fù)合絕緣子的電壓分布，圓形塊點(diǎn) 跡線是在導(dǎo)線側(cè)和桿塔側(cè)加現(xiàn)行均壓環(huán)的電壓分布，三角形塊點(diǎn)跡線 是使用本發(fā)明的內(nèi)電極和均壓環(huán)配置下的電壓分布。
圖3是仿真計(jì)算和實(shí)測(cè)的復(fù)合絕緣子傘裙內(nèi)窩電場(chǎng)分布比較， 圖中方形塊點(diǎn)跡線是仿真計(jì)算的復(fù)合絕緣子傘裙內(nèi)窩電場(chǎng)分布，圓形 塊點(diǎn)跡線是實(shí)測(cè)的復(fù)合絕緣子傘裙內(nèi)窩電場(chǎng)分布。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容做作進(jìn)一步說明，但本發(fā) 明的實(shí)際產(chǎn)品的制作結(jié)構(gòu)并不僅限于下述的實(shí)施例。
本發(fā)明所述的配置方法是以制造有內(nèi)電極2的復(fù)合絕緣子為基 礎(chǔ)，在復(fù)合絕緣子的高壓導(dǎo)線側(cè)安裝均壓環(huán)3。均壓環(huán)3與復(fù)合絕緣
子的導(dǎo)線側(cè)金具(鋼腳)4及高壓導(dǎo)線具有等電位，均壓環(huán)、復(fù)合絕緣 子導(dǎo)線側(cè)的內(nèi)電極和鋼腳4之間形成低電場(chǎng)區(qū)，能有效蓋上鋼腳金具 4與硅橡膠護(hù)套間的端面電場(chǎng)，而且降低了均壓環(huán)外側(cè)面的電場(chǎng)強(qiáng) 度，避免引起均壓環(huán)外側(cè)面閃絡(luò)。
本發(fā)明所述的復(fù)合絕緣子為一種由內(nèi)電極、硅橡膠、環(huán)氧有機(jī)材 料和兩側(cè)金具制成的棒形絕緣子，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。它包括一個(gè)長(zhǎng) 度為3020 3200 mm的環(huán)氧芯棒，芯棒外部覆蓋有傘裙(傘形包括等 徑傘、大小傘和大中小傘)和護(hù)套，在芯棒的導(dǎo)線側(cè)和桿塔側(cè)端頭裝 有鋼腳金具4和1，兩個(gè)金具承擔(dān)和傳導(dǎo)復(fù)合絕緣子的機(jī)械負(fù)荷，也 分別傳導(dǎo)導(dǎo)線側(cè)、桿塔側(cè)的電位。在環(huán)氧芯棒的高壓導(dǎo)線側(cè)設(shè)有內(nèi)電 極2并安裝均壓環(huán)3，導(dǎo)線側(cè)內(nèi)電極2的直徑為3 10mm，長(zhǎng)度從環(huán) 氧芯棒端部計(jì)算為100 500ran，伸入至從端部起的數(shù)個(gè)傘裙的環(huán)氧 芯棒內(nèi)；均壓環(huán)3由支架和環(huán)構(gòu)成，其支架連接在金具4上部位置處， 與金具4等電位，均壓環(huán)3的外徑為250 600mm，內(nèi)徑為20 70mm, 罩入深度30 600rnm，除圓環(huán)外，均壓環(huán)3的形狀還可以是開口環(huán)或 橢圓環(huán)等。在復(fù)合絕緣子的桿塔側(cè)僅配置內(nèi)電極2，無(wú)均壓環(huán)，桿塔 側(cè)內(nèi)電極2的直徑為3 10mm，長(zhǎng)度從環(huán)氧芯棒端部計(jì)算為70 500mm，同樣伸入至從端部起的數(shù)個(gè)傘裙的環(huán)氧芯棒內(nèi)。
通過以上配置后，在復(fù)合絕緣子的導(dǎo)線側(cè)，均壓環(huán)3與絕緣子 的導(dǎo)線側(cè)金具4及高壓導(dǎo)線具有等電位，均壓環(huán)3、復(fù)合絕緣子導(dǎo)線 側(cè)的內(nèi)電極2和金具4之間形成低電場(chǎng)區(qū)，能有效蓋上鋼腳金具4 與硅橡膠護(hù)套間的端面電場(chǎng)，而且降低了均壓環(huán)外側(cè)面的電場(chǎng)強(qiáng)度， 避免引起均壓環(huán)外側(cè)面閃絡(luò)；在復(fù)合絕緣子的桿塔側(cè)，內(nèi)電極2與桿 塔側(cè)金具(鐵帽)l具有等電位，內(nèi)電極所伸入、涵蓋的芯棒、傘裙及 護(hù)套部分處于內(nèi)電極與桿塔側(cè)金具形成的軸向低電場(chǎng)區(qū)，降低了該部 分絕緣承擔(dān)的電位；而內(nèi)電極尖端及以下形成較高電場(chǎng)，抬升了內(nèi)電
極尖端以下的部分芯棒、傘裙所承擔(dān)的電位。
制造復(fù)合絕緣子時(shí)，在芯棒兩側(cè)通過機(jī)加工設(shè)備加工出插入內(nèi)電
極的暗孔。內(nèi)電極2與芯棒可以膠粘連接固定，也可通過內(nèi)電極中部 的卡裝機(jī)構(gòu)固定。內(nèi)電極2與兩側(cè)金具1、 4通過金屬性機(jī)械連接固 定，可與金具一體化成型制成，也可分別制成，即將內(nèi)電極加工成螺 桿，內(nèi)電極的芯棒外側(cè)加工成螺紋，兩側(cè)金具靠芯棒處對(duì)應(yīng)加工螺紋， 再將帶內(nèi)電極的芯棒和金具加工在一起。導(dǎo)線側(cè)、桿塔側(cè)金具與芯棒 的連接可為膠裝式或壓接式。
圖2是復(fù)合絕緣子在無(wú)均壓措施、加現(xiàn)行導(dǎo)線側(cè)和桿塔側(cè)均壓 環(huán)、內(nèi)電極和均壓環(huán)配置下的電壓分布比較圖。由圖中所描示的無(wú)內(nèi) 電極和均壓環(huán)等均壓措施時(shí)的復(fù)合絕緣子的電壓分布線(方形塊點(diǎn)跡 線)、在導(dǎo)線側(cè)和桿塔側(cè)加現(xiàn)行均壓環(huán)的電壓分布線(圓形塊點(diǎn)跡線) 和使用本發(fā)明的內(nèi)電極和均壓環(huán)配置下的電壓分布線(三角形塊點(diǎn)跡 線)的比較可見，采用本發(fā)明可使復(fù)合絕緣子的電位分布改善明顯， 說明本發(fā)明所述的復(fù)合絕緣內(nèi)電極和均壓環(huán)配置法是改善復(fù)合絕緣 子沿面場(chǎng)強(qiáng)分布和電位分布、降低絕緣子導(dǎo)線側(cè)局部場(chǎng)強(qiáng)過于集中的 一個(gè)非常有效的措施。
圖3是仿真計(jì)算和實(shí)測(cè)的復(fù)合絕緣子傘裙內(nèi)窩電場(chǎng)分布比較，由 圖中所描示的仿真計(jì)算的復(fù)合絕緣子傘裙內(nèi)窩電場(chǎng)分布線(方形塊點(diǎn) 跡線)和實(shí)測(cè)的復(fù)合絕緣子傘裙內(nèi)窩電場(chǎng)分布線(圓形塊點(diǎn)跡線)的比 較以及計(jì)算和實(shí)測(cè)均表明，本發(fā)明的內(nèi)電極和均壓環(huán)配置法可有效降 低復(fù)合絕緣子端部電場(chǎng)，抑制電暈放電，防止電蝕損。
權(quán)利要求
1、一種高壓輸電線路用復(fù)合絕緣子內(nèi)電極和均壓環(huán)配置方法，其特征是通過在高壓輸電線路用復(fù)合絕緣子的導(dǎo)線側(cè)配置內(nèi)電極和均壓環(huán)以及在桿塔側(cè)僅配置內(nèi)電極的方式，形成復(fù)合絕緣子的內(nèi)電極和均壓環(huán)配置的均壓結(jié)構(gòu)。
2、 一種高壓輸電線路用復(fù)合絕緣子，包括一個(gè)外部覆蓋有傘裙 和護(hù)套的長(zhǎng)度為3020 3200mm的環(huán)氧芯棒，在環(huán)氧芯棒的桿塔側(cè)和 導(dǎo)線側(cè)端頭裝有金具(l、 4)，其特征是在環(huán)氧芯棒的兩側(cè)端分別向 內(nèi)埋置入一個(gè)金屬材料制細(xì)長(zhǎng)內(nèi)電極(2)，兩內(nèi)電極(2)的一端分別與 環(huán)氧芯棒端頭的金具(l、 4)金屬性機(jī)械連接，另一端部分伸入至環(huán)氧 芯棒內(nèi)；在復(fù)合絕緣子的導(dǎo)線側(cè)設(shè)置有由支架和環(huán)構(gòu)成的均壓環(huán)(3)。
3、 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合絕緣子，其特征是兩內(nèi)電極(2) 直徑為3 10mm，桿塔側(cè)內(nèi)電極(2)長(zhǎng)度從環(huán)氧芯棒端部計(jì)算為70 500mm，導(dǎo)線側(cè)內(nèi)電極(2)長(zhǎng)度從環(huán)氧芯棒端部計(jì)算為100 500mm。
4、 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合絕緣子，其特征是均壓環(huán)(3)的外 徑為250 600mm，內(nèi)徑為20 70nim，罩入深度30 600mrn。
5、 如權(quán)利要求2或4所述的復(fù)合絕緣子，其特征是所說的均 壓環(huán)(3)為圓環(huán)、幵口環(huán)或橢圓環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于改善輸電線路復(fù)合絕緣子電位分布并控制其端部電場(chǎng)的方法，該方法在高壓輸電線路用復(fù)合絕緣子的導(dǎo)線側(cè)配置內(nèi)電極和均壓環(huán)，桿塔側(cè)僅配置內(nèi)電極。根據(jù)該方法形成的復(fù)合絕緣子包括一個(gè)外部覆蓋有傘裙和護(hù)套且兩端裝有金具的環(huán)氧芯棒，在芯棒的導(dǎo)線側(cè)和桿塔側(cè)棒體內(nèi)分別埋置入一個(gè)金屬材料制細(xì)長(zhǎng)內(nèi)電極，在芯棒的導(dǎo)線側(cè)設(shè)置有由支架和環(huán)構(gòu)成的金屬材料制均壓環(huán)，環(huán)的形狀可為圓環(huán)、開口環(huán)或橢圓環(huán)等。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)和桿塔側(cè)的電場(chǎng)分布均勻、降低兩側(cè)的電位分布，抑制復(fù)合絕緣子的電暈放電和電蝕損，提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行可靠性。
文檔編號(hào)H01B17/04GK101354933SQ200810151050
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者何立柱, 劉宏森, 季斌煒, 鵬 張, 華 惠, 斌 朱, 李彥明, 森 王, 王文策, 羅勇芬, 韋加雄 申請(qǐng)人:銅川供電局;陜西電力科學(xué)研究院;西安交通大學(xué)