專利名稱：基于染污放電特性的直流懸式復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高電壓絕緣子制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于染污放電特性的直流 懸式復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
絕緣子是電力系統(tǒng)中數(shù)量最多而且最為重要的元件之一，是架空輸電線路的重要 組成部分，在電力系統(tǒng)中有著十分重要的地位。隨著電壓等級(jí)的不斷提高，傳統(tǒng)的瓷絕緣子 和玻璃絕緣子已經(jīng)不能滿足外絕緣的要求，或者會(huì)帶來(lái)工程造價(jià)高等一系列問(wèn)題。復(fù)合絕緣子以其重量輕、強(qiáng)度高、不易破碎、污閃電壓高、無(wú)需零值檢測(cè)、易于制 造、運(yùn)輸、安裝和維護(hù)等一系列優(yōu)點(diǎn)打破了陶瓷、玻璃絕緣子的統(tǒng)治地位，在最近幾十年內(nèi) 得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)于污穢地區(qū)瓷絕緣子的選用及設(shè)計(jì)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC-815中推薦了相關(guān)的選用原 則、方法以及絕緣子的傘裙結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足的關(guān)鍵參數(shù)。目前主要瓷絕緣子廠家的產(chǎn)品都符 合IEC-815的要求。污穢地區(qū)線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也證明，基于該標(biāo)準(zhǔn)選用的絕緣子能夠基本 保證滿意的運(yùn)行性能。直流復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)包括一大一小和一大兩小等多種，不少用戶及生產(chǎn)廠家 從傳統(tǒng)瓷絕緣子的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，簡(jiǎn)單通過(guò)規(guī)定所需的爬電距離來(lái)確保合成絕緣子的耐污 閃濕閃性能，對(duì)傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值缺乏科學(xué)根據(jù)。由于制造工藝簡(jiǎn)單，通過(guò)改變傘伸出、 傘間距及傘傾角等參數(shù)，廠家?guī)缀蹩梢栽谀骋唤o定的安裝高度下生產(chǎn)出用戶所需的任意爬 電距離的合成絕緣子。由于直流電壓下飄弧現(xiàn)象嚴(yán)重，傘裙結(jié)構(gòu)對(duì)電弧路徑影響顯著，使得 爬電距離的利用率不同，因此相同結(jié)構(gòu)高度或相同爬電距離條件下，傘裙結(jié)構(gòu)不同復(fù)合絕 緣子污閃電壓差別較大。到目前為止，國(guó)內(nèi)外未有研究機(jī)構(gòu)在直流電壓下，對(duì)復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì) 直流污閃特性的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究，因此不能對(duì)直流復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè) 計(jì)，也不能給出直流污閃特性的最優(yōu)的傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)。專利內(nèi)容為避免現(xiàn)有復(fù)合絕緣子存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種基于染污放電特性的直 流懸式復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)，它對(duì)復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)的傘伸出、傘間距等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu) 化設(shè)計(jì)，以提高爬電距離的利用率以及單位絕緣高度的直流污閃電壓，同時(shí)降低絕緣子傘 裙材料的消耗。本發(fā)明的基于染污放電特性的直流懸式復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)是這樣實(shí)現(xiàn)的。它由 若干直徑相等的大傘及每?jī)上噜彺髠阒g的一個(gè)小傘或兩個(gè)小傘排列組成。當(dāng)采用相鄰大 傘之間設(shè)一個(gè)小傘方案時(shí)，相鄰大傘傘間距為97. 5 102. 5mm ；大傘傘伸出與小傘的傘伸 出之比為1. 3 2. 0，且平均傘伸出為77 79mm ；該復(fù)合絕緣子的爬電系數(shù)為3. 5 4. 5。 當(dāng)采用相鄰大傘之間設(shè)兩個(gè)小傘方案時(shí)，相鄰大傘傘間距為110 130mm ；大傘傘伸出與最 小傘的傘伸出之比為1. 3 2. 0，且平均傘伸出為65 67mm ；該復(fù)合絕緣子的爬電系數(shù)為3· 5 “4. 5 ο本發(fā)明傘裙結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要針對(duì)大小傘的傘伸出和傘間距的大小等參數(shù)優(yōu)化， 并采用恒壓耐受法對(duì)其進(jìn)行污閃試驗(yàn)，建立直流污閃電壓隨不同傘裙結(jié)構(gòu)復(fù)合絕緣子傘伸 出、傘間距及爬電系數(shù)之間的關(guān)系，并提供了污閃特性最優(yōu)的直流復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)參 數(shù)。這種優(yōu)化設(shè)計(jì)后的傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)使得復(fù)合絕緣子在相同的結(jié)構(gòu)高度的條件下具有優(yōu)異 的耐污濕性能，并且可以大大降低絕緣子傘裙材料的消耗。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1復(fù)合絕緣子結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2復(fù)合絕緣子結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a、北為上述兩實(shí)施例平均傘伸出與50%閃絡(luò)電壓U的關(guān)系曲線；圖4a、4b分別為上述兩實(shí)施例在平均傘伸出相同時(shí)，大傘傘間距與50%閃絡(luò)電壓 U的關(guān)系曲線；圖5為復(fù)合絕緣子的爬電系數(shù)與50%閃絡(luò)電壓U的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明通過(guò)改變復(fù)合絕緣子大小傘的傘伸出、傘間距及傘傾角等參數(shù)，提出直流 污閃特性最優(yōu)的復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)。結(jié)合圖1、2，對(duì)本發(fā)明涉及的復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)的 部分參數(shù)說(shuō)明如下傘裙直徑絕緣子傘裙的外徑。傘伸出絕緣子傘裙外沿與護(hù)套之間的徑向距離；如圖1、2示出的中大傘傘伸出 P1、小傘傘伸出P2O傘間距絕緣子傘裙上某點(diǎn)與相鄰?fù)幌鄬?duì)位置相同直徑傘裙上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的軸 向距離，如圖1、2中示出的大傘傘間距Si。相鄰傘間距絕緣子相鄰傘裙下沿之間的軸向距離，如圖1、2示出的相鄰傘傘間
距S2O絕緣距離絕緣子兩端金具之間的軸向距離。爬電距離絕緣子兩端金具之間，沿所有傘裙及護(hù)套表面的最短距離。爬電系數(shù)CF 絕緣子爬電距離與絕緣距離之比。如圖1所示，實(shí)施例1復(fù)合絕緣子包括芯棒、芯棒兩端的金具及芯棒外覆蓋的傘裙 和護(hù)套，傘裙部分由若干直徑相等的大傘及每?jī)上噜彺髠阒g的一個(gè)小傘排列組成，相鄰 大傘傘間距S1為97. 5 102. 5mm ；大傘傘伸出P1與小傘的傘伸出P2之比為1. 3 2. 0，且 平均傘伸出Pav為77 79mm ；該復(fù)合絕緣子的爬電系數(shù)CF為3. 5 4. 5。其中，平均傘伸 出Pav是大傘傘伸出P1和小傘的傘伸出P2的均值，即Pav = (P^P2)/2。圖2所示，實(shí)施例2復(fù)合絕緣子包括芯棒、芯棒兩端的金具及芯棒外覆蓋的傘裙和 護(hù)套，傘裙部分由若干直徑相等的大傘及每?jī)上噜彺髠阒g的兩個(gè)小傘排列組成，相鄰大 傘傘間距S1為110 130mm ；大傘傘伸出P1與最小傘的傘伸出P2之比為1. 3 2. 0，且平 均傘伸出Pav為65 67mm ；該復(fù)合絕緣子的爬電系數(shù)CF為3. 5 4. 5。其中，兩小傘的傘
4裙直徑可以相等也可以不相等，實(shí)施例2的兩小傘的傘裙直徑是相等的。平均傘伸出Pav是 大傘傘伸出P1和最小傘的傘伸出P2的均值，即Pav = (P^2)/3。下面結(jié)合人工污穢試驗(yàn)結(jié)果對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。1、平均傘伸出的影響1)實(shí)施例1復(fù)合絕緣子不同的傘間距條件下，不同傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)的復(fù)合絕緣子平均傘伸出Pav與50%直 流污閃電壓U (下稱，單位KV)的關(guān)系曲線如圖3a所示，其中，各曲線對(duì)應(yīng)的大傘傘間 距S1分別為90、100、110mm，大傘傘間距S1與相鄰傘傘間距^iKSS1 S2 = 2 I0
由圖3a可以看出，平均傘伸出Pav對(duì)U5Q%影響比較明顯當(dāng)Pav < 78mm時(shí)，污閃電 壓隨絕緣子的平均傘伸出的增大而逐漸增大；當(dāng)Pav = 78mm時(shí)，污閃電壓基本達(dá)到飽和值； 當(dāng)Pav > 78mm時(shí)，隨平均傘伸出的增大，雖然下降程度并不明顯，但總體具有下降趨勢(shì)。2)實(shí)施例2合絕緣子不同的傘間距條件下，不同傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)的復(fù)合絕緣子平均傘伸出？趴與隊(duì)⑽的關(guān) 系曲線如圖北所示，其中，各曲線對(duì)應(yīng)的大傘傘間距S1分別為110、150mm，大傘傘間距S1與 相鄰傘傘間距SiKSs1 S2 = 3 I0由圖北可以看出，平均傘伸出PajiU5Q%影響比較明顯當(dāng)Pav < 66mm時(shí)，污閃電 壓隨絕緣子的平均傘伸出的增大而逐漸增大，且上升程度比較明顯；當(dāng)Pav = 66mm時(shí)，污閃 電壓基本達(dá)到飽和值；當(dāng)Pav > 66mm時(shí)，隨平均傘伸出的增大，雖然下降程度并不明顯，但總 體具有下降趨勢(shì)。因此，由圖3a、!3b分析可以得出對(duì)于實(shí)施例1絕緣子和實(shí)施例2絕緣子，平均傘 伸出Pav取值分別為77 79mm和65 67mm左右時(shí)，污閃特性最優(yōu)。2、傘間距的影響1)實(shí)施例1絕緣子圖如為實(shí)施例1平均傘伸出Pav相同時(shí)，大傘傘間距S1與U5(1%的關(guān)系曲線。圖如 中曲線下邊的標(biāo)注說(shuō)明，如一▲一 90/66mm，其中P1 = 90mm, P2 = 66mm，帶“▲”的曲線對(duì) 應(yīng)的Pav = (PJP2)/2 = (90+66)/2 = 78mm ；其余的曲線對(duì)應(yīng)的Pav按相應(yīng)的標(biāo)注類推。由圖如可見，當(dāng)大傘傘間距S1 = IOOmm時(shí)，復(fù)合絕緣子具有較好的污閃特性，且 污閃電壓最高，選取大傘傘間距S1為97. 5-102. 5，即可滿足設(shè)計(jì)要求。2)實(shí)施例2絕緣子圖4b為實(shí)施例2平均傘伸出Pav相同時(shí)，大傘傘間距S1與U5(1%的關(guān)系曲線。圖4b 中曲線上邊的標(biāo)注說(shuō)明，如一▲一90/54mm，其中P1 = 90mm, P2 = 54mm，帶“▲”的曲線對(duì) 應(yīng)的Pav = (P!+2P2)/3 = (90+2 X 54)/3 = 66mm ；其余的曲線對(duì)應(yīng)的Pav按相應(yīng)的標(biāo)注類推。由圖4b可見，當(dāng)大傘傘間距S1 = 110 130mm時(shí)，污閃特性最優(yōu)。3、爬電系數(shù)的影響參照復(fù)合絕緣子的爬電系數(shù)與50% U關(guān)系曲線圖5，當(dāng)爬電系數(shù)CF在3. 2 4. 5 之內(nèi)時(shí)，污閃特性相對(duì)較好，且污閃電壓能達(dá)到最大值。當(dāng)爬電系數(shù)CF大于4. 5時(shí)，爬電系 數(shù)增大，污閃電壓反而下降。上述研究結(jié)果表明復(fù)合絕緣子的傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)與直流污閃電壓直接相關(guān)，并且 呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)，可較大程度提高復(fù)合絕緣
5子的直流污閃電壓。傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可提高爬電距離的利用率，還較大程度地 提高單位絕緣高度的直流污閃電壓25%以上。
權(quán)利要求
1.一種基于染污放電特性的直流懸式復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)，由若干直徑相等的大傘及 每?jī)上噜彺髠阒g的兩個(gè)小傘排列組成，其特征在于采用恒壓耐受法建立50%直流污閃 電壓隨不同傘裙結(jié)構(gòu)的復(fù)合絕緣子平均傘伸出、傘間距及爬電系數(shù)之間的關(guān)系曲線，進(jìn)而 優(yōu)化確定的該復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)為相鄰大傘傘間距為110 130mm ；大傘傘伸出與 最小傘的傘伸出之比為1. 3 2. 0，且平均傘伸出為65 67mm ；該復(fù)合絕緣子的爬電系數(shù) 為 3. 5 4. 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的基于染污放電特性的直流懸式復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述兩個(gè)小傘的傘裙直徑相等。
全文摘要
一種基于染污放電特性的直流懸式復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)，由若干直徑相等的大傘及每?jī)上噜彺髠阒g的一個(gè)或兩個(gè)小傘排列組成，當(dāng)相鄰大傘之間設(shè)兩個(gè)小傘時(shí)，相鄰大傘傘間距為110～130mm；大傘傘伸出與最小傘的傘伸出之比為1.3～2.0，且平均傘伸出為65～67mm；該復(fù)合絕緣子的爬電系數(shù)為3.5～4.5。本優(yōu)化設(shè)計(jì)的傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)使得復(fù)合絕緣子在相同的結(jié)構(gòu)高度的條件下具有優(yōu)異的耐污濕性能，并且能大大降低絕緣子傘裙材料的消耗。
文檔編號(hào)H01B17/38GK102063972SQ201010542419
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者關(guān)志成, 張福增, 楊皓麟, 王黎明, 羅兵, 趙杰, 趙鋒, 饒宏, 黎小林 申請(qǐng)人:中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心, 清華大學(xué)深圳研究生院