專利名稱：電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種復合絕緣子，尤其涉及一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)中應用的低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子。
背景技術(shù)：
復合絕緣子因其在重量、測零值、耐污閃電壓等方面相比瓷質(zhì)絕緣子有很大的優(yōu)越性而受到行業(yè)的青睞，尤其是污閃電壓高這一特點。研究發(fā)現(xiàn)，復合絕緣子的傘裙結(jié)構(gòu)與污閃電壓之間存在一定的關(guān)系，使得其他條件相同但傘裙結(jié)構(gòu)不同的復合絕緣子其污閃電壓不同。傘徑對復合絕緣子污閃特性的影響如下傘徑加大，則復合絕緣子的等效直徑增大，對污閃特性有消極影響，雖然復合絕緣子的爬電距離相應增大，在一定程度上可以提高污閃電壓，但是提高的程度有限，反而導致爬電距離的利用率相對降低，并且過大的傘徑會消耗過多的材料，不具有經(jīng)濟效益；傘徑過小則會導致泄漏距離的不足，因此選擇傘徑的首要原則是，在保證整支絕緣子滿足泄漏距離的前提下選擇具有經(jīng)濟效益的傘徑。傘間距對復合絕緣子污閃特性的影響如下傘間距增大，首先可以提高復合絕緣子的積污特性；其次，可以有效地抑制傘間橋接，防止嚴重覆冰覆雪以及阻滯電弧的串接；第三，可以提升爬電距離的利用率；但是增大的前提是保證整支復合絕緣子具有充足的爬電距離。傘間距減小，在絕緣高度一定的情況下可以提高復合絕緣子的爬電距離，但是污閃電壓并不隨爬電距離的增加而線性增長，傘間距過小，傘間容易發(fā)生橋接，爬電距離的利用率相對降低。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)電力系統(tǒng)發(fā)生的絕緣子脆斷事故已達多起，脆斷往往發(fā)生在復合絕緣子場強集中的高壓端，發(fā)生脆斷事故的復合絕緣子一般都存在護套、端部密封破損的情況。一般認為脆斷發(fā)生的概率很小，無法預防，無法檢測，對接觸網(wǎng)的危害極大。所以復合絕緣子端部密封設計質(zhì)量的好壞和工藝質(zhì)量的好壞是杜絕復合絕緣子發(fā)生脆斷事故的關(guān)鍵。電氣化鐵路接觸網(wǎng)用復合絕緣子運行地理范圍廣，不同地區(qū)具有其地理特殊性，從而造成運行工況復雜，同時復合絕緣子在運輸、安裝與維護過程存在外界不確定因素，從而影響復合絕緣子的安全運行。另外，復合絕緣子在接觸網(wǎng)上運行，將受到機電負荷的長期作用，復合絕緣子的機械強度隨時間推移而降低，造成這一現(xiàn)象的主要原因是芯棒材料本身具有蠕變特性，同時如果壓接過程中壓接參數(shù)設計不合理，造成金具和芯棒之間的壓接區(qū)應力過于集中，在長期機電負荷的作用下，復合絕緣子機械強度下降速度會加快。GB/T19519附錄A復合絕緣子機械拉伸負荷-時間試驗原理中，用復合絕緣子強度-時間曲線對復合絕緣子的蠕變衰減做了規(guī)定衰減曲線斜率不得超過8%。為確保復合絕緣子產(chǎn)品的機械可靠性，必須找出滿足條件的壓接參數(shù)。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，使其污閃電壓高，在使用過程中防止發(fā)生脆斷，同時具有防鳥害、防鼠害、抗風沙、抗外力破壞和可攀踏等性能。為達到上述目的，本實用新型的一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的具體技術(shù)方案為一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，包括芯棒、設置在芯棒兩端的金具和覆蓋設置在芯棒外側(cè)的帶有多個傘裙的護套，金具與護套的接口部位固化成型有密封結(jié)構(gòu)，護套上的傘裙包括與芯棒同軸設置的多個大傘形凸起，大傘形凸起的傘伸出為55mm 65mm。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設置有多個小傘形凸起，小傘形凸起與芯棒同軸設置。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設置有兩個小傘形凸起。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設置有一個小傘形凸起。進一步，大傘形凸起和小傘形凸起的傘伸出之差大于15mm。進一步，傘形凸起的傘伸出是復合絕緣子的傘裙外沿與護套之間的徑向距離，大傘形凸起的傘間距與傘伸出之比大于O. 8。進一步，護套上的傘裙的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。進一步，金具與護套的接口部位固化成型的密封結(jié)構(gòu)位于金具的外表面上。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的有益效果如下(I)通過對傘形凸起的傘伸出、大小傘型凸起的傘伸出之差以及傘間距與傘伸出之比的合理設定，以及積污特性的仿真分析，達到復合絕緣子污閃特性最佳的效果；(2)低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的傘套采用HCEP (HydrophobicCycloaliphatic Epoxy :憎水性脂環(huán)族環(huán)氧化合物)材料在金具外表面上通過高溫度、高壓力、長時間下固化成型密封結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了復合絕緣子的高強度的密封，防止復合絕緣子在使用過程中發(fā)生脆斷事故；(3)低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子采用HCEP材料，提高了復合絕緣子的抗風沙能力、抗外力破壞的能力，可以防止鳥啄、鼠咬對復合絕緣子傘套的破壞。同時工程人員施工過程中必要時在一定范圍內(nèi)可以踩踏在傘裙上，從而便利了施工，提高了工程人員施工過程中的安全系數(shù)。

圖I為本實用新型的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的結(jié)構(gòu)不意圖；圖2為圖I中A處的局部放大圖；圖3為本實用新型的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了更好的了解本實用新型的目的、結(jié)構(gòu)及功能，
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子做進一步詳細的描述。如圖I和圖2所示，本實用新型的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子包括芯棒I、設置在芯棒I兩端的金具2 (金具外形尺寸結(jié)構(gòu)可依據(jù)安裝使用需要進行變換)以及覆蓋設置在芯棒I外側(cè)的帶有多個傘裙3的護套4，在所述金具2與護套4的接口部位，具體為接口部位處的金具2的外表面上固化成型有密封結(jié)構(gòu)5。其中，所述護套4上的傘裙3的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。進一步，參見圖1，本實用新型中的護套4上的傘裙3包括與芯棒I同軸設置的多個大傘形凸起31 (彼此之間直徑相等)，大傘形凸起31的傘伸出(傘伸出是指復合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為55mm 65mm，且本實用新型中的大傘形凸起31的傘間距與傘伸出之比應大于 O. 8。另外，參見圖1，本實用新型中在相鄰的大傘形凸起31之間還設置有多個小傘形凸起32 (彼此之間直徑相等)，本實施例中設置在兩相鄰的大傘形凸起31之間的小傘形凸起32優(yōu)選為兩個，其中，大、小傘形凸起的傘伸出之差應大于15mm。本實用新型中的傘套優(yōu)選采用HCEP (Hydrophobic Cycloaliphatic Epoxy :憎水性脂環(huán)族環(huán)氧化合物)材料，從而使本實用新型的低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子在具有優(yōu)良的憎水性、憎水遷移性和電氣性能的同時，提高了復合絕緣子的抗風沙能力、抗外力破壞的能力，可以防止鳥啄對復合絕緣子傘套的破壞，并且在一定范圍內(nèi)使復合絕緣子具有了可攀踏性能，提高了施工過程中的安全系數(shù)。而且傘套與金具之間(具體為金具的外表面上)固化成型的密封結(jié)構(gòu)也可采用HCEP材料，以實現(xiàn)復合絕緣子的高強度的密封。圖3中示出了本實用新型的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的第二實施例。其中，在此實施例中低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子也包括芯棒I、設置在芯棒I兩端的金具2 (金具外形尺寸結(jié)構(gòu)可依據(jù)安裝使用需要進行變換)以及覆蓋設置在芯棒I外側(cè)的帶有多個傘裙3的護套4，在所述金具2與護套4的接口部位，具體為接口部位處的金具2的外表面上固化成型有密封結(jié)構(gòu)5。其中，所述護套4上的傘裙3的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。進一步，本實用新型中的護套4上的傘裙3包括與芯棒I同軸設置的多個大傘形凸起31 (彼此之間直徑相等)，大傘形凸起31的傘伸出(傘伸出是指復合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為55mm 65mm，且本實用新型中的大傘形凸起31的傘間距與傘伸出之比應大于O. 8。應注意的是，本實施例中設置在兩相鄰的大傘形凸起31之間的小傘形凸起32為一個，其中，大、小傘形凸起的傘伸出之差應大于15mm。圖4中示出了本實用新型的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子的第三實施例。其中，在此實施例中低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子也包括芯棒I、設置在芯棒I兩端的金具2 (金具外形尺寸結(jié)構(gòu)可依據(jù)安裝使用需要進行變換)以及覆蓋設置在芯棒I外側(cè)的帶有多個傘裙3的護套4，在所述金具2與護套4的接口部位，具體為接口部位處的金具2的外表面上固化成型有密封結(jié)構(gòu)5。[0034]其中，所述護套4上的傘裙3的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。進一步，本實用新型中的護套4上的傘裙3包括與芯棒I同軸設置的多個大傘形凸起31 (彼此之間直徑相等)，大傘形凸起31的傘伸出(傘伸出是指復合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為55mm 65mm，且本實用新型中的大傘形凸起31的傘間距與傘伸出之比應大于O. 8。應注意的是，本實施例中兩相鄰的大傘形凸起31之間沒有設置小傘形凸起32。另外，本實用新型所述的低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子在接觸網(wǎng)上運行，將受到機電負荷的長期作用，復合絕緣子的機械強度隨時間推移而降低，造成這一現(xiàn)象的主要原因是芯棒材料本身具有蠕變特性，同時如果壓接過程中參數(shù)設計不合理，造成金具和芯棒之間的壓接區(qū)應力過于集中，在長期負荷作用下，絕緣子機械強度下降速度會加快。GB/T19519附錄A復合絕緣子機械拉伸負荷-時間試驗原理中用絕緣子強度_時間曲線對復合絕緣子的蠕變衰減做了規(guī)定衰減曲線斜率不得超過8%。為確保復合絕緣子產(chǎn)品的機械可靠性，本實用新型力爭把復合絕緣子的蠕變特性曲線斜率降到4%，通過大量試驗做出不同的端部金具壓接強度對應的絕緣子強度-時間曲線斜率，并找出-時間曲線斜率為4%時對應的壓接參數(shù)。復合絕緣子的機械強度與負荷施加時間的對數(shù)關(guān)系曲線的斜率可以通過3個時間點破壞試驗做出Imin平均破壞負荷、24h平均破壞負荷、96h平均破壞負荷。試驗過程中Imin破壞負荷很容易測得，而24h和96h的破壞負荷則不易測得。因此對24h和96h的破壞負荷做一下改變，即把24h和96h的破壞負荷試驗改為24h和96h耐受試驗，只要復合絕緣子能過耐受O. 74Mav和O. 73Mav (曲線的斜率不超過每時間對數(shù)刻度的4%) 24h和96h，那么就認為蠕變特性曲線斜率最大為4%，復合絕緣子產(chǎn)品擁有更高的機械可靠性。Imin破壞負荷試驗采用3支相同復合絕緣子進行破壞負荷試驗，求出平均破壞值Mav和標準偏差6。按照國際經(jīng)驗當試驗支數(shù)不小于10，可以算出較精確的標準偏差6作為試驗數(shù)據(jù)，如果試驗支數(shù)為3，則用作試驗數(shù)據(jù)的標準偏差6取O.OSMav。24h和96h耐受試驗對于24h的耐受試驗仍然采用3支復合絕緣子，根據(jù)蠕變特性曲線斜率4%的要求，得出24h對數(shù)時刻對應的破壞負荷值M24，只要復合絕緣子能夠承受M24的拉伸負荷24h，就可以認為復合絕緣子的蠕變特性曲線斜率至少為4%。T24=Lg (24X60) =3. 16M24= (1-3. 16X0. 04) Mav=O. 87Mav根據(jù)高斯分布原理，3支復合絕緣子通過概率為90%的24h耐受試驗負荷為O. 87Mav (1-1. 82X0. 08) =0. 74Mav對于96h耐受試驗，同理可以得出3支復合絕緣子通過率為90%的96h耐受試驗負荷為T96=Lg (96X60) =3. 76M24= (1-3. 76 X O. 04) Mav=O. 85MavO. 85Mav (1-1. 82X0. 08) =0. 73Mav通過這三個點就可以畫出斜率最大為4%的復合絕緣子的蠕變特性曲線，而對應這個曲線的復合絕緣子的端部金具壓接參數(shù)，就是理想的壓接參數(shù)。在4%衰減斜率的壓接參數(shù)下,壓接生產(chǎn)3支相同復合絕緣子進行I. 2SML的24h耐受試驗[0050] 24h時間對數(shù)刻度為 T24=Lg (24X60) =3. 1650年時間對數(shù)刻度為T24=Lg (50X365X24X60) =7. 42如果24h的耐受I. 2SML，則以4%衰減斜率，50年后復合絕緣子產(chǎn)品的機械負荷為I. 2SML[l-(7. 42-3. 16) X0. 04] = ISML可知以4%衰減斜率，50年后復合絕緣子產(chǎn)品還至少具有額定機械負荷的拉伸負荷值。I. 2SML耐受24h后，對產(chǎn)品進行機械拉伸破壞試驗，可以加以驗證。本實用新型的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子可依據(jù)此方法確定壓接參數(shù)。綜上所述，本實用新型所述的一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子通過對傘裙結(jié)構(gòu)、傘間距、傘間距與傘伸出之比、大小傘型凸起的傘伸出之差、爬電系數(shù)以及剖面系數(shù)的合理設計，同時利用積污特性的仿真分析計算，優(yōu)化傘裙結(jié)構(gòu)，得到污閃特性最佳的效果。通過傘套用HCEP材料在金具外表面上的高溫度、高壓力、長時間固化成型密封結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了復合絕緣子的高強度的密封，防止復合絕緣子在使用過程中發(fā)生脆斷事故；傘套用HCEP材料具有優(yōu)良的憎水性、憎水遷移性和電氣性能，同時具有較高的機械強度，從而本實用新型的低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子在具有優(yōu)良的憎水性、憎水遷移性和電氣性能的同時提高了復合絕緣子的抗風沙能力、抗外力破壞的能力，可以防止鳥啄、鼠咬對復合絕緣子傘套的破壞，并且在一定范圍內(nèi)使復合絕緣子具有了可攀踏性能，便利了工程人員的施工，提高了施工過程中的安全系數(shù)；并且通過一種間接的方法確定金具與芯棒的壓接參數(shù)，使得其滿足蠕變特性曲線斜率的要求。以上借助具體實施例對本實用新型做了進一步描述，但是應該理解的是，這里具體的描述，不應理解為對本實用新型的實質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書后對上述實施例做出的各種修改，都屬于本實用新型所保護的范圍。
權(quán)利要求1.一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，其特征在于，包括芯棒(I)、設置在芯棒(I)兩端的金具(2)和覆蓋設置在芯棒(I)外側(cè)的帶有多個傘裙(3)的護套(4)，金具(2)與護套(4)的接口部位固化成型有密封結(jié)構(gòu)(5)，護套(4)上的傘裙(3)包括與芯棒(I)同軸設置的多個大傘形凸起(31)，大傘形凸起(31)的傘伸出為55mm 65mm0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，其特征在于，相鄰的大傘形凸起(31)之間設置有多個小傘形凸起(32)，小傘形凸起(32)與芯棒(I)同軸設置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，其 >特征在于，相鄰的大傘形凸起(31)之間設置有兩個小傘形凸起(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，其特征在于，相鄰的大傘形凸起(31)之間設置有一個小傘形凸起(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，其特征在于，大傘形凸起(31)和小傘形凸起(32)的傘伸出之差大于15mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，其特征在于，傘形凸起的傘伸出是復合絕緣子的傘裙外沿與護套之間的徑向距離，大傘形凸起(31)的傘間距與傘伸出之比大于O. 8。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，其特征在于，護套(4)上的傘裙(3)的上傾角為6° 12°，下傾角為0°。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，其特征在于，金具(2)與護套(4)的接口部位固化成型的密封結(jié)構(gòu)(5)位于金具(2)的外表面上。
專利摘要本實用新型公開了一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子，該復合絕緣子包括芯棒(1)、設置在芯棒(1)兩端的金具(2)和覆蓋設置在芯棒(1)外側(cè)的帶有多個傘裙(3)的護套(4)，金具(2)與護套(4)的接口部位固化成型有密封結(jié)構(gòu)(5)，護套(4)上的傘裙(3)包括與芯棒(1)同軸設置的多個大傘形凸起(31)，大傘形凸起(31)的傘伸出為55mm～65mm。本實用新型的電氣化鐵路接觸網(wǎng)用低凈空用棒形懸式聚合物復合絕緣子污閃電壓高，在使用過程中可防止發(fā)生脆斷，同時具有防鳥害、防鼠害、抗風沙、抗外力破壞和可攀踏等性能。
文檔編號H01B17/38GK202996435SQ201220668540
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者及榮軍, 張春梅, 及順義, 王長明, 張炎武, 耿衛(wèi)斌, 賈傳熙, 及慧芳, 及海濤, 及海峰, 趙芯玉, 殷澤民, 魏茂林, 王亞芹, 及海強, 及海鵬, 劉振龍, 劉杰, 孫玉浩, 周楊, 任偉, 王偉忠 申請人:河北榮森電氣有限公司