專利名稱：電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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(fù)合絕緣子，尤其涉及一種電氣化鐵路牽引變電中應(yīng)用的棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子。
背景技術(shù)：
復(fù)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(fù)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(fù)合絕緣子其污閃電壓不同。傘徑對復(fù)合絕緣子污閃特性的影響如下:傘徑加大，則復(fù)合絕緣子的等效直徑增大，對污閃特性有消極影響，雖然復(fù)合絕緣子的爬電距離相應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)合絕緣子場強集中的高壓端，發(fā)生脆斷事故的復(fù)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(yù)防，無法檢測，對接觸網(wǎng)的危害極大。所以復(fù)合絕緣子端部密封設(shè)計質(zhì)量的好壞和工藝質(zhì)量的好壞是杜絕復(fù)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(fù)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(fù)雜，同時復(fù)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(fù)合絕緣子的安全運行。另外，復(fù)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(fù)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(shè)計不合理，造成金具和芯棒之間的壓接區(qū)應(yīng)力過于集中，在長期機電負荷的作用下，復(fù)合絕緣子機械強度下降速度會加快。GB/T19519附錄A復(fù)合絕緣子機械拉伸負荷-時間試驗原理中，用復(fù)合絕緣子強度-時間曲線對復(fù)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(fù)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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子的具體技術(shù)方案為:一種電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子，包括芯棒、設(shè)置在芯棒兩端的金具和覆蓋設(shè)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(shè)置的多個大傘形凸起，大傘形凸起的傘伸出為30mm 65mm。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設(shè)置有多個小傘形凸起，小傘形凸起與芯棒同軸設(shè)置。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設(shè)置有兩個小傘形凸起。進一步，相鄰的大傘形凸起之間設(shè)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(fù)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0.8。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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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(shè)定，以及積污特性的仿真分析，達到復(fù)合絕緣子污閃特性最佳的效果；(2)棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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(fù)合絕緣子的高強度的密封，防止復(fù)合絕緣子在使用過程中發(fā)生脆斷事故；(3)棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子采用HCEP材料，提高了復(fù)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(fù)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1為本實用新型的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A處的局部放大圖；圖3為本實用新型的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子做進一步詳細的描述。如圖1和圖2所示，本實用新型的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子包括芯棒1、設(shè)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(shè)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(shè)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(fù)合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為30mm 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(yīng)大于 0.8。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(shè)置有多個小傘形凸起32 (彼此之間直徑相等)，本實施例中設(shè)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(yīng)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棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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(fù)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(fù)合絕緣子傘套的破壞，并且在一定范圍內(nèi)使復(fù)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(fù)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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子的第二實施例。其中，在此實施例中棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子也包括芯棒1、設(shè)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(shè)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(shè)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(fù)合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為30mm 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(yīng)大于0.8。應(yīng)注意的是，本實施例中設(shè)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(yīng)大于15mm。圖4中示出了本實用新型的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子的第三實施例。其中，在此實施例中棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子也包括芯棒1、設(shè)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(shè)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(shè)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(fù)合絕緣子傘裙外沿與護套之間的徑向距離)為30mm 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(yīng)大于0.8。應(yīng)注意的是，本實施例中兩相鄰的大傘形凸起31之間沒有設(shè)置小傘形凸起32。另外，本實用新型所述的棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子在電氣化鐵路牽引變電線路上運行，將受到機電負荷的長期作用，復(fù)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(shè)計不合理，造成金具和芯棒之間的壓接區(qū)應(yīng)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(fù)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(fù)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(fù)合絕緣子產(chǎn)品的機械可靠性，本實用新型力爭把復(fù)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(yīng)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(yīng)的壓接參數(shù)。復(fù)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(fù)合絕緣子能過耐受0.74Mav和0.73Mav (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(fù)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(fù)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0.0SMav。24h和96h耐受試驗:對于24h的耐受試驗仍然采用3支復(fù)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(yīng)的破壞負荷值M24，只要復(fù)合絕緣子能夠承受M24的拉伸負荷24h，就可以認為復(fù)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=0.87Mav根據(jù)高斯分布原理，3支復(fù)合絕緣子通過概率為90%的24h耐受試驗負荷為:0.87Mav (1-1.82X0.08) =0.74Mav對于96h耐受試驗，同理可以得出3支復(fù)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 0.04) Mav=0.85Mav0.85Mav (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(fù)合絕緣子的蠕變特性曲線，而對應(yīng)這個曲線的復(fù)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(fù)合絕緣子進行1.2SML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1.2SML，則以4%衰減斜率，50年后復(fù)合絕緣子產(chǎn)品的機械負荷為:1.2SML[l-(7.42-3.16) X0.04] = ISML可知以4%衰減斜率，50年后復(fù)合絕緣子產(chǎn)品還至少具有額定機械負荷的拉伸負荷值。1.2SML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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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(shè)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(fù)合絕緣子的高強度的密封，防止復(fù)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，從而本實用新型的棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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(fù)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(fù)合絕緣子傘套的破壞，并且在一定范圍內(nèi)使復(fù)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(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)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1.一種電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子，其特征在于，包括芯棒(I)、設(shè)置在芯棒(I)兩端的金具(2)和覆蓋設(shè)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(shè)置的多個大傘形凸起(31),大傘形凸起(31)的傘伸出為30mm 65mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子，其特征在于，相鄰的大傘形凸起(31)之間設(shè)置有多個小傘形凸起(32)，小傘形凸起(32)與芯棒(I)同軸設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子，其特征在于，相鄰的大傘形凸起(31)之間設(shè)置有兩個小傘形凸起(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子，其特征在于，相鄰的大傘形凸起(31)之間設(shè)置有一個小傘形凸起(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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1所述的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子，其特征在于，傘形凸起的傘伸出是復(fù)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0.8。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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1所述的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)合絕緣子，該復(fù)合絕緣子包括芯棒(1)、設(shè)置在芯棒(1)兩端的金具(2)和覆蓋設(shè)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(shè)置的多個大傘形凸起(31)，大傘形凸起(31)的傘伸出為30mm～65mm。本實用新型的電氣化鐵路牽引變電用棒形懸垂耐張聚合物復(fù)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H01B17/38GK202996437SQ201220668589
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