專利名稱：無間隙寬頻帶阻波式絕緣子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開了一種可用于輸電線路的避雷線進(jìn)行絕緣架空的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子。屬于輸電線路工程避雷線高頻傳輸通訊技術(shù)領(lǐng)域。
架空避雷線是與電力線同桿架設(shè)、并位于電力線上方的導(dǎo)線，其作用是防止電力線被雷電直擊。為此，過去架空避雷線都通桿塔直接接地，故稱“架空地線”。近年來有些國家已把逐桿塔直接接地的避雷線，用帶有放電間隙的絕緣子絕緣起來。要求達(dá)到既對線路原有的耐雷擊水平毫無影響，又可帶來降低線損、節(jié)約電能等多項巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是許多國家正在逐步推廣的新技術(shù)。然而，如果絕緣放電間隙值選擇確定不當(dāng)，又會造成某些新的問題。因此，如何準(zhǔn)確地確定和經(jīng)常維護(hù)保持其合理的放電間隙值，就成了保證絕緣避雷線安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。由于其間隙值既不容易合理選擇確定，更不容易保持永久性的準(zhǔn)確、不變。當(dāng)間隙值偏小時將會引起(1)在正常運(yùn)行工況下，其間隙頻繁放電，既達(dá)不到降低線損的功能，又產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁噪聲，將對線路附近的廣播、電視、載波近訊、線路高頻保護(hù)以及電子計算機(jī)系統(tǒng)等造成干擾影響。(2)雷擊過后工頻續(xù)流不能熄弧，以致造成間隙燒毀。
當(dāng)間隙值偏大時又會引起在最小運(yùn)行方式下發(fā)生單相接地故障時，故障塔桿的絕緣間隙不能擊穿，使繼電保護(hù)難于整定，并可能造成單相重合閘選相元件拒動，直接影響繼電保護(hù)裝置的可靠性。另外由于間隙不能擊穿，避雷線上不能分流較大的短路電流，喪失對附近通訊線、纜、設(shè)備及人身的屏蔽保護(hù)作用。而且避雷線對于降低工頻過電壓和減少潛供電流的作用也因此受到影響。
由于存在上述諸多方面相互牽制的復(fù)雜問題，所以有些單位和地區(qū)不得不將這些線路絕緣避雷線的放電間隙全部短接，甚至又恢復(fù)過去的將避雷線逐桿塔接地的設(shè)計模式。因而犧牲其巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。這種情況在山東、華東地區(qū)及其它一些地方都發(fā)生了。其根本原因就是傳統(tǒng)的“絕緣避雷線”設(shè)計中所采用的“放電間隙”。其本身就存在不易克服的弊病，其中不只是放電間隙值的設(shè)計、計算、選值的復(fù)雜性與準(zhǔn)確性，而主要的是通過設(shè)計、選值的放電間隙“棒一棒”或“棒一尖”之間的10毫米或20毫米距離，在經(jīng)過諸多周折運(yùn)抵現(xiàn)場，在環(huán)境惡劣的野外施工條件下進(jìn)行大工件、大工程量的施工，其放電間隙又裝設(shè)在桿塔的最頂端，當(dāng)線路施工完畢，全線路每桿塔的放電間隙值很難準(zhǔn)確無誤的調(diào)整保持在10毫米或20毫米。尤其是高壓輸電線路、出于安全的考慮，其路由大都處在荒原、高山等環(huán)境條件惡劣地帶，在此環(huán)境中，裝設(shè)在桿塔頂端的放電間隙，常年受到比地面嚴(yán)重多的暴風(fēng)、雨、雪、灰塵雜物、以及鳥類等的外力破壞，再加金屬部件本身的熱脹冷縮、以及由于自身共振和強(qiáng)風(fēng)引起的振燙等造成部件的松動變形，在此情況下，其放電間隙的距離是無法準(zhǔn)確無誤的保持原設(shè)計值不變的。綜上所述，絕緣避雷線技術(shù)之所以迄今不能廣泛推廣應(yīng)用，其根本原因就是“放電間隙”的問題。因此，研究一種“無間隙寬頻帶阻波式絕緣子”用來架設(shè)輸電線路的絕緣避雷線，是迫切需要解決的技術(shù)問題。
本實用新型的任務(wù)是提供一種無間隙的其造型、體積，使用方法與原絕緣子相似，在無雷擊過電壓情況下具有極高電阻而呈絕緣狀態(tài)，在雷擊過電壓幅值超過一定范圍時，又呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，能迅速泄放雷擊電流，使絕緣避雷線上的殘壓被抑止在額定范圍之內(nèi)的絕緣子。而且在其呈低電阻泄放雷擊過電壓的同時，又能對寬頻帶高頻電流呈現(xiàn)400～1000Ω高阻抗。待有害過電壓消減之后，又迅速恢復(fù)高電阻絕緣狀態(tài)。具備響應(yīng)迅速、無放電、殘壓低、通流量大、無續(xù)流、可靠性高、維護(hù)簡便，又能保證其高頻電流不間斷的正常傳輸?shù)葍?yōu)點。
說明書附

圖1是本實用新型的電原理圖。圖中F1為氧化鋅電阻片組16，F(xiàn)2為氧化鋅電阻片組9，L1為主線圖24。說明書附圖2是本發(fā)明的構(gòu)造示意圖。圖中1－上螺栓；2－螺母；3－封裝層；4－絕緣板；5－鍍錫扁鐵；6－鑄鋼框架；7－緊固螺栓；8－磷銅片；9－氧化鋅電阻片組；10－主線圈引出線；11－壓接銅板；12－絕緣緊固板；13－銅板；14－彈簧；15－緊固螺栓；16－氧化鋅電阻片組；17－磷銅片；18－壓線銅板；19－緊固螺栓；20－磷銅片；21－主線圈引出線；22－聚酯絕緣板；23－調(diào)諧元件；24－主線圈；25－鐵氧體鐵芯，26－下螺栓；27－墊圈；28－螺母；29－螺管橡皮閥出氣孔。
本實用新型的要點是采用多股分層垂直疊繞在閉合鐵氧體鐵芯上的主線圈L1，線圈兩端并聯(lián)調(diào)諧元件，和一組氧化鋅電阻片F(xiàn)1做為電壓鉗位器，用以保護(hù)線圈匝間絕緣和調(diào)諧元件，該氧化鋅電阻片組能承受最大短路電流時在該阻波器上產(chǎn)生的電壓。在該阻波器的引出線一側(cè)串聯(lián)一組氧化鋅電阻片F(xiàn)2，該氧化鋅電阻片組做為避雷線上允許存在電壓范圍的電壓鉗位器。上述主體構(gòu)成無間隙寬頻帶阻波式絕緣子。其構(gòu)造采用絕緣板、環(huán)形鑄鋼框架、螺栓、螺母等件緊固聯(lián)結(jié)和焊接，再以環(huán)氧樹脂加石英粉粒、玻璃絲等調(diào)和封裝成絕緣子狀，上、下各有做為引出線又做安裝用的螺栓、螺母。以上設(shè)置完成了本實用新型的任務(wù)。
現(xiàn)根據(jù)說明書附圖，介紹本實用新型的構(gòu)成一種無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，包括上螺栓1和下螺栓26，其特征是上螺栓1由螺母2和絕緣板4夾持固定在鑄鋼框架6的上端，上螺栓1端部固定一鍍錫扁鐵5與帶鐵氧體鐵芯25的主線圈24的主線圈引出線21相聯(lián)接，主線圈24的主線圈引出線21、10之間并聯(lián)著由電感L2，電容器C1、C2，電阻R搭成串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的調(diào)諧元件23和一組氧化鋅電阻片組16，主線圈引出線10與氧化鋅電阻片組9的一端相聯(lián)接，氧化鋅電阻片組9的另一端與鑄鋼框架6相聯(lián)接，在鑄鋼框架6的下端由墊圈27螺母28將下螺栓26與鑄鋼框架6固定在一起，主線圈24、調(diào)諧元件23、氧化鋅電阻片組9、16安裝在鑄鋼框架6的中間，鑄鋼框架外邊包裹著封裝層3。
本實用新型的工作原理是當(dāng)外界電壓超過額定值時，氧化鋅電阻片組F2被擊穿，通過與其串聯(lián)的主線圈L1泄放電流，氧化鋅電阻片組F1以及C1、C2、L2、R組成的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)起到電壓保護(hù)和頻率展寬的作用，使主線圈L1呈現(xiàn)對高頻電流較高的阻抗。
本實用新型的優(yōu)點如下1、無放電間隙；2、造型、體積和使用方法與目前避雷線所使用的絕緣子相同，容易設(shè)計和改造原線路。3、在無雷擊過電壓情況下具有極高電阻呈絕緣狀態(tài)。當(dāng)雷擊過電壓幅值超過一定范圍時又呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，以泄放雷擊過電壓，使避雷線上的殘壓被限制在額定范圍內(nèi)。4、在呈低電阻泄放雷擊過電壓的同時，而對高頻電流卻呈現(xiàn)高阻抗。5、待有害過電壓消減之后又迅速恢復(fù)高電阻絕緣狀態(tài)。6、具備響應(yīng)迅速、無放電、殘壓低、通流量大、無續(xù)流、可靠性高、使用和維護(hù)方便的特點。7、利用“無間隙寬頻帶阻波式絕緣子”對輸電線的避雷線進(jìn)行絕緣交叉加工之后第一可有效的大幅值降低電力線的傳輸損耗、節(jié)約電能。第二可有效的解決設(shè)計規(guī)程中所規(guī)定的“力求降低避雷線上感應(yīng)電壓”問題。第三能解決規(guī)程中要求“雷電流過后，保證工頻續(xù)流迅速熄弧”之要求。第四由于該裝置無放電間隙不會放電，所以規(guī)程要求“保證通訊暢通，其弱電裝置不受干擾”。也迎刃而解。第五，設(shè)計規(guī)程要求“保證發(fā)生單相接地故障時，單相重合閘裝置選相元件不拒動”也有了可靠保證。第六，能保證避雷線分流較大的短路電流，能有效保證附近通訊線、纜、設(shè)備和人身的屏蔽保護(hù)作用。第七，能有效地保證避雷線對于降低工頻過電壓和減少潛供電流的作用。第八，繼電保護(hù)容易整定能有效地保證繼電保護(hù)裝置的可靠性。第九，能在該加工方式的絕緣避雷線上開通36路載波。(國內(nèi)產(chǎn)低12路；高12路；超高12路三機(jī)并機(jī)、頻譜總寬度為36～450KHZ)；傳送遙測、遙信傳真等信號。開通高頻保護(hù)通道。在沿線路適當(dāng)?shù)攸c裝設(shè)引下裝置，配合使用微型便攜式載波機(jī)又解決了巡線人員和線路檢修人員的通訊聯(lián)絡(luò)問題。
本實用新型的實例中由多股絕緣銅線分層垂直疊繞而成的主線圈24，在主線圈中間有鐵氧體材料的閉合鐵芯25，線圈兩端并聯(lián)調(diào)諧元件23和氧化鋅電阻片組16，所并聯(lián)的氧化鋅電阻片組16是用銅板13、與彈簧14壓接，主線圈引出線21是用壓線銅板18磷銅片20、鍍錫扁鐵5以緊固螺栓19緊固，并利用聚酯絕緣板22、環(huán)形鑄鋼框架6和緊固螺栓15壓緊使其接觸良好。再通過鍍錫扁鐵5經(jīng)過絕緣板4以上螺栓1加墊圈螺母2緊固后做為出線和安裝用螺栓。其主線圈引出線10是利用絕緣緊固板12、壓線銅板11、磷銅片8、氧化鋅電阻片組9、環(huán)形鑄鋼框架6，以緊固螺栓7綜合緊固。所串接的氧化鋅電阻片組9為磷銅片8與環(huán)形鑄鋼框架6相壓接，再通過環(huán)形鑄鋼框架6與下螺栓26、墊圈27、螺母28的緊固壓接做為引出線。上螺栓1和下螺栓26既是出線端又做安裝用螺栓。其構(gòu)造中采用環(huán)形鑄鋼框架的原因，主要是滿足抗破壞拉力2000公斤以上的要求。外形整體以環(huán)氧樹脂加石英粉粒、玻璃絲調(diào)合澆灌成瓷裙形封裝層3，主要是滿足防水、防塵、絕緣、爬距等要求。
本實用新型的主線圈根據(jù)集膚效應(yīng)而采用多股相互絕緣的銅導(dǎo)線并聯(lián)繞制，以提高導(dǎo)電有效截面積并提高Q值，安裝閉合鐵氧體鐵芯，主線圈對工頻電流阻抗小，特別工頻大電流易飽和阻抗極小而對36～500KHZ的中頻電流阻抗較高。(400～1000歐)。鐵氧體鐵芯構(gòu)造呈緊耦合，為了工頻短路大電流通過時迅速飽和以降低對工頻電流的阻抗，達(dá)到迅速泄放雷擊等過電壓。并接調(diào)諧元件以補(bǔ)償，使其對一個較寬的頻帶范圍都能獲得較平坦的阻抗曲線。另外，與主線圈并聯(lián)設(shè)置的氧化鋅電阻片組主要是保護(hù)主線圈匝間絕緣和調(diào)諧元件不被破壞。又要考慮能承受最大短路電流時在線圈兩端產(chǎn)生的電壓，并且分流主線圈所承受的大電流。與主線圈串聯(lián)的氧化鋅電阻片組主要是鉗制避雷線上所允許存在的電壓范圍。該實施例中主線圈用φ2.53m／m絕緣銅線并繞10層，每層15匝。鐵芯采用μ值＞4000的鐵氧體材料。調(diào)諧網(wǎng)路中R為300～3000歐；C1為1000～6000pf；C2為300～3000pf；L2為1毫亨～10毫亨。與主線圈并聯(lián)的氧化鋅電阻片組采用額定電壓100～200伏，標(biāo)稱放電電流3000安。與主線圈引出線相串聯(lián)的氧化鋅電阻片組采用額定電壓2000～3000伏標(biāo)稱放電電流5000安。上、下螺栓用M16圓鋼螺栓。在靠近氧化鋅電阻片組9處貫通鑄鋼框架6和封裝層3安裝了螺管橡皮閥出氣孔29以便泄放絕緣子內(nèi)腔產(chǎn)生的氣體。
本實用新型的外形可作成各種樣式的絕緣子形狀，包括公知的盤式、懸式、蝶式、針式、支柱式等。
權(quán)利要求1.一種無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，包括上螺栓1和下螺栓26，其特征是上螺栓1由螺母2和絕緣板4夾持固定在鑄鋼框架6的上端，上螺栓1端部固定一鍍錫扁鐵5與帶鐵氧體鐵芯25的主線圈24的主線圈引出線21相聯(lián)接，主線圈24的主線圈引出線21、10之間并聯(lián)著由電感L2電容器C1、C2，電阻R搭成串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的調(diào)諧元件23和一組氧化鋅電阻片組16，主線圈引出線10與氧化鋅電阻片組9的一端相聯(lián)接，氧化鋅電阻片組9的另一端與鑄鋼框架6相聯(lián)接，在鑄鋼框架6的下端由墊圈27螺母28將下螺栓26與鑄鋼框架6固定在一起，主線圈24、調(diào)諧元件23、氧化鋅電阻片組9、16安裝在鑄鋼框架6的中間，鑄鋼框架外邊包裹著封裝層3。
2.按照權(quán)利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特征是主線圈24由多股絕緣銅線分層垂直疊繞而成，可采用φ2.53m／m絕緣銅線并繞10層，每層15匝。
3.按照權(quán)利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特征是氧化鋅電阻片組16是用銅板13與彈簧14壓接與主線圈引出線10聯(lián)接，主線圈引出線21是用壓線銅板18、磷銅片20鍍錫扁鐵5以緊固螺栓19緊固，并利用聚脂絕緣板22、環(huán)形鑄鋼框架6和緊固螺栓15壓緊使其接觸良好。
4.按照權(quán)利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特征是主線圈引出線10是利用絕緣緊固板12、壓線銅板11、磷銅片8、氧化鋅電阻片組9、環(huán)形鑄鋼框架6以緊固螺栓7綜合緊固，氧化鋅電阻片組9與磷銅片8與環(huán)形鑄鋼框架6相壓接。
5.按照權(quán)利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特征是鐵氧體鐵芯25構(gòu)造為緊耦合，采用μ值＞400的鐵氧體材料制成。
6.按照權(quán)利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特征是調(diào)諧元件23中的電感L2為1毫亨～10毫亨，電容C1為1000～6000pf、C2為300～3000pf，電阻R為300～3000歐姆。
7.按照權(quán)利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特征是氧化鋅電阻片組9采用額定電壓2000～3000伏，標(biāo)稱額電電流5000安培，氧化鋅電阻片組16采用額定電壓100～200伏，標(biāo)稱放電電流3000安培。
8.按照權(quán)利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特征是上、下螺栓1、26用M16圓鋼螺栓。
9.按照權(quán)利要求1所述的無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，其特征是在靠近氧化鋅電阻片組9處貫通鑄鋼框架6和封裝層3安裝了螺管橡皮閥出氣孔29。
專利摘要本實用新型公開了一種無間隙寬頻帶阻波式絕緣子，可用于架空高壓輸電線路上的避雷線。采用了主線圈L1并聯(lián)調(diào)諧元件23和氧化鋅電阻片組9然后再與氧化鋅電阻片組16串聯(lián)聯(lián)接的方式組成避雷和阻波網(wǎng)絡(luò)?？朔藗鹘y(tǒng)的帶放電間隙的避雷線存在的不安全損耗大的缺點。具有安全可靠、電力損耗小，同時用避雷線通訊等優(yōu)點。本實用新型可用于各種電壓的電力線避雷線的架空施工，有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號H02H9/04GK2110937SQ9123158
公開日1992年7月22日 申請日期1991年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月6日
發(fā)明者唐圣嚴(yán), 唐勇 申請人:唐圣嚴(yán)