超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，包括芯棒、護(hù)套、若干直徑相等的大傘裙及若干直徑相等的小傘裙，所述大傘裙與小傘裙交替排列在所述護(hù)套外表層上，所述護(hù)套的外表層上設(shè)有若干個(gè)更小的傘伸出的棱褶。本發(fā)明從根本上改進(jìn)“直線用復(fù)合化，耐張串用瓷、玻璃”的設(shè)計(jì)理念，可提高輸電線路耐張串耐污閃能力，降低維護(hù)成本。該項(xiàng)目拓展了復(fù)合絕緣子的使用范圍，研制的成果可為輸電線路設(shè)計(jì)提供更廣泛的設(shè)計(jì)選擇，尤其是為交直流特高壓耐張串的選型上提供了設(shè)計(jì)及選型依據(jù)，可等效替代目前架空線路耐張串上使用的瓷或玻璃絕緣子，節(jié)省輸電線路的建設(shè)投資，提高輸電線路運(yùn)行的安全性。
【專利說(shuō)明】超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超特高壓架空輸電線路外絕緣技術(shù)裝備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣子是影響架空輸電線路安全性的關(guān)鍵外絕緣器件之一，復(fù)合絕緣子經(jīng)過(guò)近四十年的發(fā)展，技術(shù)已日趨成熟。復(fù)合絕緣子因其重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、耐污閃性能好、運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。目前，已有超過(guò)200萬(wàn)支運(yùn)行在全國(guó)各地的輸電線路上。
[0003]復(fù)合絕緣子的傘裙主要用來(lái)提供必要的爬電距離和保護(hù)芯棒不受氣候的影響。但是，復(fù)合絕緣子的閃絡(luò)電壓受到很多因素的影響，例如氣壓、污穢度(鹽密、灰密)、濕度、覆冰情況等因素的綜合影響。同時(shí)，傘裙還會(huì)影響到復(fù)合絕緣子附近的電場(chǎng)分布。尤其在超特高壓線路中，復(fù)合絕緣子的傘形組合能否有效降低污穢閃絡(luò)電壓，是關(guān)系到架空輸電線路安全性的重要因素之一，也是傘形優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。
[0004]目前中國(guó)對(duì)絕緣子使用思路仍停留在“直線用復(fù)合化，耐張串用瓷、玻璃”的設(shè)計(jì)理念上，由于耐張串使用瓷和玻璃絕緣子，存在調(diào)爬時(shí)工作較復(fù)雜，除了過(guò)多增加絕緣子片數(shù)，還需調(diào)整導(dǎo)線弧垂、考慮鐵塔受力等，并且耐張串防污閃能力的不足已日益顯現(xiàn)，同時(shí)耐張串使用瓷絕緣子還需定期檢測(cè)零值及清掃，維護(hù)成本較高。
[0005]現(xiàn)階段在220kV及以上輸電線路上使用復(fù)合絕緣子耐張串較為普遍，在超高壓、特高壓輸電線路使用耐張串還處于小范圍的研究試用階段，目前耐張串所使用的復(fù)合絕緣子在原材料、結(jié)構(gòu)形式基本上與懸垂串復(fù)合絕緣子是通用的。超特高壓指的是220kV以上電壓等級(jí)，在中國(guó)一般地，指交流750kV、IOOOkV和直流500kV、800kV、1100kV。中國(guó)超特高壓輸電線路的交流USCD —般都落在SPS的d級(jí)，直流落在e級(jí)，即工程的爬電距離要求較高。一般交流的CF系數(shù)一般在3.6左右，直流的CF系數(shù)一般在3.8以上。
[0006]目前復(fù)合絕緣子的IEC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，只提供了懸垂串用復(fù)合絕緣子的傘形結(jié)構(gòu)的基本要求作為參考，對(duì)耐張串用復(fù)合絕緣子的傘形研究很少。國(guó)內(nèi)外在耐張復(fù)合絕緣子傘形上的研究也比較少。
[0007]但是，架空輸電線路的耐張串由于安裝方式與懸垂串不同，絕緣傘套積污方式、電場(chǎng)分布特性、風(fēng)場(chǎng)受力特性均與懸垂串不同。由于耐張串的安裝方式為水平安裝，傘套的正反面與懸垂串相比，都很容易積污；超高壓、特高壓輸電線路上專用的復(fù)合耐張絕緣子，除了要滿足輸電線路的要求，還應(yīng)具有安裝施工簡(jiǎn)便、能承受安裝踩踏等功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，滿足超特高壓架空輸電線路耐張串的使用要求。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，包括芯棒、護(hù)套、若干直徑相等的大傘裙及若干直徑相等的小傘裙，所述大傘裙與小傘裙交替排列在所述護(hù)套外表層上，所述護(hù)套的外表層上設(shè)有若干個(gè)更小的傘伸出的棱褶。
[0010]進(jìn)一步地，所述大傘裙與小傘裙均為左右對(duì)稱式傘形結(jié)構(gòu)。
[0011]進(jìn)一步地，所述大傘裙直徑為148.75?201.25 mm，小傘裙直徑為123.25?166.75 mm，傘間距(即一組傘裙之間軸向的距離)為59.5?80.5_，最小傘間距(即相鄰兩片傘裙之間的軸向距離)為29.75?40.25 mm，大傘裙的傘伸出(即護(hù)套外表面至大傘裙邊緣的徑向尺寸)為53.12?71.88mm，小傘裙的傘伸出(即護(hù)套外表面至小傘裙邊緣的徑向尺寸)為41.22?55.78mm，上傘傾角(即護(hù)套表面與傘裙的低壓端表面的在同一平面內(nèi)的所夾夾角與下傘傾角(即護(hù)套表面與傘裙的高壓端表面的在同一平面內(nèi)的所夾夾角)均為78.8。?106.6°，傘根部倒角半徑(即傘根部倒角指的是傘裙與護(hù)套之間的圓半徑)為
6.8?9.2 mm ;棱裙的傘伸出為3?5 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為165.75?224.25 mm。
[0012]進(jìn)一步地，所述大傘裙與小傘裙的傘裙夾角均為4.5°?6.1°，大傘裙的傘裙根部厚度為7.41?10.03 mm,大傘裙的傘裙邊緣厚度為4.04?5.46mm。
[0013]進(jìn)一步地，所述護(hù)套的厚度為5.1?6.9 mm。
[0014]進(jìn)一步地,所述大傘裙直徑為175 mm,小傘裙直徑為145 mm,傘間距為70 mm,最小傘間距為35 mm,大傘裙的傘伸出為61 mm,小傘裙的傘伸出為46 mm,上傘傾角與下傘傾角均為92.7°，傘根部倒角半徑為8 mm;棱褶的傘伸出為4 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為195 mm。
[0015]進(jìn)一步地，所述大傘裙與小傘裙的傘裙夾角為5.3°，護(hù)套的厚度為6.5mm。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):從根本上改進(jìn)“直線用復(fù)合化，耐張串用瓷、玻璃”的設(shè)計(jì)理念，可提高輸電線路耐張串耐污閃能力，降低維護(hù)成本。該項(xiàng)目拓展了復(fù)合絕緣子的使用范圍，研制的成果可為輸電線路設(shè)計(jì)提供更廣泛的設(shè)計(jì)選擇，尤其是為交直流特高壓耐張串的選型上提供了設(shè)計(jì)及選型依據(jù)，可等效替代目前架空線路耐張串上使用的瓷或玻璃絕緣子，節(jié)省輸電線路的建設(shè)投資，提高輸電線路運(yùn)行的安全性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的再一結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的再二結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
[0019]實(shí)施例1
如圖1所示的一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，包括芯棒、護(hù)套、若干直徑相等的大傘裙及若干直徑相等的小傘裙，所述大傘裙I與小傘裙2交替排列在所述護(hù)套外表層上，該大傘裙I與小傘裙2均為左右對(duì)稱式傘形結(jié)構(gòu)。在該護(hù)套外表層上設(shè)有棱裙3,該棱褶3為若干個(gè)更小的傘伸出的傘裙的組合。[0020]護(hù)套直徑d3為53 mm,芯棒直徑d4為40mm，則護(hù)套厚度為6.5mm,大傘裙直徑(I1為175mm,小傘裙直徑d2為145 mm,傘間距L1為70mm,最小傘間距L2為35 mm,大傘裙的傘伸出L3S 61mm，小傘裙的傘伸出L4S 46mm，上傘傾角Θ i與下傘傾角θ2均為92.7°，傘根部倒角半徑R為8mm;大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角03均為5.3°，棱褶的傘裙直徑d5為61mm，大傘裙I的傘裙根部厚度h為8.72 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為4.75mm ；相應(yīng)該棱褶的傘伸出為4 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度L5為195 mm。
[0021]本傘形首先可以滿足超特高壓線路的爬距比要求，達(dá)到相應(yīng)電壓等級(jí)下要求的爬電距離。通過(guò)ANSYS電場(chǎng)仿真分析研究結(jié)果驗(yàn)證，本傘形可以優(yōu)化復(fù)合絕緣子上各個(gè)傘裙的電場(chǎng)分布情況，避免在傘套附近出現(xiàn)高電位差的點(diǎn)。同時(shí)傘形結(jié)構(gòu)有利于提高耐張復(fù)合絕緣子的自潔能力，降低使用中實(shí)際的污穢度，提高輸電線路耐張串的耐污閃能力。相對(duì)較小的傘直徑和相對(duì)較厚的傘根部厚度提高傘裙在自然風(fēng)場(chǎng)中的受力情況，也可以避免安裝施工、踩踏對(duì)傘裙造成的破壞。中間空出的棱褶有利于線路施工中的踩踏行走，增加一定的爬電距離，而且兼具防滑、耐磨的作用。
[0022]絕緣耐張串是水平安裝的，這不同于懸垂串，由此而引起的絕緣子電場(chǎng)分布特性、積污特性、覆冰特性、風(fēng)場(chǎng)受力特性等均與懸垂串不同。所以，復(fù)合絕緣子的傘形設(shè)計(jì)，如何能既滿足輸電工程的基本要求，又滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)傘形尺寸的基本要求，同時(shí)優(yōu)化復(fù)合絕緣子附近電場(chǎng)分布、具有更高的污閃電壓、自然環(huán)境中有良好的自潔能力減少積污、覆冰狀態(tài)下性能穩(wěn)定等其它優(yōu)點(diǎn)，將這些優(yōu)點(diǎn)都有機(jī)地體現(xiàn)與一種傘形上，是本實(shí)施例的一個(gè)売點(diǎn)O
[0023]實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:護(hù)套直徑屯為45.06mm，芯棒直徑山為34.86mm,則護(hù)套厚度為5.1mm,大傘裙直徑Cl1為151.3 mm,小傘裙直徑d2為127.5 mm,傘間距L1為59.5mm，最小傘間距L2為29.75 mm，大傘裙的傘伸出L3為53.12mm，小傘裙的傘伸出L4為41.22mm,上傘傾角Θ i與下傘傾角θ2均為78.8°，傘根部倒角半徑R為6.8mm。大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角θ3均為4.5°，大傘裙I的傘裙根部厚度h為7.41 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為4.04mm ;棱褶的傘裙直徑d5為54mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度L5為165.75mm。
[0024]實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于護(hù)套直徑屯為60.94 mm，芯棒直徑山為47.14mm,則護(hù)套厚度為6.9mm,大傘裙直徑(I1為204.7 mm,小傘裙直徑d2為172.5 mm,傘間距L1為80.5mm，最小傘間距L2為40.25 mm，大傘裙的傘伸出L3為71.88mm，小傘裙的傘伸出L4為55.78mm，上傘傾角Θ i與下傘傾角θ2均為106.6°，傘根部倒角半徑R為9.2 mm。大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角θ3均為6.1° ,大傘裙I的傘裙根部厚度h為10.03 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為5.46mm ;棱褶的傘裙直徑d5為65mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度L5為224.25mmD
[0025]實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于護(hù)套直徑屯為63 mm，芯棒直徑山為50臟，則護(hù)套厚度為6.5mm ;大傘裙直徑(I1為191mm,小傘裙直徑d2為163 mm,傘間距L1為70mm,最小傘間距L2為35 mm,大傘裙的傘伸出L3為64臟，小傘裙的傘伸出L4為50mm，上傘傾角Θ:與下傘傾角92均為92.7°，傘根部倒角半徑R為8mm ;大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角03均為5.3°，大傘裙I的傘裙根部厚度h為8.86 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為4.75mm ；棱褶的傘裙直徑d5為72mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度L5為184.15mm。
[0026]實(shí)施例5
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于護(hù)套直徑d3為43mm，芯棒直徑d4為30mm ;則護(hù)套厚度為6.5mm,大傘裙直徑(I1為163mm,小傘裙直徑d2為135mm,傘間距L1為70mm,最小傘間距L2為35mm，大傘裙的傘伸出L3為60mm，小傘裙的傘伸出L4為46mm，上傘傾角Θ:與下傘傾角92均為92.7°，傘根部倒角半徑R為8mm ;大傘裙I與小傘裙2的傘裙夾角03均為5.3°，大傘裙I的傘裙根部厚度h為8.48 mm,大傘裙I的傘裙邊緣厚度t2為4.75mm ；棱褶的傘裙直徑d5為50mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度L5為212.42 mm。
[0027]
本發(fā)明復(fù)合絕緣子的傘形，是兩大一小傘加棱褶的組合，如圖1至圖4所示，該組合的方式的多樣性，均可以滿足絕大多數(shù)超特高壓輸電線路對(duì)于爬電距離的基本要求。此發(fā)明主要用于等效替換目前架空線路耐張串中使用瓷或玻璃絕緣子。
[0028]傘形尺寸完全滿足IEC/TS 60815-3《污穢條件下高壓絕緣子的選擇和尺寸確定——第3部分:交流系統(tǒng)用聚合物絕緣子》中“外形參數(shù)的核對(duì)”的七項(xiàng)基本要求，并處于“無(wú)偏差”的推薦范圍內(nèi)；
根據(jù)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)提供的設(shè)計(jì)參考，本傘形尺寸也能夠與絕大多數(shù)的研究結(jié)果吻合，使復(fù)合絕緣子具有了良好的電氣特性、積污特性。
[0029]鑒于耐張串的安裝方式，本傘形采用了對(duì)稱的形式，而不同于懸垂串通常采用的傾斜傘的形式。筆者采用了 ANSYS雙向流固耦合仿真分析的方法，對(duì)比驗(yàn)證了傾斜的、垂直的、對(duì)稱的傘形的積污特性，結(jié)果顯示，對(duì)稱的傘形在自然環(huán)境中具有更好的積污效果和自潔能力。
[0030]對(duì)稱傘的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在相同的傘夾角下，相對(duì)傾斜傘或垂直傘來(lái)講更薄，SP在相同的傘根部厚度的情況下，對(duì)稱傘比傾斜傘或垂直傘的傘夾角要小。這樣的設(shè)計(jì)可以在滿足必要的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受檢修工人的踩踏而不會(huì)損壞；同時(shí)，這樣的設(shè)計(jì)可以有效抵御自然環(huán)境中的強(qiáng)風(fēng)天氣，防止傘裙損壞而影響復(fù)合絕緣子的整體電氣性能。
[0031]相比較于市場(chǎng)上已有的復(fù)合絕緣子傘形，本發(fā)明在滿足基本要求和優(yōu)化電氣、力學(xué)性能的同時(shí)，可以顯著減少用膠量，提高經(jīng)濟(jì)效益。獨(dú)創(chuàng)的棱褶結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)便于工作人員巡檢耐張絕緣子，具有耐踩踏、防滑、抗磨的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，包括芯棒、護(hù)套、若干直徑相等的大傘裙及若干直徑相等的小傘裙，所述大傘裙與小傘裙交替排列在所述護(hù)套外表層上，其特征在于:所述護(hù)套的外表層上設(shè)有若干個(gè)更小的傘伸出的棱褶。
2.如權(quán)利要求1所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙與小傘裙均為左右對(duì)稱式傘形結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙直徑為148.75?201.25 mm，小傘裙直徑為123.25?166.75 mm，傘間距為59.5?80.5mm，最小傘間距為29.75?40.25 mm，大傘裙的傘伸出為53.12?71.88mm，小傘裙的傘伸出為41.22?55.78mm，上傘傾角與下傘傾角均為78.8°?106.6°，傘根部倒角半徑為6.8?9.2 mm ;棱裙的傘伸出為3?5 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為165.75?224.25 mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙與小傘裙的傘裙夾角均為4.5°?6.1° ,大傘裙的傘裙根部厚度為7.41?10.03 mm,大傘裙的傘裙邊緣厚度為4.04?5.46mm。
5.如權(quán)利要求1或2所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述護(hù)套的厚度為5.1?6.9 mm。
6.如權(quán)利要求3所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙直徑為175 mm,小傘裙直徑為145 mm,傘間距為70 mm,最小傘間距為35 mm,大傘裙的傘伸出為61 mm,小傘裙的傘伸出為46 mm,上傘傾角與下傘傾角均為92.7° ,傘根部倒角半徑為8mm ;棱裙的傘伸出為4 mm ;該傘形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為195 mm。
7.如權(quán)利要求4所述超特高壓耐張復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述大傘裙與小傘裙的傘裙夾角為5.3° ,大傘裙傘裙根部厚度為8.72mm,大傘裙傘裙邊緣厚度為4.75mm,護(hù)套的厚度為6.5mm。
【文檔編號(hào)】H01B17/38GK103545057SQ201310515088
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】李啟源 申請(qǐng)人:新疆新能天寧電工絕緣材料有限公司