專利名稱:復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制方法及復(fù)合絕緣子的制作方法
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：
，具體是一種復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制的方法及應(yīng)用于各電壓等級的復(fù)合絕緣子，特別是超高壓和特高壓的長串復(fù)合絕緣子。
背景技術(shù)：
復(fù)合絕緣子以其重量輕、強(qiáng)度高、不易破碎、污閃電壓高、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)各電壓等級輸電線路緣子因?yàn)橹挥猩稀⑾聝啥擞薪饘俣祟^，并且尺寸不大，它們和中間絕緣體(即芯棒)一起構(gòu)成的主電容遠(yuǎn)小于瓷或玻璃絕緣子串的主電容，因此復(fù)合絕緣子的電場分布極不均勻，而且隨著電壓等級的提高，電壓分布的非線性更加嚴(yán)重。復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)必須嚴(yán)格控制，以便達(dá)到防止電暈的目的，對于延緩絕緣材料老化、抑制局部電弧發(fā)展和提高濕污電壓耐受水平具有重要的意義。
傳統(tǒng)的復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制技術(shù)包括改良設(shè)計(jì)的端部金具和廣泛使用的均壓屏蔽環(huán)。均壓屏蔽環(huán)的使用會縮短復(fù)合絕緣子的沖擊耐受電壓水平，隨著電壓等級的提高，超高壓及特高壓線路復(fù)合絕緣子的均壓環(huán)尺寸已經(jīng)越來越大，這不僅會增加桿塔的尺寸，還為工程施工和安全運(yùn)行帶來隱患。這項(xiàng)技術(shù)可以使各電壓等級的復(fù)合絕緣子減少甚至取消對額外均壓措施的要求，并可提高復(fù)合絕緣子材料的壽命和電壓耐受裕度。

發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有的復(fù)合絕緣子存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制方法，及按照本方法改進(jìn)設(shè)計(jì)的應(yīng)用于各電壓等級的復(fù)合絕緣子。
本發(fā)明復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制方法，所涉及的復(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，該方法的特征是采用高介電常數(shù)硅橡膠材料注射成型不少于5％串長的傘裙和護(hù)套，其余傘裙和護(hù)套部分采用普通硅橡膠注射成型，其中高介電常數(shù)硅橡膠材料的相對介電常數(shù)為6～40。
在典型的實(shí)施方案中，將高壓端的傘裙和護(hù)套分成多段，分別采用不同高介電常數(shù)的硅橡膠材料分段注射成型各段傘裙和護(hù)套，且使各段傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)逐段降低。
按照本發(fā)明方法制作的復(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，全串傘裙和護(hù)套中，不少于5％串長是高介電常數(shù)的傘裙和護(hù)套，其余是普通硅橡膠護(hù)套和傘裙，高介電常數(shù)的傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)為6～40。位于復(fù)合絕緣子高壓端的傘裙和護(hù)套可以包括多段采用硅橡膠混合材料注射成的傘裙和護(hù)套，每段傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)均不相同，且依次逐段降低。
本發(fā)明使用高介電常數(shù)的硅橡膠材料來制作部分復(fù)合絕緣子的護(hù)套和傘裙，會大大提高承擔(dān)電壓的絕緣距離，并緩和復(fù)合絕緣子端部的最大場強(qiáng)。當(dāng)全串使用相對介電常數(shù)為40的硅橡膠材料時，復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)可以降低46％。
本發(fā)明的研究和應(yīng)用能夠解決超特高壓線路復(fù)合絕緣子均壓環(huán)尺寸過大帶來的工程造價增加，并可進(jìn)一步提高復(fù)合絕緣子材料耐受電壓裕度、減少材料受電暈腐蝕的強(qiáng)度。
圖1為復(fù)合絕緣子護(hù)套和傘裙使用不同相對介電常數(shù)硅橡膠材料時，絕緣子串承擔(dān)相同電壓的絕緣距離百分比的變化示意圖；圖2為高壓端傘裙和護(hù)套使用高介電常數(shù)硅橡膠材料的一復(fù)合絕緣子實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
本發(fā)明涉及的復(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。常規(guī)的復(fù)合絕緣子傘裙和護(hù)套材料使用的室溫硫化硅橡膠相對介電常數(shù)為3左右。在常規(guī)硫化硅橡膠中摻雜鋁粉和鈦酸鋇粉可以提高材料的介電常數(shù)，對應(yīng)不同的摻雜體積，并控制顆粒的形狀和分布，可以得到相對介電常數(shù)達(dá)到40的新型硅橡膠材料。
為降低復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)，本發(fā)明方法采取以下步驟采用高介電常數(shù)硅橡膠材料注射成型不少于5％串長的傘裙和護(hù)套，其余傘裙和護(hù)套部分采用普通硅橡膠注射成型，其中高介電常數(shù)硅橡膠材料的相對介電常數(shù)為6～40。
圖1示出了使用高介電常數(shù)硅橡膠材料時，復(fù)合絕緣子承擔(dān)全串相同百分比電壓的絕緣距離(即占全串長百分比)的變化，從圖1中可以看出全串應(yīng)用高介電常數(shù)硅橡膠材料，緩和了復(fù)合絕緣子的電位梯度。分析表明，全串使用相對介電常數(shù)為40的新型硅橡膠材料時，復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)可以降低46％。
本發(fā)明優(yōu)選相對介電常數(shù)為10～30的高介電常數(shù)硅橡膠材料注射成型全串傘裙和護(hù)套。
在特高壓及超高壓復(fù)合絕緣子長串上，出于成本的考慮不必全串應(yīng)用高介電常數(shù)的硅橡膠材料，在全串5％串長上應(yīng)用高介電常數(shù)硅橡膠材料(相對介電常數(shù)＞6)同樣可以達(dá)到降低端部場強(qiáng)的效果。
具體實(shí)施中，將高壓端的傘裙和護(hù)套分成多段，分別采用不同高介電常數(shù)的硅橡膠材料分段注射成型各段傘裙和護(hù)套，且使各段傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)逐段降低，可以更好的改善復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)，并可以使用更少的高介電常數(shù)材料達(dá)到與全串使用高介電常數(shù)材料相同的場強(qiáng)控制效果。如圖2所示高壓端傘裙和護(hù)套使用高介電常數(shù)硅橡膠材料的復(fù)合絕緣子即為一典型實(shí)施例，其中2為芯棒，1為芯棒端部的金具，3為普通硅橡膠護(hù)套和傘裙，4、5、6分別為高介電常數(shù)的傘裙和護(hù)套，傘裙和護(hù)套4、4、6的相對介電常數(shù)逐段降低，如傘裙和護(hù)套4、5、6的相對介電常數(shù)分別為40、20、10.
本發(fā)明采用的高介電常數(shù)硅橡膠材料是添加有鋁粉和鈦酸鋇粉至少一種填充物的硅橡膠混合材料，其中，填充物含量為8～40wt％，硅橡膠含量為60～92wt％。
高介電常數(shù)硅橡膠的實(shí)現(xiàn)方法已被眾多研究者所發(fā)表。表1列出有關(guān)文獻(xiàn)公開發(fā)表的實(shí)現(xiàn)高介電常數(shù)硅橡膠的幾種填料方案。同一種顆粒形狀的填料相對介電常數(shù)與填充比是線性關(guān)系的，可以通過控制填充比來實(shí)現(xiàn)需要的介電常數(shù)，但受外絕緣要求的影響填充比例要低于40％，否則會改變硅橡膠的電導(dǎo)率。
表1實(shí)現(xiàn)高介電常數(shù)的硅橡膠填料和比例
高介電常數(shù)的硅橡膠是在普通的硅橡膠中添加無機(jī)填料，僅僅改變硅橡膠材料的相對介電常數(shù)，不影響復(fù)合絕緣子生產(chǎn)工藝。仍可以使用傳統(tǒng)的擠包護(hù)套加粘傘盤工藝或分段或一次注射成形工藝生產(chǎn)。在高壓端將傘裙和護(hù)套材料分為數(shù)段每段相對介電常數(shù)逐級降低的復(fù)合絕緣子，要使用分段成形工藝生產(chǎn)。
按照本發(fā)明方法制作的復(fù)合絕緣子與普通復(fù)合絕緣子外形無異，包括芯棒，芯棒兩端的金具及芯棒外覆蓋的傘裙和護(hù)套，其特征是全串傘裙和護(hù)套中，不少于5％串長是高介電常數(shù)的硅橡膠傘裙和護(hù)套，其余是普通硅橡膠護(hù)套和傘裙，高介電常數(shù)的傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)為6～40。
其中，高壓端的傘裙和護(hù)套可以包括多段采用硅橡膠混合材料注射成的傘裙和護(hù)套，每段傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)均不相同，且依次逐段降低。
權(quán)利要求
1.復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制方法，所述復(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，該方法的特征是包括以下步驟采用高介電常數(shù)硅橡膠材料注射成型不少于5％串長的傘裙和護(hù)套，其余傘裙和護(hù)套部分采用普通硅橡膠注射成型，其中高介電常數(shù)硅橡膠材料的相對介電常數(shù)為6～40。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制方法，其特征是將高壓端的傘裙和護(hù)套分成多段，分別采用不同高介電常數(shù)的硅橡膠材料分段注射成型各段傘裙和護(hù)套，且使各段傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)逐段降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制方法，其特征是采用相對介電常數(shù)為10～30的高介電常數(shù)硅橡膠材料注射成型全串傘裙和護(hù)套。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3的復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制方法，其特征是所述高介電常數(shù)硅橡膠材料是添加有鋁粉和鈦酸鋇粉至少一種填充物的硅橡膠混合材料，其中，填充物含量為8～40wt％，硅橡膠含量為60～92wt％。
5.一種復(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，其特征是全串傘裙和護(hù)套中，不少于5％串長是高介電常數(shù)的傘裙和護(hù)套，其余是普通硅橡膠護(hù)套和傘裙，高介電常數(shù)的傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)為6～40。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的復(fù)合絕緣子，其特征是高壓端的傘裙和護(hù)套包括多段采用硅橡膠混合材料注射成的傘裙和護(hù)套，每段傘裙和護(hù)套的相對介電常數(shù)均不相同，且依次逐段降低。
專利摘要
一種復(fù)合絕緣子端部場強(qiáng)控制方法，所述復(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，該方法的特征是采用高介電常數(shù)硅橡膠材料注射成型不少于5％串長的傘裙和護(hù)套，其余傘裙和護(hù)套部分采用普通硅橡膠注射成型，其中高介電常數(shù)硅橡膠材料的相對介電常數(shù)為6～40。本發(fā)明使用高介電常數(shù)的硅橡膠材料來制作部分復(fù)合絕緣子的護(hù)套和傘裙，會大大提高承擔(dān)電壓的絕緣距離，并緩和復(fù)合絕緣子端部的最大場強(qiáng)；本發(fā)明應(yīng)用能夠解決超特高壓線路復(fù)合絕緣子均壓環(huán)尺寸過大帶來的工程造價增加，并可進(jìn)一步提高復(fù)合絕緣子材料耐受電壓裕度、減少材料受電暈腐蝕的強(qiáng)度。
文檔編號H01B17/42GK1996510SQ200610064502
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月27日
發(fā)明者賈志東, 劉振, 王黎明, 關(guān)志成 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan