專利名稱：多功能針式復合絕緣子的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓線路類和高壓電站電器類中的針式絕緣子。
背景技術：
電能的輸送主要通過架空輸電線路，絕緣子是架空輸電線路中最重要的組成部 分。因為傳輸電能的導線要利用絕緣子懸掛在桿塔上，導線處于高電位，桿塔處于地 電位，絕緣子在其中就擔負起雙重的任務， 一方面它要使導線和桿塔在電氣上絕緣， 另一方面使導線和桿塔在機械上相連。
絕緣子通常按用途分為線路絕緣子和電站電器絕緣子兩大類。用于架空線路的絕 緣子稱為線路類絕緣子，在電站用于支持母線或電器的絕緣子稱為電站電器類絕緣 子。線路絕緣子又可細分為針式絕緣子、懸式絕緣子和橫擔絕緣子等，電站電器絕緣 子又可細分為支柱絕緣子和套管絕緣子，而支柱絕緣子包括棒形支柱絕緣子和針式支 柱絕緣子。
傳統的針式瓷質絕緣子如圖12所示，它是由帶傘的瓷件21和伸入瓷件內的鐵腳 22組成，其結構為內膠裝，鐵腳22裝在瓷件21的內部然后用水泥膠裝。由于鐵腳 22 —直伸到瓷件21的深處，可以直接承受彎曲負荷，所以針式絕緣子的抗彎性能好。 又由于其制造工藝簡單，成本低，安裝也簡便，而且能減小桿塔高度，因此廣泛使用 在6 10kV的配電線路中。
但是，它在運行中存在著以下幾個方面的問題
1、 耐雷水平低10kV配電線路， 一般不沿全線裝設避雷線，因此如何提高10kV 架空線路的耐雷水平，已變得越來越重要了，因其為電極插入式結構，其閃絡距離比 擊穿距離大得多，屬于"可擊穿型"，在遭受雷擊時很容易在絕緣子內部產生擊穿現
象，形成導電通道，造成10kV線路跳閘或單相接地；
2、 絕緣水平低其絕緣部件主要是電瓷，薄瓷件具有很高的絕緣強度，隨著瓷
件厚度的增加，由于瓷質不均勻，瓷的絕緣強度將顯著降低，因瓷壁較厚，瓷件分成
2~3塊燒成，再用水泥膠裝在一起，因水泥的吸濕膨脹和凍結膨脹等原因易使絕緣子
破碎、無線電噪音干擾電壓升高，所以絕緣水平不高，將對配電線路的運行可靠性帶 來一系列嚴重的問題。
近年來，人們對供電的可靠性要求越來越高，突然的停電事故將給社會帶來巨大 的經濟損失。為了解決樹枝等外界物體對配電線的影響，提高供電可靠性，其中最有 5女的辦法是提高絕緣子的絕緣水平。
3、抗污閃性能差隨著經濟的發展，環境污染日趨嚴重，絕緣子的污閃事故所 造成的危害也R益嚴重。絕緣子表面受到污染和絕緣子表面的污染物被濕潤，是使絕 緣子發生污閃的兩個必備條件，針式瓷質絕緣子的傘裙采用的是深槽型結構，容易積 污，又由于瓷質是親水性材料，容易吸潮，所以其抗污閃能力差。為了提高絕緣子的 污閃電壓，國內外普遍采用了復合絕緣子。
復合絕緣子(compositeinsulator)—般由傘裙護套(housing and shed)、玻璃鋼芯棒 (FRPcore)和端部金具(end-fitting)三部分組成。其中傘裙護套一般由有機合成材 料制成，FRP芯棒一般是玻璃纖維作增強材料、環氧樹脂作基體的玻璃鋼復合材料， 端部金具一般是外表面鍍有熱鍍層的碳素鑄鋼或碳素結構鋼。
與瓷絕緣子和玻璃絕緣子相比較，復合絕緣子具有強度高、重量輕；濕閃電壓和 污閃電壓高；制造工藝簡單；運行維護簡便等優點。
目前世界上已開發和生產出各種類型的復合絕緣子，其中使用數量最多、增長速 度最快的是線路用棒形懸式復合絕緣子，它已廣泛使用在35kV及以上輸電線路中。
在10kV配電線路中，開發和生產的復合絕緣子主要是針式復合絕緣子和支柱復 合絕緣子，這兩種復合絕緣子在結構上，除了下金具與桿塔的固定方式不同之外，其 它部分幾乎完全相同。
圖13為目前大量使用的針式復合絕緣子的結構示意圖。這種針式復合絕緣子包 括玻璃纖維環氧樹脂復合材質的芯棒26，上金具24，下金具27，硅橡膠材質的傘 裙25。上金具24上有凹槽23,其形狀與園截面的導線相適配。
從圖中可見，它不過是支柱瓷質絕緣子的翻版，只是用復合材料代替了瓷，絕緣 子與桿塔的連接部分用螺桿代替了法蘭盤，此外并沒有任何改進。嚴格地說，現有的
針式復合絕緣子并不具備傳統針式絕緣子的特點，可以說只是原有支柱絕緣子的變形 而已。
綜上所述，現有針式瓷質絕緣子和針式復合絕緣子還存在著許多問題，不能適應 配電系統供電可靠性的需要。
發明內容
本實用新型的目的是針對上述現狀，旨在提供一種耐雷水平高、抗污閃能力強，
能防止絕緣配電線路雷擊斷線等的多功能針式復合絕緣子。
本實用新型目的的實現方式為，多功能針式復合絕緣子，由上附件l、絕緣本體 13和下附件3組成，絕緣本體13由內絕緣件和外絕緣件組成，內絕緣件為絕緣管8 或絕緣棒9，絕緣管8上端通過連接件10與上附件1連接，下端通過連接件6與下 附件3連接，絕緣棒9上端通過連接件10、連接件8—1與上附件1連接，下端通過 連接件6與下附件3連接，外絕緣件為傘裙護套2，傘裙護套2由護套2—1和傘裙2 一2組成，上附件1的壓緊件l一l由支承件l一2支承，壓緊件l一l、支承件1一2 設有固定導線的凹槽11，下附件3由與桿塔相連接的鐵腳3—2以及包圍在鐵腳3—2 外表面的絕緣護套3 — 1組成。
本實用新型結構科學合理，耐雷水平高、抗污閃能力強，工作可靠，能防止絕緣 配電線路雷擊斷線等問題。
圖1為本實用新型外形圖
圖2為內絕緣為絕緣管的本實用新型縱剖視圖
圖3為內絕緣為絕緣棒的本實用新型縱剖視圖
圖4為內絕緣為絕緣棒的絕緣本體縱剖視圖
圖5為上附件的縱剖視圖
圖6為上附件結構俯視圖
圖7為上附件的側視圖
圖8為下附件的縱剖視圖
圖9A為固定導線為裸導線時，本實用新型縱剖視圖
圖9B為固定導線為裸導線時，本實用新型主視圖
圖IOA為固定導線為絕緣導線時，本實用新型的縱剖視圖
圖IOB為固定導線為絕緣導線時，本實用新型主視圖
圖11為固定導線為絕緣導線時，設置放電間隙的狀態圖
圖12傳統瓷針式絕緣子的主視圖
圖13現行復合針式絕緣子的主視圖
具體實施方式
下面參照附圖，詳述本實用新型
參照圖1、 2、 3，本實用新型由由絕緣本體13、上附件1和下附件3三部分組成。
參照圖2，絕緣本體13由內絕緣件和外絕緣件組成，內絕緣件為絕緣管8，外絕 緣件為傘裙護套2。傘裙護套2由起著外絕緣作用的護套2 — 1和傘裙2—2組成。護 套2 — 1緊密覆蓋著絕緣管21 ，護套2—1外的傘裙2—2呈等電位面形狀。
上附件l的壓緊件l一l由支承件l一2支承，壓緊件l一I、支承件1—2設有固 定導線的凹槽ll。壓緊件1一1和支承件1一2用絕緣材料制成，增大了絕緣子的絕 緣距離，同時也增加了爬電距離，提高了絕緣子的絕緣水平和污閃電壓。
本實用新型的上附件1為瓷材或木材上附件，或上附件1的壓緊件l一l為木質， 支承件l一2為瓷材。壓緊件l一l和支承件l一2所用的絕緣材料采用瓷絕緣，因在 絕緣材料中，薄瓷片有很高的介電強度，而且瓷的抗壓強度比抗拉強度大得多，支承 件1一2使用瓷質材料，即可以發揮薄瓷片的高介電強度的優點，又能使瓷件承受了 壓應力，充分發揮了瓷質材料的優點。
壓緊件1一1和支承件1一2用木絕緣，因無論在干濕狀態下，木材對于沖擊電壓 都有良好的絕緣性能，在上附件1中使用木材絕緣，可以使絕緣子的沖擊放電電壓大 為提高，同時，由于上附件l的尺寸并不大，所以可以充分利用其它行業使用木材后 凍IJ下的邊角余料。
上附件1的壓緊件l一l為木質，支承件l一2為瓷材的聯合絕緣方式，可以充分 發揮木材絕緣沖擊放電電壓高的絕緣特點和瓷質絕緣抗壓強度高的力學特點。
下附件3由與桿塔相連接的鐵腳3-2以及包圍在鐵腳3—2外表面的絕緣護套3 一l組成。
參照圖3，內絕緣件為絕緣棒9，這可以簡化絕緣子的工藝過程。
參照圖2、 3，絕緣管8或絕緣棒9用環氧樹脂浸漬的玻璃纖維構成，傘裙護套2
目有機合成材料制成。絕緣管8或絕緣棒9以環氧樹脂作為基體，用玻璃纖維作為增
雖材料，可以保證絕緣子優越的機械特性。
因本針式絕緣子承受的是彎曲負荷，所以采用絕緣管8比采用絕緣棒9具有更可
靠的抗彎性能。
在絕緣本體13中，護套2—1和傘裙2—2是外絕緣件。護套2—2保護絕緣管8 或絕緣棒9不受外界氣候的影響，傘裙2—2使下雨時，絕緣子保持一部分干燥表面， 增加電極間沿絕緣子表面的泄漏距離，以提高絕緣子的濕閃電壓和污閃電壓。 護套2—1外的傘裙2—2呈等電位面形狀，這樣做的結果具有下面的優點-1、表面的電場比任何其它絕緣子的電場都要均勻，具有很好的電氣性能，而且 傘裙的局部損傷也很少影響到絕緣子的電場分布和沿著表面的放電電壓；
2、 向下傾斜度很大，增加了防雨淋的區域，并能使雨水形成水珠下落，提高了 絕緣子的濕閃電壓；
3、 爬電距離大為增加，而且降低了污物降落在絕緣子表面上的可能性，提高了 絕緣子的污閃電壓；
4、 杜絕了在傳統傘裙中經常發生的雨水或污水的橋接現象，改善了傳統傘裙間 距分布不合理的現象，防止了由于大量積雪和結冰造成的線路短路。
傘裙護套2用有機合成材料制成，減輕了絕緣子的重量，在安裝、運輸和運行過 程中不宜破碎，易于加工成復雜的絕緣結構，此外，還可以增加絕緣子表面的憎水性， 提高絕緣子的濕閃電壓和污閃電壓。
參照圖2，根據提高污閃電壓的需要，護套2 — 1和護套3 — 1的外表面各至少設 置一個金屬環7和金屬環5。在絕緣子發生污閃的過程中，隨著污層受潮后電導的增 加，污層中電流和溫度也隨著增加。由于絕緣子的結構形狀、污穢分布和受潮不均勻 等原因，絕緣子表面各處的電流密度也將不同。由于絕緣子的護套2 —和護套3 — 1 相對來說直徑很小，從而電流密度較大，泄漏電流產生的焦耳熱會使水分蒸發，所以 這些部位易形成干區，電壓降易集中于此，產生輝光放電，當條件合適時，最終形成 :沿面放電。本實用新型在護套2 — 1和護套3 — 1外表面設置了金屬環7和金屬環5， 可以改善此處的電流密度的分布，使泄漏電流產生的焦耳熱能夠均勻分布，從而提高 了絕緣子的污閃電壓。
參照圖5、 6、 7,壓緊件1一1和支承件1一2上都設有固定導線的凹槽11，其形 伏與所固定的導線相適配。與傳統的用細導線將高壓導線捆綁固定的方法相比較，這 種結構省去了捆綁導線，安裝過程方便迅速，安裝方式安全可靠。
壓緊件l一l和支承件l一2上開有穿過螺桿14的螺孔12，螺桿把壓緊件l一l 和支承件l一2連接在一起。通過這樣的連接方式，可以更可靠地實現上附件1兩部 分與導線之間的可靠結合。
參照圖8，下附件3由與桿塔相連接的鐵腳3—2以及包圍在鐵腳3—2外表面的 絕緣護套3 — 1組成。在鐵腳3—2外表面覆蓋絕緣護套3—1，延長了絕緣子的閃絡 路徑，導致了電弧容易熄滅，提高了防止絕緣導線雷擊斷線的能力。另外，絕緣子閃 絡路徑的增加，也使得絕緣子的污閃電壓得以提高。
參照圖2、 8，鐵腳3—2與絕緣管8的金屬連接部分6按照等位面形狀來制造，
然后傘裙2—2的形狀也與之相配合，制作為等電位形狀。這樣做有以下優點表面 的電場比任何其它絕緣子的電場都要均勻，具有很好的電氣性能，而且傘裙的局部損 傷也很少影響到絕緣子的電場分布和沿著表面的放電電壓；向下傾斜度很大，增加了 防雨淋的區域，并能使雨水形成水珠下落，提高了絕緣子的濕閃電壓；爬電距離大為 增加，而且降低了污物降落在絕緣子表面上的可能性，提高了絕緣子的污閃電壓；杜 絕了在傳統傘裙中經常發生的雨水或污水的橋接現象，改善了傳統傘裙間距分布不合 理的現象，防止了由于大量積雪和結冰造成的線路短路。
參照圖9A、 9B，如果凹槽11中固定的是裸導線16，凹槽中的裸導線I6外表面 設一段與導線同軸的絕緣套16—1。這不僅增大了絕緣子的絕緣距離，提高了絕緣子 的絕緣強度，而且還增加了絕緣子的爬電距離，使得絕緣子的沿面放電只能從絕緣套 16 — 1的邊緣處發生，從而提高了絕緣子的閃絡電壓。
參照圖10A、 IOB，如果凹槽11中固定的是絕緣導線17，如果凹槽ll中固定的 是絕緣導線17，凹槽11中的絕緣導線17外表面設一段與導線同軸的金屬套4。這是 因為雷擊時電弧對絕緣導線的損壞，幾乎都發生在絕緣導線與絕緣子的固定點上或者 在該固定點附近。金屬套4的存在，可以消除上述現象的發生。而且在雷電感應過電 壓時，金屬套4的存在可以減小絕緣子附近絕緣導線中絕緣層兩端的過電壓，消除這 殺絕緣層被擊穿的可能性。另一方面，既使絕緣層被擊穿進而引起絕緣子閃絡時，持 續的工頻短路電流會轉移到金屬套4上燃燒，從而保護了導線免于燒斷。
參照圖11,在鐵腳3—2處設置一個金屬支撐件20，外接一段呈彎曲狀的絕緣導 線18，絕緣導線18外表面有金屬環19，絕緣導線18 —端與金屬支撐件20相接，另 一端用絕緣材料18—2封住端口，在該端口處設置一個金屬件18 — 1，金屬件18 — 1 與金屬套4共同組成一個放電間隙。絕緣導線18用絕緣材料18—2封住端口，可不 使金屬導線外露。絕緣導線18根據熄滅電弧的需要彎曲成不同形狀，絕緣材料18— 2采用有機合成絕緣材料。金屬件18—l與金屬套4共同組成一個放電間隙，此放電 (Q隙的雷電沖擊放電電壓比針式復合絕緣子要低，當雷電過電壓作用在配電線路時， W隙將先于絕緣子動作，從而保護了絕緣子，并且給雷電流以出路。絕緣導線18的 存在，使配電線路的閃絡路徑得以延長，導致電弧容易熄滅。同時絕緣導線18的外 襲面設置多個金屬環19，又將電弧從長弧變為短弧，更加速了電弧的熄滅，這對于 歐止污閃的發生以及防止絕緣導線雷擊斷線都是十分重要的措施。
權利要求1、多功能針式復合絕緣子，其特征在于由上附件(1)、絕緣本體(13)和下附件(3)組成，絕緣本體(13)由內絕緣件和外絕緣件組成，內絕緣件為絕緣管(8)或絕緣棒(9)，絕緣管(8)上端通過連接件(10)與上附件(1)連接，下端通過連接件(6)與下附件(3)連接，絕緣棒(9)上端通過連接件(10)、連接件(8-1)與上附件(1)連接，下端通過連接件(6)與下附件(3)連接，外絕緣件為傘裙護套(2)，傘裙護套(2)由護套(2-1)和傘裙(2-2)組成，上附件(1)的壓緊件(1-1)由支承件(1-2)支承，壓緊件(1-1)、支承件(1-2)設有固定導線的凹槽(11)，下附件(3)由與桿塔相連接的鐵腳(3-2)以及包圍在鐵腳(3-2)外表面的絕緣護套(3-1)組成。
2、 根據權利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于絕緣管(8)、絕 緣棒(9)用環氧樹脂浸漬的玻璃纖維構成，傘裙護套(2)用有機合成材料制成。
3、 根據權利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于護套(2—1)外 的傘裙(2—2)呈等電位面形狀。
4、 根據權利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于護套(2—1)和 護套(3 — 1)的外表面各至少設置一個金屬環(7)和金屬環(5)。
5、 根據權利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于壓緊件(l一l) 和支承件(1—2)上開有穿過螺桿(14)的螺孔(12)。
6、 根據權利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于上附件(1)為瓷 材或木材上附件，或上附件(1)的壓緊件(l一l)為木質，支承件(l一2)為瓷材。
7、 根據權利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于凹槽(11)中的 裸導線(16)外表面設一段與導線同軸的絕緣套(16—1)。
8、 根據權利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于凹槽(11)中的 絕緣導線(17)外表面設一段與導線同軸的金屬套(4)。
9、 根據權利要求1所述的多功能針式復合絕緣子，其特征在于在鐵腳(3—2) 處設置一個金屬支撐件(20)，外接一段呈彎曲狀的絕緣導線(18)，絕緣導線(18) 外表面有金屬環(19),絕緣導線(18) —端與金屬支撐件(20)相接，另一端用絕 緣材料(18—2)封住端口，在該端口處設置一個金屬件(18—1)，金屬件(18—1) 與金屬套(4)共同組成一個放電間隙。
專利摘要多功能針式復合絕緣子，涉及一種高壓線路類和高壓電站電器類中的針式絕緣子。由上附件、絕緣本體和下附件組成，絕緣本體由內絕緣件和外絕緣件組成，內絕緣件為絕緣管或絕緣棒，絕緣管或絕緣棒上端、下端通過連接件與上、下附件連接。外絕緣件為傘裙護套，傘裙護套由護套和傘裙組成。上附件由壓緊件和支承件組成，壓緊件和支承件設有固定導線的凹槽，下附件由與桿塔相連接的鐵腳以及包圍在鐵腳外表面的絕緣護套組成。本實用新型結構科學合理，耐雷水平高、抗污閃能力強，工作可靠，能防止絕緣配電線路雷擊斷線等問題。
文檔編號H01B17/20GK201069685SQ20072008635
公開日2008年6月4日 申請日期2007年8月8日 優先權日2007年8月8日
發明者張德賽 申請人:武漢市德賽電力設備有限公司