線路用復合柔性阻尼絕緣子的制作方法

專利名稱：線路用復合柔性阻尼絕緣子的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種高壓輸電線路用的絕緣裝置，特別涉及輸電線路絕緣子，用作輸電線路相間間隔棒的復合材料柔性阻尼絕緣裝置。
背景技術：
20世紀80年代中后期，國內開始研發應用線路復合絕緣子，1986年北京供電局和天津電カ局分別試用清華大學研制的35kV復合絕緣子；其后線路復合絕緣子經歷了逐步成熟、日益完善的過程；時至今日中國線路復合絕緣子已達到國際領先水平，為治理電網大面積污閃立下汗馬功勞。然而在復合絕緣子地位日益提高、被普遍認可、廣泛應用的背景下，近年來復合絕緣子卻出現或導致了ー些不同以往的線路故障，基本原因就是適宜承受靜態拉伸載荷、且按照承受靜態拉伸載荷設計的剛性復合絕緣子被過于大膽地用于承受彎 曲和扭轉載荷、且(或)在惡劣氣象環境條件下經常性承受交變/沖擊機械載荷。隨著近年來極端惡劣氣候的頻繁出現以及緊湊型線路的批量建設投運，因承受彎曲/扭轉載荷以及交變/沖擊載荷導致的剛性復合絕緣子及金具故障已呈現上升趨勢，在今后較長一段時期內值得重點關注。I、剛性線路復合絕緣子普通的線路復合絕緣子為剛性結構，中心為剛性的玻璃纖維增強樹脂芯棒，外部包裹硅橡膠傘裙和護套。由于芯棒的玻璃纖維絲沿軸向排列，因此復合絕緣子耐受拉力的能力大大優于耐受壓力、彎力、和扭カ的能力。( I) V串剛性復合絕緣子一般情況下，復合絕緣子用作懸垂絕緣子，能夠發揮其最大優勢——即承受拉力，經過長期和大批量的應用，剛性復合絕緣子用作懸垂絕緣子被證明是成功的、安全的。但當復合絕緣子用作線路的V串絕緣子時，除了在無風狀態下承受拉カ外，在風力、特別是垂直線路的風力作用下，絕緣子常常要承受壓カ和彎矩，而這種受カ并非剛性復合絕緣子的強項，在長期存在的拉-壓(彎)交變應カ下導致的疲勞斷裂是剛性芯棒不能承受的。事故原因均為大風造成導線風偏，造成V串復合絕緣子中處于下風向的絕緣子由承受拉カ變為承受壓力，絕緣子導線端或鉄塔端碗頭中的鎖緊銷被復合絕緣子球頭反復擠壓變形，失去限位功能，造成V型絕緣子球頭從碗頭中脫出，導致掉串。與復合絕緣子的典型故障形式——脆斷相比，剛性的V串復合絕緣子斷串是ー種新的復合絕緣子機械故障形式，是復合絕緣子承受拉-壓(彎)交變應カ導致的芯棒疲勞斷裂。V串在風カ下產生的拉-壓(彎)交變應カ是導致這種故障形式的主要原因，近年來緊湊型線路V串復合絕緣子上下端鎖緊銷受壓變形、球頭脫出均為受到這種壓力所致。隨著運行單位封堵V串復合絕緣子上下碗頭出ロ措施的應用，這種壓カ及拉-壓(彎)交變應カ必然完全由中間的復合絕緣子承受，有可能導致緊湊型線路V串復合絕緣子疲勞斷裂故障相對更加突出。對于由盤形懸式瓷/玻璃絕緣子組成的鏈式V串結構是不會產生這種壓力及拉-壓(彎)交變應カ的，只有復合絕緣子這種相對剛性的V串絕緣子才能產生上述壓カ，即拉壓交變應カ是復合絕緣子V串必然存在的問題一或者球頭脫出或者芯棒斷裂一遲早可能發生。普通的剛性復合絕緣子耐拉而不耐壓(彎)，使V串復合絕緣子在緊湊型線路的長期運行中經常性承受壓カ和彎矩是不明智的。(2)懸垂剛性復合絕緣子(a)懸垂復合絕緣子球頭掛環斷裂2007年3月至2010年12月，華北電網有限公司500kV架空輸電線路先后發生7次絕緣子球頭掛環斷裂故障，涉及直屬運行單位北京超高壓公司、大同超高壓供電公司、張家口供電公司和西電東送重要通道500kV托源三線、源安一、ニ線、沙昌一、ニ線(含南昌ー線)以及大房三線，其中2010年6月19日和12月31日，500kV南昌ー線和大房三線先后發生球頭掛環斷裂故障，導線落地，嚴重威脅500kV主網安全運行。球頭掛環斷裂故障塔多位于大檔距、大高差及大風運行環境，部分絕緣子為雙串結構，部分桿塔為直線兼角塔，因此絕緣子及其連接金具的組合普遍存在桿塔兩側或多側 受カ不平衡現象。絕緣子及其連接金具的組合在設計上是按承受拉伸載荷考慮的，但上述相對特殊的運行環境使球頭掛環因受カ不平衡而長期承受交變的彎曲載荷，最終導致球頭掛環疲勞斷裂，這是懸垂絕緣子球頭掛環頻繁斷裂的主要原因。以2010年12月31日500kV大房三線337#塔球頭掛環斷裂為例做具體分析337#塔位于張家ロ市蔚縣的高海抜山區，是典型的微地型、微氣象區。337#塔兩側的檔距差異導致球頭環上側的UB掛板順線路方向受カ不均，與掛點之間形成卡滯，不能實現在垂直線路方向上自由轉動的設計初衷；而UB掛板下的球頭環雖然可在順線方向上自由轉動，但在垂直線路方向上的自由轉動角度則有限，在垂直線路方向上風載荷作用下，球頭環長期承受交變彎曲應力，最終導致疲勞斷裂。(b)懸垂絕緣子的雙串受カ平衡問題球頭掛環斷裂事故頻繁發生，對電網安全穩定運行構成了嚴重威脅，尤其是單串絕緣子在球頭掛環斷裂后往往造成導線落地的嚴重后果，對供電安全影響很大，搶修恢復工作量和工作難度大大增加，因此《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》、《華北電網有限公司防止500kV架空輸電線路球頭掛環斷裂故障措施》均提出類似要求對于重要交叉跨越、山區微氣象微地形區段，特別是大檔距、大高差等區域的直線串應采用雙串結構。雖然單串絕緣子改雙串絕緣子作為保證特殊區域線路安全的ー項重要措施，然而大檔距、大高差、微地形、微氣象等惡劣運行環境的雙串絕緣子受檔距、高差等因素影響，易出現受力不平衡問題，絕緣子和金具易出現承受彎曲載荷和交變應カ的情況，更易導致掉串故障。2007年以來，華北公司運維的500kV輸電線路發生多起球頭掛環斷裂故障(I) 2007年3月31日，大同超高壓供電公司托源三線301#左相雙串絕緣子的大號側玻璃絕緣子串球頭掛環斷裂；(2) 2007年6月20日，北京超高壓公司沙昌ー線#305塔中相雙串絕緣子的大號側復合絕緣子球頭掛環斷裂；(3) 2007年10月7日，500kV沙昌ニ線跳閘，重合不成，特巡人員發現#95直線塔右導線落地；(4) 2007年11月I日，大同超高壓供電公司源安二線158#右相雙串絕緣子的小號側玻璃絕緣子串球頭掛環斷裂；(5)2008年12月3日，大同超高壓供電公司500kV源安一線179#塔發生掉串，右邊相(A相)雙串絕緣子的大號側玻璃絕緣子串球頭掛環斷裂；(6)2010年7月19日，北京超高壓500kV南昌ー線75號左相(C相)掛點絕緣子球頭掛環斷裂，導線及絕緣子掉落于地；(7) 2010年12月31日，大同超高壓供電公司500kV大房三線337#下相(C相)上掛點球頭掛環斷裂，造成合成絕緣子串(單串)墜落。7起球頭掛環斷裂故障中，雙串絕緣子中斷單串的情況占5起，占比70%以上，凸顯單串改雙串技術仍然存在諸多不完善之處，一定程度上影響到懸垂絕緣子防掉串技術政策實施及改造效果。(C)懸垂復合絕緣子均壓環脫落自2009年開始，唐山供電公司220kV曹農一二線絕緣子出現嚴重的懸垂復合絕緣子均壓環脫落故障。2009年12月進行了集中處理，但周期巡視時發現全線范圍內又不斷有均壓環脫落故障發生，包括已處理過的均壓環。截至2011年I月停電處理前，共計65基桿塔存在均壓環脫落現象，占桿塔總數的57. 5% ;同時防震錘移位、損壞現象嚴重，達43處。均壓環脫落故障主要分兩種一為均壓環支架斷裂，環體掉落；ニ為均壓環緊固螺栓脫落，均壓環整體掉落。防振錘缺陷主要是防振錘移位、甚至串桿，如曹農ー線50號小號側上相防振錘缺失，而49號大號側上相防振錘多出一個,應為50號防振錘沿線振動移位至49號。曹農雙線位于唐山南部沿海地區，線徑周圍無高大建筑物、樹木等物體。導線經常性受到垂直線路方向的海風作用，當風對導線的作用頻率與導線振動固有頻率一致吋，導線發生振動。長期的振動造成了均壓環機械性能劣化，特別是均壓環支架作為均壓環的主要承力部件，其機械性能下降更為嚴重，直至發生斷裂；而均壓環與絕緣子連接部位的緊固螺栓松動導致均壓環脫落也是導線長期振動的結果。雖然曹農雙線均壓環故障與彎曲、扭轉載荷無關，但屬于交變載荷(機械振動)的作用結果。(3)耐張剛性復合絕緣子剛性復合絕緣子用作線路耐張串長期存在一定的爭議，爭議焦點是耐張絕緣子在運行中是否將承受足以導致剛性復合絕緣子破壞的扭轉載荷。2、剛性復合相間間隔棒近年來，輸電線路的舞動已成為電カ系統架空輸電線路的主要故障形式之一，舞動不僅涉及緊湊型線路，也涉及常規線路、同塔雙回線路；不僅涉及三角排列的導線形式，也涉及水平排列和垂直排列的導線形式。在現有技術中，用于抑制線路舞動的主要措施和產品主要包括剛性復合相間間隔棒和分節式相間間隔棒等，然而這些產品在應用中均存在一定的缺點或局限性，其中剛性復合相間間隔棒，其芯棒為剛性的玻璃纖維增強環氧樹脂芯棒，是承受機械力的主要部分。剛性復合相間間隔棒的缺點是(1)由于導線弧垂及桿塔高差的存在，對于三角排列或垂直排列的導線結構，上下相導線間距不是固定值，因此相間間隔棒需逐支定長制造，制造和應用不便。而且，相間距離的測量誤差和相間間隔棒的生產誤差常常使安裝時相間間隔棒和相間距離難以完全匹配，造成一定安裝難度。(2)由于剛性相間間隔棒的長度較長，如500kV同塔雙回線的垂直排列的導線相間間隔棒長度達到12m左右，因此不利于運輸和安裝。(3)由于剛性復合相間間隔棒在長期運行中不斷承受拉カ和壓力，這種拉ー壓(彎)交變應カ可能導致剛性復合相間間隔棒疲勞斷裂。(4)由于導線之間相互靠近時可對剛性相間間隔棒產生擠壓力，因此一般要求相間間隔棒的芯棒較粗(如Φ30πιπι)，相間間隔棒重量較大，安裝相對不便且對導線產生一定的額外機械荷載。分節式相間間隔棒，由兩節或兩節以上的剛性相間間隔棒(復合相間間隔棒)組 成，每節相間間隔棒首尾通過金具鉸接，可以多方向轉動。分節式柔性相間間隔棒的缺點是，連接金具數量增多，減小了有效的絕緣距離；由于每節相間間隔棒仍然是剛性結構，其芯棒直徑大，重量仍然較大，而且連接金具的増加也在一定程度上増大了相間間隔棒的重量。上述對剛性的V串復合絕緣子、復合相間間隔棒、懸垂復合絕緣子、耐張復合絕緣子及其配套連接金具的故障(及可能發生的故障)分析表明長期承受彎曲或扭轉載荷、特別是交變的彎曲或扭轉載荷是導致剛性復合絕緣子及其配套連接金具損傷或斷裂的主要原因。其中線路絕緣子及其配套連接金具是按承受拉伸載荷設計的，彎曲載荷或扭轉載荷不是其機械性能的強項，也不是設計所考慮的范圍；而交變應カ可對剛性的絕緣子和剛性的金具產生較大的機械沖擊，更易導致機械疲勞破壞。
發明內容為了克服現有技術的缺點，本實用新型提供ー種線路用復合柔性阻尼絕緣子，它 結構簡單，重量輕，抗拉，抗壓，抗彎曲，抗扭轉，抗機械疲勞破壞。本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是棒體的兩端分別固定左、右連接接頭和左、右均壓環，左、右均壓環之間的棒體上均布傘裙，所述的傘裙上均布6-10個徑向的開槽，所述相鄰傘裙上的開槽軸向錯開。所述的傘裙上均布6-10個圓孔或橢圓孔。所述的棒體由柔性阻尼弾性芯和柔性阻尼弾性芯護套組成，柔性阻尼弾性芯護套包裹在柔性阻尼弾性芯外，并與之成為一體。所述柔性阻尼弾性芯的材料為纖維增強型樹脂或纖維絲束。所述柔性阻尼弾性芯護套和傘裙的材料為具有優良絕緣和耐老化特性的高分子塑料或橡膠。所述的橡膠為有機氟橡膠、有機硅橡膠類或氟硅橡膠。本實用新型具有下列技術優點(I)在基本電氣、機械性能上，復合柔性和阻尼絕緣裝置與剛性復合絕緣子保持一致，特別是具有不低于剛性復合絕緣子的耐受拉伸載荷性能；(2)本實用新型的絕緣元件是柔性的棒狀體或繩狀體，該柔性棒狀體或繩狀體在具備足夠高的電氣性能和拉伸破壞強度基礎上，還能夠在反復彎曲、卷繞和扭轉后不產生任何損傷，即與剛性復合絕緣子相比，本實用新型具有可自然卸載壓縮載荷、彎曲載荷、扭轉載荷的特點。上述特點能夠有效解決剛性復合絕緣子所導致或可能導致的一系列彎曲、扭轉損傷/破壞問題；(3 )本實用新型的絕緣元件在施加從1%至50%額定機械破壞負荷時，可產生O. 5% 10%的彈性形變，利用該彈性性能可吸收交變載荷在剛性絕緣子和剛性金具上產生的機械沖擊能量(吸收能量=沖擊カX彈性變形量)，利用該特性可有效避免或減緩交變載荷導致的絕緣子及金具的機械疲勞損傷或斷裂。上述交變載荷可以是交變彎曲載荷、交變扭轉載荷，也可是交變拉伸載荷，只要這種交變載荷是通過絕緣子進行傳遞的，那么笨發明均可利用其弾性形變吸收這種沖擊能量；(4)結構簡單，重量輕絕緣性能強；(5)、由于能卷繞，儲存、運輸、安裝方便。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進ー步說明。圖I為本實用新型示意圖；[0035]圖2為本實用新型圖I中的A-A剖視圖第一實施例；圖3為本實用新型圖I中的A-A剖視圖第二實施例；圖4為本實用新型圖I中的A-A剖視圖第三實施例。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。棒體4的兩端分別固定左、右連接接頭1、6和左、右均壓環2、5，左、右均壓環2、5之間的棒體4上均布傘裙3，所述的傘裙3上均布6-10個徑向的開槽7，所述相鄰傘裙3上的開槽7軸向錯開。在不減小爬電距離的前提下，可大大減輕重量。如

圖1、2所示。 所述的傘裙3上均布6個圓孔10，如圖3所示；或均布8個橢圓孔11，在不減小爬電距離的前提下，可大大減輕重量。如圖4所示。所述的棒體4由柔性阻尼弾性芯9和柔性阻尼弾性芯護套8組成，柔性阻尼弾性芯護套8包裹在柔性阻尼弾性芯9タト，并與之成為一體。所述柔性阻尼弾性芯9的材料為纖維增強型樹脂或纖維絲束。如圖2-4所示，所述的左、右連接接頭1、6可以由金屬材料制成，也可以由制成柔性阻尼弾性芯的有機復合材料制成，也可以和柔性阻尼弾性芯一體形成。左、右連接接頭I、6可為壓接的環式連接金具，或帶槽的環式連接金具，并使用U形環、球頭掛環與子導線間隔棒球窩形成連接，球頭掛環的自由旋轉結構以及環與環之間的自由連接方式保證復合材料柔性阻尼絕緣裝置可以自由旋轉和擺動。柔性阻尼弾性芯9及連接金具的抗拉強度不小于IOOkN,在架空輸電線路導線存在舞動趨勢時，使復合材料柔性和阻尼絕緣裝置通過拉カ牽扯和弾性吸能抑制導線舞動。本實用新型采用了有機復合材料作為棒體，因此重量輕，且棒體為柔性和具有阻尼彈性的材料，所以復合材料柔性和阻尼絕緣裝置可以彎曲、卷繞、扭轉、利用阻尼特性(彈性)吸收沖擊機械能量，因此本實施例的復合材料柔性和阻尼絕緣裝置可以生產制造成為任意長度，方便運輸和安裝，適于與高壓、超高壓、特高壓等各電壓等級輸電線路不同相間距離的防舞動的要求，可作為治理高山大嶺等運行環境惡劣區域架空線路絕緣子和金具的彎曲/扭轉破壞，以及交變/沖擊載荷下機械疲勞破壞的重要措施。本實用新型中應用了具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.ー種線路用復合柔性阻尼絕緣子，其特征在于棒體(4)的兩端分別固定左、右連接接頭(1、6)和左、右均壓環(2、5)，左、右均壓環(2、5)之間的棒體(4)上均布傘裙(3)，所述的傘裙(3)上均布6-10個徑向的開槽(7)，所述相鄰傘裙(3)上的開槽(7)軸向錯開。
2.根據權利要求I所述的線路用復合柔性阻尼絕緣子，其特征在于所述的傘裙(3)上均布6-10個圓孔(10)或橢圓孔(11)。
3.根據權利要求I所述的線路用復合柔性阻尼絕緣子，其特征在于所述的棒體(4)由柔性阻尼弾性芯(9)和柔性阻尼弾性芯護套(8)組成，柔性阻尼弾性芯護套(8)包裹在柔性阻尼弾性芯(9)タト，并與之成為一體。
4.根據權利要求3所述的線路用復合柔性阻尼絕緣子，其特征在于所述柔性阻尼彈性芯(9)的材料為纖維增強型樹脂或纖維絲束。
5.根據權利要求3所述的線路用復合柔性阻尼絕緣子，其特征在于所述柔性阻尼彈性芯護套(8)的材料為有機氟橡膠類或硅橡膠類材料。
6.根據權利要求I所述的線路用復合柔性阻尼絕緣子，其特征在于所述傘裙(3)的材料為具有絕緣和耐老化特性的高分子塑料或橡膠。
7.根據權利要求6所述的線路用復合柔性阻尼絕緣子，其特征在于所述的橡膠為有機氟橡膠、有機硅橡膠或氟硅橡膠。
專利摘要本實用新型涉及一種線路用復合柔性阻尼絕緣子。棒體的兩端分別固定左、右連接接頭和左、右均壓環，左、右均壓環之間的棒體上均布傘裙，所述的傘裙上均布6-10個徑向的開槽，所述相鄰傘裙上的開槽軸向錯開。它結構簡單，重量輕，抗拉，抗壓，抗彎曲，抗扭轉，抗機械疲勞破壞。
文檔編號H01B17/00GK202434270SQ20112025990
公開日2012年9月12日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者宋利強, 宋志強, 陳原 申請人:河北硅谷化工有限公司