专利名称：复合绝缘子伞形结构的制作方法
技术领域：
本发明属于高电压绝缘子制造技术领域，特别涉及复合绝缘子伞形结构设计。
复合绝缘子，又称合成绝缘子、有机绝缘子、非瓷绝缘子、橡胶绝缘子、聚合物绝缘子。作为传统瓷绝缘子更新换代的产品，复合绝缘子以其优异的耐污湿性能、高比强度、耐冲击、运行维护方便以及固有的防击穿型结构等特点，80年代以来在各国电力系统得到了大量的使用。优异的耐污湿性能是多国家电力运行部门选用复合绝缘子的重要原因。复合绝缘子被用于各类中等及重污秽地区，有效防止了原来瓷绝缘子频繁发生的污闪事故，并且大大减小了污秽地区输变电设备的运行维护工作量。
除了自然界的大气污染程度及气象条件外，复合绝缘子的外绝缘性能取决于材料的憎水性及外绝缘结构设计。在环境与电气应力的共同作用下，材料的憎水性可能暂时减弱甚至完全丧失，此时伞形结构的优劣决定了复合绝缘子的外绝缘性能并影响绝缘子老化的进程。因此伞形结构是复合绝缘子设计及选用时必须考虑的关键因素。
事实上，目前复合绝缘子的设计与选用尚无类似于瓷绝缘子IEC815的国际国内标准，IEC815等标准建议了污秽地区瓷绝缘子的选用原则及外绝缘结构设计中应该满足的关键参数。而国内外关于复合绝缘子伞形结构对外绝缘性能影响的研究报道也很少。因此，电力系统用户对复合绝缘子的选用只能基于原来瓷绝缘子的运行经验。
从生产的角度来看，复合绝缘子制造工艺简单，几乎可以低成本进行多种设计，因此不同厂家产品的设计往往有很大差异。现有复合绝缘子按照伞形结构可以大致被划分为两类等径伞结构复合绝缘子与大小伞结构复合绝缘子，分别如
图1、图2所示。图3为伞裙2及护套3的局部放大示意图。首先结合各图描述复合绝缘子伞形结构的几个关键参数，定义如下伞裙直径绝缘子伞裙2的直径；伞间距绝缘子伞裙2上某点与相邻同一相对位置相同直径伞裙上对应点之间的轴向距离；伞伸出绝缘子伞裙外沿21与护套3之间的径向距离；绝缘距离绝缘子两端金具11、12之间的轴向距离；泄漏距离绝缘子两端金具11、12之间，沿所有伞裙2及护套3表面的最短距离。按照相关标准及运行经验选择与运行环境相适应的泄漏距离是污秽地区瓷绝缘子选用的主要依据。许多运行部门从复合绝缘子与瓷绝缘子相比易于老化的角度出发，考虑到憎水性完全丧失时最严重的运行条件，要求复合绝缘子具有与瓷绝缘子相近或更高的泄漏距离。
爬距系数绝缘子泄漏距离与绝缘距离之比。
除上述参数外，对于图2所示的大小伞结构的复合绝缘子还有几个特殊参数
大伞泄漏距离复合绝缘子所有大伞伞裙2沿面距离之和小伞泄漏距离复合绝缘子所有小伞伞裙4沿面距离之和；相邻伞间距复合绝缘子相邻伞裙下沿22之间的轴向距离。
目前，图1所示等径伞结构复合绝缘子的伞裙2直径一般为80毫米~200毫米。在污秽地区使用时，为了满足更高泄漏距离的要求，厂家主要通过加大伞裙直径、压缩伞间距的方法增加复合绝缘子的泄漏距离，由于所有伞裙直径相同，在大雨、融雪、溶冰等大量来水条件下，等径伞结构不利于抑制连续水膜、水流导致的伞间电弧桥接，反而可能由于严重的伞间桥接导致绝缘子整体性能的下降。
图2为大小伞绝缘子的典型结构示意图，采用一大一小的伞裙配置。现有产品大伞的伞裙2直径一般在100～200毫米，小伞伞裙4直径一般为80～150毫米，大伞伞伸出与小伞伞伸出之比一般小于1.5。对于图2绝缘子，大伞2提供的泄漏距离显然大于小伞4提供的泄漏距离。同样，为了满足运行部门对更高泄漏距离的要求，厂家往往通过加大伞裙直径，压缩伞间距的方法增大复合绝缘子的泄漏距离。由于这种结构中大伞提供了主要的泄漏距离，因此这样做的结果首先是显著增加了伞裙材料的消耗，增加了制造成本。更为重要的是，这种设计只能在一定程度上增加绝缘子的泄漏距离，提高绝缘子的耐污秽性能。当伞裙直径过大、伞间距离过小时，表面上看，泄漏距离有了很大的增加，但由于等效直径增大以及可能的桥接使得泄漏距离的利用率降低，绝缘子的雨闪或污闪性能非但没有明显增加，反而有可能饱和甚至下降。另外，在已有的设计中，由于大伞伸出与小伞伸出之比较小，大伞抑制伞间桥接、防止严重覆冰覆雪以及阻滞电弧串接的作用并不突出，需要进一步优化的设计。
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种优化的复合绝缘子伞形结构，这种伞形结构的复合绝缘子由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的两个或两个以上的小伞排列组成，其中小伞用于提供主要的泄漏距离，而大伞则起防止伞间桥接、防止严重覆冰覆雪以及阻滞电弧串接的作用。这种伞形结构的绝缘子在保证优异耐污湿性能的前提下，可以在给定的绝缘距离下实现更高的泄漏距离，并且大大降低了绝缘子伞裙材料的消耗。
本发明提出的一种复合绝缘子伞形结构，其特征在于，由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的两个或两个以上的小伞排列组成，所说的伞伸出不小于20毫米，相邻伞间距均不小于25毫米；由小伞提供的泄漏距离大于大伞提供的泄漏距离；该复合绝缘子爬距系数大于等于3.5时，大伞伞伸出与最小伞的伞伸出之比不小于1.5；若该爬距系数小于3.5时，大伞伞伸出与最小伞的伞伸出之比不小于1.8。
所说的复合绝缘子小伞的伞裙直径相等，也可以不相等。
本发明所述的复合绝缘子伞形结构可广泛用于交流110kV及以上电压等级，直流100kV及以上电压等级的棒形悬式复合绝缘子、横担复合绝缘子、支柱复合绝缘子、复合套避雷器、相间复合绝缘间隔棒等。
本发明的特点及效果本发明由小伞提供主要泄漏距离的设计思路使得合成绝缘子的等效直径明显减小，充分利用了污闪电压随等效直径减小迅速增加，并且等效直径越小污闪电压增加幅度越大的原理。从而保证了复合绝缘子在憎水性完全丧失的严酷条件下，仍然具有较高的污闪电压水平。小伞伞裙直径减小时，相邻伞间距也可以相应减少，因此能够在给定的绝缘距离内提供更高的泄漏距离。与现有等径伞结构或大小伞结构的复合绝缘子比较，相同泄漏距离下，新伞形结构的复合绝缘子由于具有更小的等效直径，提高了泄漏距离的利用率，因此提供了更高的污闪电压，并且显著降低了伞裙材料的消耗。与小伞直径有明显差别的大伞的作用在于防止伞间桥接、防止严重覆冰覆雪以及阻滞电弧串接，从而确保了该伞形结构绝缘子具有优异的耐污湿性能。
另外，由于该结构绝缘子小的等效直径，限制了流过绝缘子的泄漏电流，从而有助于延缓污秽与湿润共存条件下泄漏电流引起的伞裙护套材料老化。
附图简要说明图1为已有的等径伞结构复合绝缘子示意图。
图2为已有的大小伞结构复合绝缘子示意图。
图3为图1、图2中的伞裙2或4及护套3的局部放大示意图。
图4为本发明的复合绝缘子伞形结构实施例一示意图。
图5为本发明的复合绝缘子伞形结构实施例二示意图。
图6本发明的复合绝缘子伞形结构实施例三示意图。
图7本发明的复合绝缘子伞形结构实施例四示意图。
本发明设计出四种复合绝缘子伞形结构实施例，结合各附图详细说明如下实施例一复合绝缘子绝缘距离为5110毫米，泄漏距离18000毫米，由41个直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的3个直径相等的小伞排列组成，如图4所示。所有大伞的伞裙直径均为160毫米，所有小伞的伞裙直径均为100毫米。
该绝缘子大伞伞伸出75毫米，小伞伞伸出35毫米，相邻伞间距均不小于25毫米。小伞提供的泄漏距离占绝缘子泄漏距离的48％，大于大伞提供的30％。该绝缘子的爬距系数为3.52，其大伞伞伸出51与最小伞的伞伸出52之比为1.86，大于1.5。
该伞形结构的复合绝缘子可用于直流±500kV高压输电线路。
实施例二复合绝缘子绝缘距离为5110毫米，泄漏距离18000毫米，由41个直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的3个直径不等的小伞排列组成，如图5所示。所有大伞的伞裙直径均为140毫米。每组3个小伞中，中间1个小伞的伞裙直径为120毫米，另外2个小伞的伞裙直径为100毫米。
该绝缘子大伞伞伸出55毫米，直径120毫米的小伞伞伸出45毫米，直径100毫米的小伞伞伸出35毫米，相邻伞间距均不小于25毫米。小伞提供的泄漏距离占绝缘子泄漏距离的53％，大于大伞提供的25％。该绝缘子的爬距系数为3.52，其大伞伞伸出51与最小伞的伞伸出52之比为1.57，大于1.5。
该伞形结构的绝缘子可用于直流±500kV高压输电线路。
实施例三复合绝缘子绝缘距离为4130毫米，泄漏距离12717毫米，由22个直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的5个直径相等的小伞排列组成，如图6所示。所有大伞的伞裙直径均为150毫米，所有小伞的伞裙直径均为90毫米。
该绝缘子大伞伞伸出60毫米，小伞伞伸出30毫米，相邻伞间距均不小于25毫米。小伞提供的泄漏距离占绝缘子泄漏距离的53％，大于大伞提供30％。该绝缘子的爬距系数为3.08，其大伞伞伸出51与最小伞的伞伸出52之比为2.0，大于1.8。
该伞形结构的绝缘子可用于交流500kV高压输电线路。
实施例四复合绝缘子绝缘距离为4130毫米，泄漏距离12717毫米，由44个直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的2个直径不相等的小伞排列组成，如图7所示。所有大伞的伞裙直径均为120毫米。每组2个小伞的伞裙直径分别为100毫米、80毫米。
该绝缘子大伞伞伸出45毫米，直径100毫米的小伞伞伸出35毫米，直径80毫米的小伞伞伸出25毫米，伞间距均不小于25毫米。小伞提供的泄漏距离占绝缘子泄漏距离的43％，大于大伞提供的32％。该绝缘子的爬距系数为3.08，其大伞伞伸出51与最小伞的伞伸出52之比为1.80。
该伞形结构的绝缘子可用于交流500kV高压输电线路。
权利要求
1.一种复合绝缘子伞形结构，由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的两个或两个以上的小伞排列组成，所说的伞伸出不小于20毫米，相邻伞间距均不小于25毫米；其特征在于，由小伞提供的泄漏距离大于大伞提供的泄漏距离；该复合绝缘子爬距系数大于等于3.5，大伞伞伸出与最小伞的伞伸出之比不小于1.5。
2.一种复合绝缘子伞形结构，由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的两个或两个以上的小伞排列组成，所说的伞伸出不小于20毫米，相邻伞间距均不小于25毫米；其特征在于，由小伞提供的泄漏距离大于大伞提供的泄漏距离；该爬距系数小于3.5，大伞伞伸出与最小伞的伞伸出之比不小于1.8。
3.如权利要求1或2所述的复合绝缘子伞形结构，其特征在于，所说的小伞的伞裙直径相等。
4.如权利要求1或2所述的复合绝缘子伞形结构，其特征在于，所说的小伞的伞裙直径不相等。
全文摘要
本发明属于高电压绝缘子制造技术领域。本发明由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的两个或两个以上的小伞排列组成,伞伸出不小于20毫米,相邻伞间距均不小于25毫米;由小伞提供的泄漏距离大于大伞提供的泄漏距离;大伞伞伸出与最小伞的伞伸出之比不小于1.5至1.8。这种伞形结构的绝缘子在保证优异耐污湿性能的前提下,可以在给定的绝缘距离下实现更高的泄漏距离,并且大大降低了绝缘子伞裙材料的消耗。
文档编号H01B17/02GK1289131SQ0013007
公开日2001年3月28日 申请日期2000年10月27日 优先权日2000年10月27日
发明者梁曦东, 王绍武 申请人:清华大学