多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的制作方法

1.本公开涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子。


背景技术：

2.近年来，全球自然灾害频发，输电线路经常因遭受雷击而引发跳闸停电事故。随着电力建设的迅速发展，电网覆盖的区域越来越广，输电线路经常需要架设到一些地形复杂的山区，而这些区域往往同时存在冬季寒冷易覆冰、春夏季雷电多发的气候现象。在上述地理环境特殊的地区，当遭遇恶劣天气时，输电线路极易发生雷击引起的闪络跳闸停电事故，严重威胁大电网安全稳定运行。
3.在传统的避雷技术中，普遍采用架空避雷线与避雷器进行防雷。架空避雷线安装于线路上，由于存在保护失效角，在山区等特殊地形区域仍然存在着输电下路绕击现象。除架空地线外，输电线路上普遍还采用避雷器进行防雷(《dl
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2016交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器》)，然而，现有避雷器无法承受导线拉力，安装时需额外增加外挂点，施工复杂。与此同时，传统避雷器通流能力有限，雷击导致氧化锌避雷器损坏，进而引发线路跳闸停电的事故仍然屡见报道。避雷器防雷的核心元件是氧化锌电阻片，增大氧化锌电阻片面积可以增强通流能力，但单片大直径氧化锌电阻片难以生产，且环形氧化锌电阻内侧面在冲击电流作用下电场集中，发生侧面闪络的现象，导致通流能力难以提升。
4.综上所述，亟需研制一种可以同时承受导线拉力，且兼具高通流防雷功能的防雷绝缘子。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子。
6.本公开提供了多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子，包括绝缘柱、环氧芯棒和并联电阻，所述环氧芯棒嵌设于所述绝缘柱内，且所述环氧芯棒的两端从所述绝缘柱内伸出，用于承受导线拉力，所述并联电阻包括至少两根并联的压敏电阻棒，至少两根所述压敏电阻棒嵌设在所述绝缘柱内，且围绕所述环氧芯棒间隔设置。
7.可选的，所述压敏电阻棒上套设有压力释放筒，所述压力释放筒的材质为绝缘材质。
8.可选的，所述压力释放筒与所述压敏电阻棒之间填充有绝缘脂胶。
9.可选的，所述压力释放筒上设有爆破槽，所述爆破槽的深度小于所述压力释放筒的壁厚。
10.可选的，所述爆破槽的数量为多个，多个所述爆破槽沿所述压力释放筒的轴向螺旋设置。
11.可选的，所述环氧芯棒沿所述绝缘柱的轴线设置，且所述环氧芯棒上套设有金属
套筒。
12.可选的，每根所述压敏电阻棒包括沿平行于所述环氧芯棒的轴向依次设置的多块氧化锌电阻片。
13.可选的，至少两根所述压敏电阻棒围绕所述环氧芯棒呈阵列分布。
14.可选的，所述绝缘柱内还嵌设有两块连接金具，所述连接金具为环形，且两块所述连接金具分别与所述压敏电阻棒的两端接触连接，且分别套设在所述压敏电阻棒上。
15.可选的，所述环氧芯棒的直径为φ，所述绝缘柱的直径为d，所述压敏电阻棒的直径为d，其中，d＝(d
‑
ф
‑
20)/2；
16.和/或，所述环氧芯棒的直径φ与系统电压u的对应关系满足：
[0017][0018]
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0019]
1)本公开实施例提供的多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子，在绝缘柱内嵌设环氧芯棒和并联电阻，环氧芯棒用于承受导电的重力安装方式与普通绝缘子相同，施工简便。
[0020]
2)并联电阻包括至少两根并联的压敏电阻棒，至少两根压敏电阻棒围绕环氧芯棒间隔设置。并联电阻在正常工频电压下呈现高阻状态，雷电作用时，阻值迅速减小，雷电沿并联电阻泄放，雷击后阻值回复，熄灭工频电流。并联氧化锌电阻增加时，整支防雷绝缘子的通流能力基本呈线性增长，相对于单个大直径电阻片而言生产加工简便，相对于环形电阻片而言，内侧面不易发生闪络，在不大量增加成本的情况下，防雷通流能力比传统避雷器大幅增加。采用本公开的并联电阻可以大幅度提升雷电能量的吸收能力。
[0021]
3)在防雷绝缘子环氧筒上布置由若干防爆槽结构，当雷电能量超过压敏电阻的耐受能力时，爆破槽爆破，引导电弧至多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的外部，避免对环氧芯棒造成损坏。。
附图说明
[0022]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0023]
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1为本公开实施例所述多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的横截面的结构示意图；
[0025]
图2为本公开实施例所述多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的内部结构示意图；
[0026]
图3为本公开实施例所述爆破槽的结构示意图；
[0027]
图4为本公开实施例所述爆破槽的总长度占比与环氧芯棒能承受的应力的关系图。
[0028]
其中，1、环氧芯棒；2、压敏电阻棒；3、压力释放筒；4、绝缘柱；5、连接金具；301、爆破槽；401、伞裙。
具体实施方式
[0029]
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0031]
如图1和图2所示，本公开提供了一种多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子，包括绝缘柱4、环氧芯棒1和并联电阻，环氧芯棒1嵌设于绝缘柱4内，且环氧芯棒1的两端从绝缘柱4内伸出，并联电阻包括至少两根并联的压敏电阻棒2，至少两根压敏电阻棒2嵌设在绝缘柱4内，并围绕环氧芯棒1间隔设置。至少两根压敏电阻棒2并联，在正常工频电压下呈现出高电阻状态，相当于断路状态，雷电作用下，并联电阻的阻值迅速减小，相当于短路状态，雷电沿并联电阻泄放。将压敏电阻棒设置为多个并联时，整支防雷绝缘子的通流能力基本呈线性增长，相对于单个大直径电阻片而言生产加工简便，相对于环形电阻片而言，内侧面不易发生闪络，在不大量增加成本的情况下，防雷通流能力比传统避雷器大幅增加。
[0032]
在使用时，该多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的上端悬挂于杆塔上，下端连接导线，正常工况下至少两根压敏电阻棒2并联呈现为高阻状态，保持绝缘。雷击时雷电在导线上产生过电压，并联电阻导通，雷电流经过压敏电阻棒2进入杆塔，防止雷电过电压损坏其他电力设备。雷击后压敏电阻棒2恢复为高阻状态，保证电网正常稳定运行。
[0033]
结合图3所示，在本公开的一些实施例中，压敏电阻棒2上套设有压力释放筒3，压力释放筒3的材质为绝缘材质，具体为环氧树脂材质，压力释放筒3上设置爆破槽301，爆破槽301的深度小于压力释放筒3的厚度，爆破槽301自压力释放筒3的外壁向内壁方向开设，并且不穿透内壁，形成薄壁结构，当雷电能量超过压敏电阻棒2的耐受能力时，爆破槽301爆破，引导电弧至多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的外部，避免对环氧芯棒1造成损坏。
[0034]
进一步的，在本公开的一些实施例中，压力释放筒3与压敏电阻棒2之间具有间隙，并在间隙内填充绝缘脂胶，绝缘脂胶一种不会固化变硬的硅酮类润滑产品，适用于电子、电气元件及连接器、接头等部件，产品具有密封、保护、维护保养元件或部件的作用。在本公开的实施例中，在压敏电阻棒2与压力释放筒3的间隙内灌注绝缘脂胶，以使压敏电阻棒2在热胀冷缩的作用下，绝缘脂胶在压敏电阻棒2与压力释放筒3之间具有一定的缓冲作用。
[0035]
更进一步的，在本公开的一些实施例中，压力释放筒3上设置多个爆破槽301，多个爆破槽301沿压力释放筒3的轴向呈螺旋方式设置，也就是说，在压力释放筒3的周向上相邻的两个爆破槽301错落设置，以使，压力释放筒3在轴向的各个位置，在达到特定压力时，都能发生爆破。
[0036]
该多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的绝缘柱4由硅橡胶硫化成型，沿绝缘柱4的轴线具有贯穿绝缘柱的第一安装孔，环氧芯棒1穿过第一安装孔与绝缘柱4固定，在绝缘柱4内围绕第一安装孔还设有多个第二安装孔，具体的，在本公开的一些实施例中，第二安装孔的数量为4个，4个第二安装孔以矩形阵列的方式围绕第一安装孔设置，且每个第二安装孔与第一安装孔的距离均相等，任意相邻的两个第二安装孔之间的距离也都相等，每个第二安装孔内设有一根压敏电阻棒2，压敏电阻棒2与环氧芯棒1平行设置，且压敏电阻棒2的两
端均位于绝缘柱4内部。
[0037]
进一步的，绝缘柱4内还嵌设有两块连接金具5，连接金具5为环形，两块连接金具5分别与压敏电阻棒2的两端接触固定，且分别套设在环氧芯棒1上，连接金具5用来形成电气连接，雷电作用的时候，雷电流沿着一端的连接金具流到压敏电阻棒2上，再流到另一端的连接金具上，最后流到杆塔上去，实现导线的避雷效果。
[0038]
此外，在本公开的一些实施例中，每根压敏电阻棒2包括沿平行于环氧芯棒1的轴向依次设置的多块氧化锌电阻片，多块氧化锌电阻片串联。
[0039]
在对该多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子进行设计时，需要考虑系统的电压等级，根据系统电压等级，合理选择多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的尺寸，具体的，绝缘柱4的最小直径d与系统电压u的关系的满足：
[0040]
u＝35kv时，d＝125mm；u＝110kv时，d＝150mm；u＝220kv时，d＝175mm；u＝500kv时，d＝220mm。
[0041]
环氧芯棒1用来承受导线的重力，环氧芯棒1的直径φ与系统电压等级的对应关系满足：
[0042][0043]
也就是说，当系统电压小于220kv时，环氧芯棒1的直径φ取20mm，当系统电压大于或等于220kv时，环氧芯棒1的直径φ＝u/10mm。
[0044]
具体的，在实际使用时，对应各个电压等级的环氧芯棒1直径如下表所示：
[0045]
u35kv110kv220kv500kvф20mm20mm22mm50mm
[0046]
当冲击电流作用于压敏电阻棒2时，由于趋肤效应，冲击电流主要分布于压敏电阻棒2的外侧边缘，并联电阻的通流能力与压敏电阻棒2的截面总周长呈正比，当压敏电阻棒2的数量为4根时，单个压敏电阻棒2的直径为d，d＝(d
‑
ф
‑
20)/2。
[0047]
由此得到，对应不同电压等级下，压敏电阻棒2的直径d如下表所示：
[0048]
u35kv110kv220kv500kvd42.5mm55mm66.5mm75mm
[0049]
进一步的，如图4为爆破面积占比与环氧芯棒1最大受力之间的对应关系图，具体的，环氧芯棒1的受力与爆破槽301的总长度占比之间呈负指数关系，已知，环氧芯棒1所受应力的最大设计值为p，则爆破槽301的总长度占整个多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子长度的30％至40％之间。
[0050]
具体的，为保证整个多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子的主体强度，压力释放筒3的厚度至少为5mm以上，则爆破槽301处的压力释放筒1的厚度为2mm至3mm，爆破槽301的长度为6mm至8mm，宽度是2mm至3mm的矩形槽，上下相邻的爆破槽301之间的距离为10mm至15mm。
[0051]
另外，绝缘柱4的外壁沿轴向依次设置多圈伞裙401，沿由上至下的方向三个伞裙401的伞径逐个减小，当遇到雨雪冰冻天气时，由于绝缘柱4的三个伞裙401的伞径由上至下
逐个减小，上方的大伞裙对下方的中、小伞裙起到良好的遮蔽作用，阻止伞裙间覆冰桥接，能有效防止多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子外绝缘水平下降。或者也可以设置为中间为大伞裙，两端为小伞裙。
[0052]
传统的避雷器不能承受重力，本公开实施例提供的防雷绝缘子，将环氧芯棒设置在中间，多个压敏电阻棒并联并围绕环氧芯棒设置，环氧芯棒可以用来承受导线的拉力。
[0053]
传统的避雷器中的氧化锌电阻通流能力难以提升，增大氧化锌电阻的面积制作较为困难，且氧化锌电阻容易内侧面闪络，本公开实施例中采用多个压敏电阻棒并联以后，可以在不增加成本的前提下，大幅增加通流能力。
[0054]
综上所述，本公开实施例提供的多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子，可以将其安装在杆塔上用于支撑固定输电导线，当线路正常运行时，该多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子发挥普通绝缘子的作用，支撑固定输电导线并使导线与地之间保持良好的绝缘，承担正常的线路工作电压；在雷暴天气，遇有落雷直击杆塔或导线，或雷击线路附近地面，所引起的直击过电压或感应过电压施加在该多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子上时，并联电阻迅速减小，雷电沿并联电阻泄放，雷击后阻值回复，熄灭工频电流，避免引起线路跳闸事故。该多柱饼形电阻片并联的防雷绝缘子试制试用被证明防雷与防冰效果良好。
[0055]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0056]
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。