专利名称：基于染污放电特性的直流悬式复合绝缘子伞裙结构的制作方法
技术领域：
本发明属于高电压绝缘子制造技术领域，特别涉及一种基于染污放电特性 的直流悬式复合绝缘子伞裙结构。
背景技术：
绝缘子是电力系统中数量最多而且最为重要的元件之一，是架空输电线路 的重要组成部分，在电力系统中有着十分重要的地位。随着电压等级的不断提 高，传统的瓷绝缘子和玻璃绝缘子已经不能满足外绝缘的要求，或者会带来工 程造价高等一系列问题。
复合绝缘子以其重量轻、强度高、不易破碎、污闪电压高、无需零值检测、 易于制造、运输、安装和维护等一系列优点打破了陶瓷、玻璃绝缘子的统治地 位，在最近几十年内得到广泛的应用。
对于污秽地区瓷绝缘子的选用及设计，国际标准IEC-815中推荐了相关的 选用原则、方法以及绝缘子的伞裙结构应该满足的关键参数。目前主要瓷绝缘 子厂家的产品都符合IEC-815的要求。污秽地区线路的运行经验也证明，基于 该标准选用的绝缘子能够基本保证满意的运行性能。
直流复合绝缘子伞裙结构包括一大一小和一大两小等多种，不少用户及生 产厂家从传统瓷绝缘子的运行经验出发，简单通过规定所需的爬电距离来确保 合成绝缘子的耐污闪湿闪性能，对伞裙结构参数的取值缺乏科学根据。由于制 造工艺简单，通过改变伞伸出、伞间距及伞倾角等参数，厂家几乎可以在某一 给定的安装高度下生产出用户所需的任意爬电距离的合成绝缘子。由于直流电
压下飘弧现象严重，伞裙结构对电弧路径影响显著，使得爬电距离的利用率不 同，因此相同结构高度或相同爬电距离条件下，伞裙结构不同复合绝缘子污闪 电压差别较大。
到目前为止，国内外未有研究机构在直流电压下，对复合绝缘子伞裙结构 参数对直流污闪特性的影响进行系统研究，因此不能对直流复合绝缘子伞裙结 构参数进行优化设计，也不能给出直流污闪特性的最优的伞裙结构参数。
专利内容
为避免现有复合绝缘子存在的上述缺陷，本发明提供一种基于染污放电特 性的直流悬式复合绝缘子伞裙结构，它对复合绝缘子伞裙结构的伞伸出、伞间 距等参数进行了优化设计，以提高爬电距离的利用率以及单位绝缘高度的直流 污闪电压，同时降低绝缘子伞裙材料的消耗。
本发明的基于染污放电特性的直流悬式复合绝缘子伞裙结构是这样实现 的。它由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的一个小伞或两个小伞排列 组成。当采用相邻大伞之间设一个小伞方案时，相邻大伞伞间距为 97.5 102.5mm;大伞伞伸出与小伞的伞伸出之比为1.3-2.0，且平均伞伸出为 77 79mm;该复合绝缘子的爬电系数为3.5~4.5。当釆用相邻大伞之间设两个 小伞方案时，相邻大伞伞间距为110 130mm;大伞伞伸出与最小伞的伞伸出 之比为1.3~2.0，且平均伞伸出为65~67mm;该复合绝缘子的爬电系数为 3.5~4.5。
本发明伞裙结构优化设计主要针对大小伞的伞伸出和伞间距的大小等参
数优化，并采用恒压耐受法对其进行污闪试验，建立直流污闪电压随不同伞裙 结构复合绝缘子伞伸出、伞间距及爬电系数之间的关系，并提供了污闪特性最
优的直流复合绝缘子伞裙结构参数。这种优化设计后的伞裙结构参数使得复合 绝缘子在相同的结构高度的条件下具有优异的耐污湿性能，并且可以大大降低 绝缘子伞裙材料的消耗。
图1为本发明实施例1复合绝缘子结构示意图； 图2为本发明实施例2复合绝缘子结构示意图3a、 3b为上述两实施例平均伞伸出与50。/o闪络电压U的关系曲线； 图化、朴分别为上述两实施例在平均伞伸出相同时，大伞伞间距与50% 闪络电压U的关系曲线；
图5为复合绝缘子的爬电系数与50%闪络电压11的关系曲线。
具体实施例方式
以下结合本发明实施例详细说明。
本发明通过改变复合绝缘子大小伞的伞伸出、伞间距及伞倾角等参数，提 出直流污闪特性最优的复合绝缘子伞裙结构。结合图1、 2，对本发明涉及的 复合绝缘子伞裙结构的部分参数说明如下
伞裙直径绝缘子伞裙的外径。
伞伸出绝缘子伞裙外沿与护套之间的径向距离；如图l、 2示出的中大 伞伞伸出Pp小伞伞伸出P2。
伞间距绝缘子伞裙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，如图l、 2中示出的大伞伞间距S,。
相邻伞间距绝缘子相邻伞裙下沿之间的轴向距离，如图l、 2示出的相
邻伞伞间距S2。
绝缘距离绝缘子两端金具之间的轴向距离。
爬电距离绝缘子两端金具之间，沿所有伞裙及护套表面的最短距离。 爬电系数CF:绝缘子爬电距离与绝缘距离之比。
如图1所示，实施例1复合绝缘子包括芯棒、芯棒两端的金具及芯棒外覆 盖的伞裙和护套，伞裙部分由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的一个 小伞排列组成，相邻大伞伞间距S,为97.5 102.5mm;大伞伞伸出P,与小伞的 伞伸出P2之比为1.3 2.0，且平均伞伸出Pav为77 79mm;该复合绝缘子的爬 电系数CF为3.5~4.5。其中，平均伞伸出Pav是大伞伞伸出P,和小伞的伞伸出
P2的均值，即Pav:(P,+P2)/2。
图2所示，实施例2复合绝缘子包括芯棒、芯棒两端的金具及芯棒外覆盖 的伞裙和护套，伞裙部分由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的两个小
伞排列组成，相邻大伞伞间距S,为110 130mm;大伞伞伸出P,与最小伞的伞 伸出P2之比为1.3 2.0，且平均伞伸出Pav为65 67mm;该复合绝缘子的爬电 系数CF为3.5 4.5。其中，两小伞的伞裙直径可以相等也可以不相等，实施例 2的两小伞的伞裙直径是相等的。平均伞伸出Pav是大伞伞伸出P,和最小伞的 伞伸出P2的均值，即Pav=( P+2P2) / 3 。
下面结合人工污秽试验结果对本发明作进一步说明。 1、平均伞伸出的影响
1) 实施例l复合绝缘子
不同的伞间距条件下，不同伞裙结构参数的复合绝缘子平均伞伸出Pav与
50。/。直流污闪电压U (下称1;5()%，单位KV)的关系曲线如图3a所示，其中， 各曲线对应的大伞伞间距S,分别为90、 100、 110mm，大伞伞间距S,与相邻 伞伞间距S2之比为SI:S2=2:1。
由图3a可以看出，平均伞伸出Pav对U蒸影响比较明显当Pav<78 mm 时，污闪电压随绝缘子的平均伞伸出的增大而逐渐增大；当Pav:78mm时，
污闪电压基本达到饱和值；当Pav〉78mm时，随平均伞伸出的增大，虽然下 降程度并不明显，但总体具有下降趋势。 2) 实施例2合绝缘子
不同的伞间距条件下，不同伞裙结构参数的复合绝缘子平均伞伸出Pav与
Uso。/。的关系曲线如图3b所示，其中，各曲线对应的大伞伞间距S,分别为110、 150mm，大伞伞间距S,与相邻伞伞间距Ss之比为S1:S2=3:1。
由图3b可以看出，平均伞伸出Pav对U濕影响比较明显当Pav<66 mm 时，污闪电压随绝缘子的平均伞伸出的增大而逐渐增大，且上升程度比较明显； 当Pav-66mm时，污闪电压基本达到饱和值；当Pa,66mm时，随平均伞伸出
的增大，虽然下降程度并不明显，但总体具有下降趋势。
因此，由图3a、 3b分析可以得出对于实施例1绝缘子和实施例2绝缘 子，平均伞伸出Pav取值分别为77 79mm和65 67 mm左右时，污闪特性最优。
2、伞间距的影响
1) 实施例l绝缘子
图为实施例1平均伞伸出Pav相同时，大伞伞间距S,与U，/。的关系曲线。 图4a中曲线下边的标注说明，如一▲— 90/66mm，其中P,=90 mm，P2=66mm， 带"▲"的曲线对应的P^(P+P2)/2-(90十66)/2二78mm;其余的曲线对
应的Pav按相应的标注类推。
由图4a可见，当大伞伞间距S产100mm时，复合绝缘子具有较好的污闪 特性，且污闪电压最高，选取大伞伞间距S,为97.5-102.5，即可满足设计要求。
2) 实施例2绝缘子
图4b为实施例2平均伞伸出Pav相同时，大伞伞间距S,与U，的关系曲 线。图4b中曲线上边的标注说明，如一▲— 90/54mm，其中P产90 mm， P2=54mm， 带"A"的曲线对应的Pav= ( P+2P2) / 3 = ( 90+2x54) / 3 =66 mm;
其余的曲线对应的Pa、按相应的标注类推。
由图4b可见，当大伞伞间距S产110 130mm时，污闪特性最优。
3、爬电系数的影响
参照复合绝缘子的爬电系数与50%U关系曲线图5，当爬电系数CF在 3.2 4.5之内时，污闪特性相对较好，且污闪电压能达到最大值。当爬电系数 CF大于4.5时，爬电系数增大，污闪电压反而下降。
上述研究结果表明复合绝缘子的伞裙结构参数与直流污闪电压直接相 关，并且呈现一定的规律性，合理的优化设计复合绝缘子伞裙结构参数，可较 大程度提高复合绝缘子的直流污闪电压。伞裙结构参数优化设计不仅可提高爬 电距离的利用率，还较大程度地提高单位绝缘高度的直流污闪电压25%以上。
权利要求
1.一种基于染污放电特性的直流悬式复合绝缘子伞裙结构，由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的小伞排列组成，其特征是所述相邻大伞之间设一个小伞，相邻大伞伞间距为97.5～102.5mm；大伞伞伸出与小伞的伞伸出之比为1.3～2.0，且平均伞伸出为77～79mm；该复合绝缘子的爬电系数为3.5～4.5。
2、 一种基于染污放电特性的直流悬式复合绝缘子伞裙结构，由若干直径相 等的大伞及每两相邻大伞之间的小伞排列组成，其特征是所述相邻大伞之间 设两个小伞，相邻大伞伞间距为110 130mm;大伞伞伸出与最小伞的伞伸出 之比为1.3 2.0，且平均伞伸出为65 67mm;该复合绝缘子的爬电系数为 3.5 4.5。
3、 根据权利要求2的基于染污放电特性的直流悬式复合绝缘子伞裙结构, 其特征是所述两个小伞的伞裙直径相等。
全文摘要
一种基于染污放电特性的直流悬式复合绝缘子伞裙结构，由若干直径相等的大伞及每两相邻大伞之间的一个或两个小伞排列组成，该复合绝缘子的爬电系数为3.5～4.5，当相邻大伞之间设一个小伞时，相邻大伞伞间距为97.5～102.5mm，大伞伞伸出与小伞的伞伸出之比为1.3～2.0，且平均伞伸出为77～79mm；当相邻大伞之间设两个小伞时，相邻大伞伞间距为110～130mm，大伞伞伸出与最小伞的伞伸出之比为1.3～2.0，且平均伞伸出为65～67mm。本优化设计的伞裙结构参数使得复合绝缘子在相同的结构高度的条件下具有优异的耐污湿性能，并且能大大降低绝缘子伞裙材料的消耗。
文档编号H01B17/38GK101369476SQ20071012530
公开日2009年2月18日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者关志成, 张福增, 杨皓麟, 王黎明, 兵 罗, 杰 赵, 锋 赵, 宏 饶, 黎小林 申请人:清华大学深圳研究生院;南方电网技术研究中心