一种具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子的制作方法

本发明涉及电力设备技术领域，特别是一种具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子。

背景技术：

复合绝缘子作为高压输电设备的重要组成部分，相较于传统瓷套式绝缘子，由于其优异的耐污闪性能越来越广泛地应用到输电线路中，特别是特高压输电线路(指±800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电的电压等级输送电能)，目前基本上是采用复合绝缘子。

现有的一种复合绝缘子的结构如图1所示，包括端部金具球窝1、芯棒2、硅橡胶伞群和护套4以及端部金具球头6；其中，芯棒2由玻璃纤维引拔棒制成，用于起到支撑与绝缘作用，该芯棒上下端分别安装所述端部金具球窝1和端部金具球头6，该端部金具球窝1和端部金具球头6分别与低压端与高压端连接；硅橡胶伞群和护套4包裹在所述芯棒2外侧。

然而，研究表明，复合绝缘子沿面场强分布极不均匀，绝大部分电压施加在靠近高压端和接地端的伞群上，无法发挥整支复合绝缘子的绝缘作用，有效爬电距离小，局部场强大，容易发生电晕放电甚至沿面闪络。与此同时，非线性电介质的应用也得到了大力发展。非线性电介质是指电导率或相对介电常数随电场强度改变而变化的绝缘介质，其突出优点是在交(或直)流电场下能自行均化电场分布，且不明显降低绝缘结构性能，有“智慧绝缘材料”之称，最为典型的应用是电力系统避雷器中的氧化锌压敏陶瓷。

针对复合绝缘子存在的沿芯棒方向上电场分布不均匀的问题，目前采用在复合绝缘子两侧安装均压环的方法，虽然安装均压环使得场强分布有所改善，但场强分布仍然不均匀，同时增加了复合绝缘子整体重量和成本。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决已有技术的不足之处，提供一种适用于交流电力系统的具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子。本发明将非线性电导复合材料引入复合绝缘子中，用于均匀复合绝缘子沿芯棒方向的场强分布。不仅使得复合绝缘子场强分布变得均匀，同时替代了均压环，降低了成本。

具体技术方案为：

一种具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子，适用于交流电力系统，包括端部金具球窝、芯棒、硅橡胶伞群和护套以及端部金具球头，所述芯棒上下端分别与所述端部金具球窝和端部金具球头相固连，该端部金具球窝和端部金具球头分别与低压端与高压端连接；所述硅橡胶伞群和护套包裹在所述芯棒外侧；其特征在于，在所述芯棒上端与硅橡胶伞群和护套之间还设有上非线性电导材料均压层，在所述芯棒下端与硅橡胶伞群和护套之间还设有下非线性电导材料均压层；所述上、下非线性电导材料均压层均由氧化锌陶瓷粉体颗粒与硅橡胶复合而成的非线性电导材料制成。

所述上非线性电导材料均压层和下非线性电导材料均压层，其长度范围为两组伞裙的长度到六组伞裙的长度。

所述非线性电导材料均压层中的氧化锌陶瓷粉体颗粒大小为30-180μm之间，占非线性电导材料均压层的体积百分比为20％-60％。

通过本发明的上述技术方案得到一种具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子，其有益效果是：

通过采用非线性电导复合材料用于均匀复合绝缘子两端场强分布，可以起到很好的场强均匀效果，有效的解决闪络问题的发生，同时可以替代均压环的安装，降低复合绝缘子的成本和重量。

附图说明

图1是已有的一种复合绝缘子的结构示意图；

图2是本发明所述具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子的结构示意图；

图中，1、端部金具球窝；2、芯棒；3、上非线性电导材料均压层；4、硅橡胶伞群和护套；5、下非线性电导材料均压层；6、端部金具球头。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行具体描述。

图2是本发明所述具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子的结构示意图，如图2所示，包括端部金具球窝1、芯棒2、硅橡胶伞群和护套4以及端部金具球头6；芯棒2由玻璃纤维引拔棒制成，用于起到支撑与绝缘作用，该芯棒上下端分别与所述端部金具球窝1和端部金具球头6相固连，该端部金具球窝1和端部金具球头6分别与低压端与高压端连接；硅橡胶伞群和护套4包裹在所述芯棒2外侧；在芯棒2上端与硅橡胶伞群和护套4之间还设有上非线性电导材料均压层3，在芯棒2下端与硅橡胶伞群和护套4之间还设有和下非线性电导材料均压层5；所述上、下非线性电导材料均压层均由氧化锌陶瓷粉体颗粒与硅橡胶复合而成的非线性电导材料制成(可采用本领的常规制备工艺制得)。

所述上非线性电导材料均压层3和下非线性电导材料均压层5，其长度由复合绝缘子应用电压等级决定，长度范围为两组伞裙的长度到六组伞裙的长度。

所述上非线性电导材料均压层3和下非线性电导材料均压层5，其中非线性电导复合材料阀值场强由绝缘子应用电压等级和非线性电导材料均压层几何尺寸决定。

所述非线性电导复合材料，其阀值场强通过调整氧化锌陶瓷粉体颗粒大小和体积分数决定。

所述氧化锌陶瓷粉体颗粒大小为30-180μm之间，占非线性电导材料均压层的体积百分比为20％-60％。

本发明的其他组成器件与常规的复合绝缘子相同。

实施例1

本实施例复合绝缘子应用在交流电压等级为220kv的电力系统中，上非线性电导材料均压层3长度为两组伞群，下非线性电导材料均压层5长度为两组伞群；所述非线性电导复合材料中氧化锌陶瓷粉体颗粒大小为120-150μm，占非线性电导材料均压层的体积百分比为55％。相比于传统复合绝缘子，本实施例使得高压端的最大场强下降33％，场强不均匀度下降30％。

实施例2

本实施例复合绝缘子应用在交流电压等级为500kv的电力系统中，上非线性电导材料均压层3长度为三组伞群，下非线性电导材料均压层5长度为两组伞群；所述非线性电导复合材料中氧化锌陶瓷粉体颗粒大小为50-70μm，占非线性电导材料均压层的体积百分比为40％。相比于传统复合绝缘子，本实施例使得高压端的最大场强下降45％，场强不均匀度下降40％。

实施例3

本实施例复合绝缘子应用在交流电压等级为1000kv的电力系统中，上非线性电导材料均压层3长度为六组伞群，下非线性电导材料均压层5长度为五组伞群；所述非线性电导复合材料中氧化锌陶瓷粉体颗粒大小为30-50μm，占非线性电导材料均压层的体积百分比为30％。相比于传统复合绝缘子，本实施例使得高压端的最大场强下降55％，场强不均匀度下降45％。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子，适用于交流电力系统，属于高压设备设计领域。包括端部金具球窝、芯棒、硅橡胶伞群和护套以及端部金具球头，所述芯棒上下端分别安装所述端部金具球窝和端部金具球头，该端部金具球窝和端部金具球头分别与低压端与高压端连接；所述硅橡胶伞群和护套包裹在所述芯棒外侧；在所述芯棒上下端与硅橡胶伞群和护套之间还分别设有上、下非线性电导材料均压层；所述上、下非线性电导材料均压层均由氧化锌陶瓷粉体颗粒与硅橡胶复合而成的非线性电导材料制成。本发明通过引入非线性电导均压层，使绝缘子上场强分布均匀，增加绝缘子的可靠性，可以起到替代均压环的作用，减小复合绝缘子成本和重量。

技术研发人员：胡军;何金良;赵孝磊;杨霄;张波
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2017.10.31
技术公布日：2018.03.06