一种35kV防雷绝缘子横担及其生产方法与流程

本发明属于固定建筑物技术领域，涉及架空线设施，特别涉及一种35kv防雷绝缘子横担。

背景技术：

目前35kv线路上广泛使用的绝缘子横担为铁制材料制成，由于铁制材料的导电性，铁横担上绝缘子将全部承担雷电压或过电压的作用，极易发生绝缘子闪络事故，故35kv架空线雷击跳闸率时有发生。随着供电可靠性的提高，带电作业越来越多，而铁横担的导电性又为带电作业带来困难，开展带电作业时需先用绝缘遮蔽物将铁横担遮蔽，这样既增加了工作量，而且在安装遮蔽物过程中本身也不符合带电作业规程要求。近年来随着生态环境的日渐改善,小动物登杆而造成的铁横担与架空线间的短路而引发的35kv架空线外力破坏事故有所增多。由于传统铁横担的铁磁特性使得架空线路在运行时存在涡流损耗和磁滞损耗，随着国家节能减排政策的提出,也对降低线损提出了新的要求。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种35kv防雷绝缘子横担及其生产方法，用于取代传统的铁横担来加强绝缘子的绝缘功能,它在降低架空线雷击跳闸率、减少外力破坏以及减少能耗(无铁损)等方面效果显著。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种35kv防雷绝缘子横担，包括横担本体和两个金属封装件；所述横担本体采用玻璃钢制成，横担本体呈矩形管状，横担本体的前侧壁和后侧壁上均沿轴向均布有两个孔，两个所述金属封装件分别套装固定于横担本体的两端，金属封装件的上表面相对横担本体的上侧壁上翘一定角度。

进一步地，所述孔为圆孔、椭圆孔或腰形孔。

进一步地，所述横担本体的材质为环氧树脂玻璃钢。

一种35kv防雷绝缘子横担的生产方法，包括如下步骤：

(1)玻璃纤维增强材料从架上引出，经导向板汇集成束，通过胶槽，用无溶剂环氧树脂浸透；

(2)进入预成型模，除去多余的胶液并初步成型；

(3)进入矩形形状的成型模具内，无溶剂环氧树脂在成型模具内受热开始胶凝，继而固化并与增强材料粘结成一整体，形成固定形状；

(4)进入固化炉固化；

(5)经自然或强制冷却；

(6)牵引装置连续引拔牵出；

(7)切割装置切割成一定长度，获得横担本体；

(8)横担本体的两端分别封装一金属封装件。

与现有技术相比，本发明的有益效果：取代了传统的铁横担，采用玻璃钢制成的横担本体来加强绝缘子的绝缘功能，两端上翘的金属封装件符合绝缘子安装的上挠要求。玻璃钢具有良好的机械强度和优异的绝缘性能,使得35kv防雷绝缘子横担具有绝缘性能优异、耐污等级高、便于开展带电作业、施工维护简便的特点，可有效地解决架空绝缘线路由于绝缘不足而易引发的雷击跳闸、以及外力破环而引发的的绝缘事故，降低架空线路的运行维护工作量，使架空绝缘线路运行可靠性得到进一步提高。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图中部件标号如下：

1横担本体

101孔

2金属封装件。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

参见图1和图2，一种35kv防雷绝缘子横担，包括横担本体1和两个金属封装件2；所述横担本体1采用玻璃钢制成，横担本体1呈矩形管状，横担本体1的前侧壁和后侧壁上均沿轴向均布有两个孔101，所述孔101为圆孔、椭圆孔或腰形孔，孔101用于连接抱箍螺栓，进而安装抱箍；两个所述金属封装件2分别套装固定于横担本体1的两端，可过盈配合或设置螺栓连接固定，金属封装件2的上表面相对横担本体1的上侧壁上翘一定角度，这种结构既便于金属封装件2与绝缘子连接，符合绝缘子安装的上挠要求，又可提高横担的端部强度。

其中，所述横担本体1的材质具体为环氧树脂玻璃钢。

玻璃钢是以玻璃纤维和合成树脂制成的玻璃纤维增强塑料(又称玻璃钢)，是一类已获得广泛应用的工程结构材料。它和传统的钢和铝合金材料相比，具有比强度和比刚度高、可设计性强、抗疲劳性好、耐腐蚀和具有特殊的电磁性等独特优点，而且在建筑，船舶、运输、电气、体育器材和航天领域得到了广泛的应用。

35kv防雷绝缘子横担的横担本体采用玻璃钢制成的优点体现在：(1)横担具有良好的绝缘性能，有较好的耐雷电过电压性能，工频耐压每米达300kv左右，当雷击时，由于横担的绝缘作用，可使绝缘子不易产生闪络现象，从而减少雷击跳闸率。(2)在同样规格尺寸下，其重量是传统铁横担的1/5，在强度和刚度要求相同的情况下，玻璃钢材料可以大大减轻结构质量，方便施工安装，并且有利于提高带电作业的安全进行；(3)相对于铁熔丝横担，玻璃钢熔丝横担可大大减少外力破坏事故，供电可靠性将逐步提高，其经济效益将大幅提升；(4)具有良好的柔性，从而具有较强的抗冲击能力；(5)无涡流损耗和磁滞损耗，可降低线损；(6)在其综合使用期内总体费用远较铁横担要低。

横担本体的生产工艺是一种连续的自动化工艺，其具体步骤如下：

(1)玻璃纤维增强材料从架上引出，经导向板汇集成束，通过胶槽，用无溶剂环氧树脂浸透；

(2)进入预成型模，除去多余的胶液并初步成型；

(3)进入矩形形状的成型模具内，无溶剂环氧树脂在成型模具内受热开始胶凝，继而固化并与增强材料粘结成一整体，形成固定形状；

(4)进入固化炉固化；

(5)经自然或强制冷却；

(6)牵引装置连续引拔牵出；

(7)切割装置切割成一定长度，得到横担本体。

最后在横担本体的两端分别封装一金属封装件，获得35kv防雷绝缘子横担产品。

下文为本35kv防雷绝缘子横担的性能参数、机电强度核算和担抗弯强度核算。

一、本35kv防雷绝缘子横担的性能参数，见下表：

35kv防雷绝缘子横担的规格尺寸一般为1200mm×70mm×50mm，抱箍两侧的绝缘距离为400mm，即每个孔到横担的相近端的距离为400mm。

从表中可以看到横担具有良好的介电强度和机械强度；具有较强的抗冲击能力；具有优异的绝缘性能，可为带电作业赢得更多的空间，为带电作业提供了物质条件(按平均5年进行一次带电作业，按400kva容量每次少停电4小时，每度电0.63元计，可增加售电量收入2016元)。遭受雷击伤害概率大大降低，雷击伤害造成的损失大大减少，可增加线路放电距离而有防雷作用。

铁横担存在铁磁损耗，在10年运行周期内由于铁损而造成的电量损失至少在2千度。而本横担为非铁磁材料，无涡流损耗和磁滞损耗，可降低线损。

二、本35kv防雷绝缘子横担的机电强度核算

1)线路绝缘水平与建弧率

当雷击作用于绝缘子,绝缘子的闪络取决于过电压值和线路绝缘水平。电弧产生的几率取决于多个参数:额定线电压u2、闪络路径l、雷冲击发生的时刻、雷电流的大小和线路参数等。在这些参数中主要决定于沿闪络路径的运行电压平均梯度。

e＝u2/(√3·l)

其中，u2----额定线电压，v

l----闪络长度，m

建弧率是随着e的降低而降低的。通过对电弧火花放电过程的数据分析得到结论，e≤6～10kv/m时，建弧率为零。

目前上海市现有35kv线路根据典设规定,绝缘子闪络长度l1为0.46m，则此时绝缘子沿闪络路径的运行电压平均梯度e1为：

e1＝u2/(√3·l)＝35/(√3·0.46)＝43.93kv/m

此时线路雷击闪络后的建弧率η1为：

η1＝(4.5e^0.75-14)×10^-2＝(4.5×43.93^0.75-14)×10^-2＝62.8％

当本35kv防雷绝缘子横担置换原有铁横担后，线路对地闪络长度l为原有绝缘子闪络长度l1与玻璃钢绝缘横担绝缘部分l2之和：

l＝l1十l2m

其中，l1----原有绝缘子闪络长度，m

l2----玻璃钢绝缘横担绝缘部分，m

目前上海市现有35kv线路，根据典设规定，原有绝缘子闪络长度l1为0.46m，本35kv防雷绝缘子横担起延长闪络长度作用的绝缘部分l2为0.4m，故

l＝l1十l2＝0.46+0.4＝0.86m

e＝u2/(√3·l)＝35/(√3·0.86)＝23.5kv/m

此时线路雷击闪络后的建弧率η：

η1＝(4.5e^0.75-14)×10^-2＝(4.5×23.5^0.75-14)×10^-2＝34％

由此看出当本35kv防雷绝缘子横担置换原有铁横担后，线路绝缘子在雷电闪络后工频续流建弧概率几乎降低一半，相应地雷击跳闸率也几乎降低一半,故35kv玻璃钢防雷绝缘横担防雷效果显著。

三、本35kv防雷绝缘子横担的抗弯强度核算

本35kv防雷绝缘子横担的抗弯强度f可由下式求得：

f＝m/lwn

其中，m----最大弯矩，n·m

lw----最长弯距，m

在此处最长弯距为原有绝缘子结构长度与本35kv防雷绝缘子横担悬臂长度之和，在此处其值为0.9m。

m＝w·σn·m

w----抗弯模量，m3

σ----最大弯应力，mpa

对于矩形玻璃钢防雷绝缘横担抗弯模量w可由下式计算：

w＝(bh³-b1h1³)/6hm³

b-----矩形宽度，m

b1----矩形内孔宽度，m

h-----矩形高度，m

h1----矩形内孔高度，m

故w＝(bh³-b1h1³)/6h＝(0.05×0.073-0.034×0.543)/(6×0.07)＝2.81×10^-5m

m＝wσ＝2.81×10^-5×600×10⁶＝16860n·m

f＝m/lw＝16860/0.9＝18733n

上述计算是按整根横担作为悬臂梁进行弯曲强度计算的，实际情况是抱箍螺栓从横担中心穿过，故横担主要受力支承点位于矩形横担二分之一处，因此取上述计算所得的f值的一半作为35kv防雷绝缘子横担的抗弯强度是略为保守的估算。

f/2＝18733/2＝9367>5000n

由于35kv横担式绝缘子额定抗弯强度为5000n，35kv防雷绝缘子横担的弯曲强度为9700n远大于5000n，故完全满足强度要求。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。