专利名称:用于具有大牵引强度的高压绝缘子的介电元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及固定高空输电线路用的高压电气绝缘子领域。本发明具体涉及适合彼此连接成串、以便通过施加水平或垂直(悬吊)牵引力形成适合固定架空高压电缆的绝缘子绝缘链的“帽盖(穿心)螺栓式”(cap and pin)高压绝缘子。
更具体地说,本发明涉及这类绝缘子中包含的介电元件或部件。该元件基本为钢化玻璃结构，具有通过一扩张部分展开的空心头，它形成了一裙摆或“棚屋(shed)”。其顶部有一凹陷的金属帽粘在空心头外表面上，而其末端适合与绝缘子链中相邻绝缘子帽顶部接合的金属螺栓粘在空心头的内腔里。
总之，可以用棚屋的外径和间距(绝缘子之间的间距)来描述介电元件的几何特征，后者相当于一绝缘子链中相邻两个介电元件上两个相同点之间的垂直距离。此外，该介电元件的电气绝缘能力是通过测量其爬电距离描述的，爬电距离是指介电元件的外轮廓，即等于可以沿帽与金属螺栓之间的介电元件表面经过的最短距离。最后，绝缘子的机械特征用牵引强度描述。
适合的介电元件、绝缘子和绝缘子链，作为一个整体，不仅要符合电气、机械和化学性质方面的要求，还要符合有关尺寸方面的要求，这样才能使其符合现行标准，尤其是IEC 60815标准。因此，不仅每个绝缘子的电介质要使用适当的轮廓，并在绝缘子链中使用足够数量的绝缘子，而且还要考虑三维约束。绝缘链一旦投入使用，它通常要么垂直悬挂在高压电线塔上，这样它实际在上面平行于塔延展，要么用半水平方式锚固在高压电线塔上。然而，为了在极端气候条件下(如大风和下雪)维持最高安全水平，对这两种结构都规定了绝缘链与电线塔以及绝缘链与地面之间的最小安全距离。这意味着，无论什么污染水平，都不可能无限增大绝缘链的长 度，这个长度与所用绝缘子的数量直接相关，甚至也不可能无限增大其宽度，这个宽度直接取决于介电元件的棚屋外径。
因此，可以看出为了设计专门针对高压和高污染水平的电气绝缘子，必须考虑各种条件，特别是有关电介质轮廓的条件，这个轮廓往往是具有足够长的爬电距离与具有足够紧凑的三维尺寸之间综合考虑取舍的结果，该尺寸是由棚屋外径和绝缘子间距决定的。
背景技术：
专利文件FR2680041公开了一种用玻璃制造的、适合90千伏(kV)以上高压电缆绝缘链中使用的介电绝缘子，这种绝缘子包含一棚屋外径在320毫米(mm)到350mm之间、间距在140mm到150mm之间的介电元件，形成的爬电距离在550mm到575mm之间。
本发明力求提供一种如上述定义的帽盖(穿心)螺栓式电气绝缘子，其能适应高压或超高压应用。在这个电压范围内，电缆直径大于标准直径，所以它们很重，必须用绝缘子链来支撑。
目前，为了支撑这种电缆，使用了多个以上描述类型的绝缘子链。比如，对于超高压线路，使用了两个、三个或四个绝缘子链，其中每个绝缘子的牵引强度量级均大约为550千牛(kN)。也存在使用四个绝缘子链的情况，其中每个绝缘子的牵引强度约为300kN，从而形成一总牵引强度约1200kN的装置。
由于需要多个紧固件和连接件，这么多的绝缘子链势必增加了重量、复杂性和成本。此外，绝缘子链组越复杂，维护工作或带电作业的难度就越大。
曾经设想开发陶瓷制成的介电绝缘子，但它们比钢化玻璃介电材料制作的绝缘子更重、体积也更庞大，因为它们的间距比钢化玻璃介电材料制作的绝缘子更大。解释此点最好的事实是陶瓷可以接受的最大应力比钢化玻璃小，所以陶瓷绝缘子的介电头尺寸看上去往往更大。
因此，使用钢化玻璃介电材料制作的绝缘子目前具备的牵引强度限于550kN。
发明内容
本发明的目标是提出一种用钢化玻璃介电材料制作绝缘子的方案，这种绝缘子能提供700-900kN的大牵引强度，符合极高或超高电压应用，同时最大程度地减小重量和间距。
为此，本发明将提供一种针对高压绝缘子的介电元件，其特点是牵引强度极高，主体结构为围绕一纵轴旋转的钢化玻璃主体，包含一通过带肋棚屋延伸的空心头，其特征在于它具有一种外形轮廓，对应于380-450mm的棚屋外径，以及在260_290mm之间、优选在270-280m之间的间距，该轮 廓限定的爬电距离在550_800mm之间，这种介电元件的重量在10-13千克(kg)之间，上述棚屋有四个内部环形肋状物，包含第一肋状物、沿纵轴上的长度比第一肋状物短的第二肋状物、在垂直于纵轴的一平面中与第二肋状物共面的第三肋状物，以及沿纵轴上的长度比第二、第三肋状物短的第四肋状物，借此可以得到最长的爬电距离。利用这种结构，可以同时具有最大爬电距离、最小间距和最大机械强度。用这种方式把性能最大化尤其适合通过锚固在大体水平位置上安装的绝缘子链，这是施加最大机械荷载的位置。
上述(空心)头在其顶部与棚屋之间的实测高度介于100到120mm，外径介于105到120mm，有一内径在55到65mm之间的内腔；
上述(空心)头在其顶部与棚屋之间的实测高度介于100到120mm，外径介于105到120mm，有一内径在65到75mm之间的内腔；
上述第一肋状物从空心头顶部测量的高度在195到205mm之间，第二和第三肋状物从空心头顶部测量的高度在175到180mm之间，第四肋状物从空心头顶部测量的高度在165到170mm之间；
上述第一肋状物的直径在310到340mm之间，第二肋状物的直径在250到270mm之间，第三肋状物的直径在190到220mm之间，第四肋状物的直径在140到160mm之间；
·上述棚屋的壁厚在11到18mm之间；以及
·上述棚屋的内、外侧上分别有7到14个和7到12个波纹。
本发明还提供了一种牵引强度极大的帽盖(穿心)螺栓式高压绝缘子，其特点在于它包括一介电元件，该介电元件具有粘在其上的金属帽和金属杆，高压绝缘子的牵引强度大于700kN。
本发明还提供了一种牵引强度极大的高压绝缘子链，其特点在于它包含若干如上述定义的、彼此串联在一起的高压绝缘子。[0022]本发明还提供了一种电气安装方法，包括用上述定义的牵引强度极大的高压绝缘子链在高空固定一电力输送电缆。
通过阅读用非限定举例方式详细描述的一实施例和附带的图纸可以更好地理解本发明以及本发明中的其他优点，这些图纸有
·图1是一牵引强度极高的高压绝缘子示意图，该绝缘子包括一本发明的介电元件；
图2是图1中介电元件的剖面图；和
·图3是本发明一电气安装的简明示意图，它包括一牵引强度极高的高压绝缘子链。
具体实施方式
参考图1，本 发明的高压绝缘子I包含一介电元件2，后者有用水泥或灰浆(比如〃硅酸盐〃或明矾或硫铝酸钙型水泥)粘在上面的一金属帽3和一金属杆4，金属帽顶部有一凹陷。
如图1所示，金属帽3顶部凹陷的形状与金属杆4的自由端是互补的，这样能让它们彼此插入对方中，从而形成一串联的绝缘子链。
按照本发明，高压绝缘子I是针对极高牵引强度(大于700kN)设计的，其金属帽3的重量约I lkg，金属杆4的重量约2. 5kg，粘合水泥的重量O. 85kg。
如图2所示，高压绝缘子I的介电元件2是一用钢化玻璃制作的、围绕纵轴A旋转的旋转体，它有一以A轴为轴线的圆柱体空心头6和一从空心头6呈同轴张开状展开的带肋裙摆或〃棚屋"7。
通过举例，空心头6的外径在105到120mm之间(本例中为117mm)，内径(其圆柱体内腔的直径)在约55到约65mm之间。空心头6的内径优选在65到75mm之间(本例中内径等于67. 5mm± Imm),这样可以得到最佳的机械性能。在这些特定的取值范围内优化爬电距离(越长越好)、总体积(越小越好)与理想机械强度之间的取舍。成品空心头6顶部壁厚约20mm,本例中为1 Qmnin
如图2所示，粘接在金属帽3上的空心头6外表面上和粘接在金属杆4上的空心头6的内腔表面上提供了数量足够多的波纹。在图2的实例中，空心头6的外表面上有7到12个波纹，内表面上有7到14个波纹。从空心头6顶部到棚屋7顶部之间测量的空心头6的高度h在约100到约120mm之间，优选在约105到约115mm之间，本例中此高度为Illmm0
在空心头6与棚屋7的连接处，一加强凸起物8延伸到棚屋7内部。
介电元件2的高度H(测量的从空心头6顶部到棚屋7的最低点)在约190到210mm之间，本例中此高度为201mm。棚屋7在平面PJ中的外径DJ不小于350mm，优选在380到450mm之间，本例中此外径为400mm。
介电元件2的棚屋7有四个内部环形肋状物N1、N2、N3和N4，它们彼此同轴并与棚屋7的周边7A同轴。在介电元件2的特定外形中，棚屋7有四个内部环形肋状物N1、N2、N3和N4，其中两个相邻肋状物在垂直于A轴的一平面中共面。
肋状物N1-N4的截面轮廓略微呈锥形。平面PNl中第一肋状物NI的直径DNl在310到340mm之间，本例中该直径为323mm。平面PN2中第二肋状物N2的直径DN2在250到270mm之间，本例中该直径为263臟。平面PN3中第三肋状物N3的直径DN3在190到220mm之间，本例中该直径为203mm。平面PM中第四肋状物N4的直径DN4在140到160mm之间，本例中该直径为148. 5mm。
棚屋7的壁厚在11到18mm之间。从周边7A到肋状物NI，棚屋的厚度为11mm。在肋状物N1、N2之间，棚屋的厚度为12mm。在肋状物N2和N3的区域中，棚屋的厚度为13mm。在肋状物N3、N4之间，棚屋的厚度为15mm。在肋状物N4与凸起物8之间，棚屋的厚度为18mm。
如图2所示，肋状物N2沿A主轴上的长度比肋状物NI短，肋状物N3的长度与肋状物N2相同，肋状物N4的长度比肋状物N2、N3都短。
从空心头顶部测量，肋状物NI的高度在195到205mm之间，本例中此高度为201mm。从空心头顶部测量，肋状物N2和N3的相同高度在175到180mm之间，本例中此高度为175. 5mm。总之，如果不同时寻求最大爬电距离、最小间距和最大牵引强度的标准的话，这两个肋状物的高度可以不同，但它们仍然要处于这个范围之中。从空心头顶部测量，肋状物N4的高度在165到170mm之间，本例中此高度为167mm。
在图2中还可以看出棚屋7的周边7A与肋状物N2和N3在平面PJ中是共面的。从空心头顶部测量，棚屋7的周边7A的高度在175到180mm之间，本例中此高度为175. 5mm。
利用肋状物NI到N4、空心头6和棚屋7的周边7A的这种结构，高压绝缘子I的介电元件2的爬电距离达到550到800mm之间，优选在650到700mm之间，本例中该爬电距离为680臟。绝缘子的间距P在260到290mm之间，优选在270到280mm之间。
这种结构中钢化玻璃介电元件2的重量在10到13kg之间，因此可以用现有工具成型和钢化，从而保证了物理性能和加工质量。
考虑金属杆4、金属帽3和水泥5的重量，高压绝缘子I的总重量在24到30kg之间，优选在25到28kg之间。
图3表示一电气安装10,它包含通过相互串联在一起的高压绝缘子I组成的绝缘子链12固定在电线塔式支撑13上面的导电电缆11。
利用按照本发明优化的，爬电距离为680mm、间距为270mm，用于400mm棚屋外径、总重量为26. 165kg (含Ilkg钢化玻璃)的高压绝缘子1，可以使用63个所述绝缘子得到一个长17.1米(m)的绝缘子链，其总爬电距离达42，880mm。这种绝缘子链完全兼容针对在SOOkV直流(DC)下工作而设计的输电线路。
权利要求
1.一种用于高压绝缘子(I)的介电元件(2)，所述绝缘子具有极高的牵引强度，所述介电元件的结构包含一围绕纵轴(A)的钢化玻璃旋转体，包括一通过带肋棚屋(7)展开的空心头(6)，其特征在于，所述介电元件具有一轮廓外形，对应于380到450mm之间的棚屋(7)外径(DJ)，以及在260到290mm之间的一间距(P)，所述轮廓外形限定了在550到800mm之间的一爬电距离，此外介电元件(2)的重量在10到13kg之间，所述棚屋(7)有四个内部环形肋状物(NI，N2, N3, N4)，包含第一肋状物(NI )、沿纵轴(A)上的长度比第一肋状物(NI)短的第二肋状物(N2)、在垂直于纵轴(A)的一平面中与第二肋状物(N2)共面的第三肋状物(N3)，以及沿纵轴(A)上的长度比第二、第三肋状物(N2，N3)短的第四肋状物(N4)。
2.根据权利要求
1所述的介电元件(2)，其特征在于所述空心头(6)的高度从其顶部测量到棚屋(7)在100到120mm之间，外径在105到120mm之间，内腔内径在55到65mm之间。
3.根据权利要求
1所述的介电元件(2)，其特征在于所述空心头(6)的高度从其顶部测量到棚屋(7)在100到120mm之间，外径在105到120mm之间，内腔内径在65到75mm之间。
4.根据权利要求
1所述的介电元件(2)，其特征在于所述第一肋状物(NI)的高度从空心头(6)的顶部起测量在195到205mm之间，所述第二和第三肋状物(N2，N3)各自的高度从空心头(6)的顶部起测量在175到180mm之间，所述第四肋状物(N4)的高度从空心头(6)的顶部起测量在165到170mm之间。
5.根据权利要求
4所述的介电元件(2)，其特征在于所述第一肋状物(NI)的直径(DNl)在310到340mm之间，所述第二肋状物(N2)的直径(DN2)在250到270mm之间，所述第三肋状物(N3)的直径(DN3)在190到220mm之间，所述第四肋状物(N4)的直径(DN4)在140到160mm之间。
6.根据权利要求
1至5任一项所述的介电元件(2)，其特征在于所述棚屋(7)的壁厚在11到18mm之间。
7.根据权利要求
1至6任一项所述的介电元件(2)，其特征在于所述空心头(6)在外侧上有7到12个波纹，在内侧上有7到14个波纹。
8.一种牵引强度极大的帽盖穿心螺栓式高压绝缘子(1)，其特征在于包括一根据前述任一项权利要求
所述的介电元件(2)，所述介电元件上粘接了一金属帽(3)和一金属杆(4)，所述高压绝缘子(I)的牵引强度大于700kN。
9.一种牵引强度极大的高压绝缘子链，其特征在于它包含若干相互串联起来的根据权利要求
8所述的高压绝缘子(I)。
10.一种电气安装，其包括用根据权利要求
9所述的牵引强度极大的高压绝缘子链固定在高空的电力输送电缆。
专利摘要
一种高压绝缘子(1)用的介电元件(2)，这种绝缘子具有极高的牵引强度(大于700kN)，其结构包含一围绕纵轴(A)旋转的钢化玻璃旋转体，此旋转体包括一个通过带肋棚屋(7)展开的空心头(6)。它的外形决定了其爬电距离在550到800mm之间(对于380到450mm之间的棚屋(7)外径(DJ))，而间距(P)则在260到290mm之间，此外介电元件(2)的重量在10到13kg之间。
文档编号H01B17/42GKCN202871419SQ201190000335
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月12日
发明者J·M·乔治, S·塔尔捷, M·绰尼尔 申请人:瑟迪崴(有限公司)玻璃与混合柱型隔离器欧洲公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan