高压悬垂绝缘子材料(输电线路用复合悬式绝缘子)(1)

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复合绝缘子又称合成绝缘子,其主要结构一般由硅橡胶伞裙护套、玻璃纤维环氧树脂引拔棒、端部金具三部分组成,如下图。

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1、复合悬式绝缘子基本介绍

复合悬式绝缘子由玻璃纤维环氧树脂引拔棒,硅橡胶伞裙,金具三部分组成。其硅橡胶伞裙采用整体注压工艺,从而解决了影响复合绝缘子可靠性的关键问题界面电气击穿。玻璃引拔棒与金具的联接采用最先进的压接工艺,配有全自动声波探伤检测系统,强度高,外型美观,体积小,重量轻,金具镀锌可防锈蚀,可与瓷绝缘子互换使用,本产品结构可靠,不损伤芯棒,能充分发挥其机械强度。

复合悬式绝缘子电气性能优越,机械强度高,内部承载的环氧玻璃引拔棒抗张抗弯强度比普通钢材高2倍,是高强度瓷材料的8~10倍,有效提高了安全运行的可靠性。

复合悬式绝缘子耐污性能好,抗污性能好,抗污闪强力强,其湿耐受电压和污秽耐受电压为相同爬距瓷绝缘子的2~2.5倍。且不需清扫,能在重污秽的去安全运行。

复合悬式绝缘子体积小、重量轻(仅为同电压等级瓷绝缘子的1/6~1/9).结构轻巧,便于运输和安装。

复合悬式绝缘子硅橡胶伞裙具有良好憎水性能,其整体结构保证了内绝缘不受潮,不需进行预防性绝缘监测试验,不需清扫,减少了日常维护工作量。

复合悬式绝缘子密封性能好,耐电蚀能力强,伞裙材料耐漏电起痕达TMA4.5级水平,具有良好的耐老化、耐腐蚀、耐低温性能,可适用于-40℃~-50℃地区。

复合悬式绝缘子具有很强的抗冲击性和防震性能,其良好的防脆性和抗蠕变性,不易破碎、抗弯曲、抗扭强度高,可承受内部压强,防爆力强,可与瓷、玻璃绝缘子互换作用。

由于复合绝缘子的表面多具有憎水性,其表面泄漏状况与瓷绝缘子完全不同。在能源部能源办(1993)45号文《关于颁发电力系统电瓷防污有关规定的通知》中,暂定复合绝缘子单位泄漏距离(爬电比距)可按瓷绝缘的75%设计。

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2、复合绝缘子结构

复合绝缘子是由伞盘、芯棒及金属端头三部分组成,对电压等级为11OkV及以上线路使用的复合绝缘子,为改善其电压分布,在复合绝缘子两端(或一端)装配有均压环。

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3、复合绝缘子材料及特点

复合绝缘子的伞盘是由硅橡胶为基体的高分子聚合物制成,具有良好的合水性,水在伞盘表面呈水珠状,不会形成放电通路。另外,复合绝缘子伞盘还具有优良的耐电腐蚀性和良好的抗氧、抗臭氧及抗老化性能。

复合绝缘子的芯棒采用环氧玻璃纤维棒制成,具有很高的抗张强度,约为普通钢的1.5~2倍,为高强度瓷的3~5倍。芯棒又具有良好的绝缘性能和良好的减振性、抗蠕变性及抗疲劳断裂性能。

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4、复合绝缘子均压屏蔽环

输电线路绝缘子串所承受的电压,并不是均匀分布于每个绝缘子上,在绝缘子串中间的绝缘子,所承受的电压比两端的小.靠近导线的绝缘子承受的电压最大,而这种电压分布不均匀的情况,随线路电压的升高而严重,为使绝缘子串电压分布较均匀,一般要求110kV及以上线路上应装设均压屏蔽环。

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5、复合绝缘子金属端头的连接结构

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a 、内楔式

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内楔式是将芯棒端部锯开一条切口,在切口压入楔形的金属件,芯棒外部是一个锥形内腔的套筒。相互之间靠静摩擦力来传递机械负荷。

b 、外楔式

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外楔式是将套筒做成锥形,套在芯棒的端部,再把三个环形的外楔均匀地插入锥形内腔与芯棒之间。楔片厚度大小非常关键。相互之间也是靠静摩擦力来传递机械负荷。

c 、压接式

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压接式是将套筒套入芯棒后,用专用机械压接后使金属筒体与芯棒连成一体。压接式具有以下特点:

1)结构简单、轻巧、外形美观;

2)连接牢固可靠,分散性小;

3)便于机械化操作;

4)工艺简单、工效高、生产周期短。

这种结构型式靠芯棒与金属端头的静摩擦来承受和传递负荷,其摩擦力一般取决于正压力大小。

d 三种结构型式简单分析

内楔式、外楔式和三种连接是通过被连接部件本身的过盈配合来实现的,相互之间是靠静摩擦力来传递机械负荷,在连接区内,芯棒是在应力下受压缩而产生弹性变形,由弹性应力作为产生摩擦力的正压力。压接式端部附件的连接结构,由于应力状态较理想、结构和装配工艺简单,便于电脑监控,连接较理想,综合成本较低,被认为是目前较理想的的连接结构型式。

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6、复合绝缘子的机械承载能力

目前制作复合绝缘子用的芯棒一般采用抗拉强度 为800-1000MPa的芯棒。计算时一般取值500MPa。

复合绝缘子芯棒的直径d可用以下公式计算:

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式中:,T--设计抗拉力。

例:试计算T=100kN的复合绝缘子需用多大直径的芯棒。

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7、复合绝缘子的优缺点

a 它具有以下优点

(1) 机械性能优越:由于心棒由环氧玻璃纤维制成,其扩张强度为普通钢的1.5倍,是高强瓷的3~4倍,轴向拉力特别强,并具有较强的吸振能力,抗震阻尼性能很高,为瓷绝缘子的1/7~1/10。

(2) 复合绝缘子串抗污闪性能好:复合绝缘子具有憎水性,下雨时在复合绝缘子的伞形波纹表面不会沾湿形成水膜,而是呈水珠状滴落,不易构成导电通道,其污闪电压较高,为同电压等级瓷绝缘子的3倍。

(3) 耐电蚀性优异:绝缘子表面漏电闪络形成不可逆性劣变起痕现象,一般标准为不低于4.5级(即4.5kV),而复合绝缘子为6~7级。

(4) 抗老化性能好:经十年实践检测表明,复合绝缘子除颜色略有变深并介电常数和介质损失角稍有增加外,对表面不沾湿性及耐电蚀起痕性均无变化,说明抗老化性能良好。

(5) 结构稳定性好:一般瓷悬式绝缘子是内胶装配结构,由于电化腐蚀,运行中会产生低零值绝缘电阻,而复合绝缘子为外胶装配结构,其内心为实心棒绝缘材料,不存在劣化合击穿,不会出现零值绝缘子。

(6) 线路运行效率高:由于复合绝缘子的风雨自洁性好,又不产生零值绝缘子,故清扫检查工作可改为每4~5年一次,从而缩短检修、停电时间。

(7) 重量轻:含成绝缘子自身重量轻在运输、施工作业中,可大大减轻工作人员的劳动强度。

b 存在一些缺点

(1) 复合绝缘子价格高。

(2) 复合绝缘子承受的径向(垂直于中心线)应力很小,因此,使用于耐张杆的高压绝缘子严禁踩踏,或任何形式的径向荷重,否则将导致折断。

(3) 复合绝缘子在施工或平时运行时严禁硬物跌落、碰擦,因其伞部为硅橡胶,质地比较柔嫩,极易损伤而破坏密封性,导致绝缘性能下降。

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8、复合绝缘子参数

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参数表示(1)

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参数表示(2)

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参数表示(3)

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