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直流绝缘子标准

2022.1.25

输电线路绝缘子按材质结构型式可分为瓷/玻璃盘型悬式绝缘子、复合绝缘子、涂覆RTV盘型悬式绝缘子、瓷长棒绝缘子、盘型悬式的瓷/玻璃复合绝缘子,其中主网线路用量最多的是前3种。绝缘子的结构分外形(伞型)和内部结构,其中外形与积污、污闪电压等外绝缘特性相关,内部结构与内绝缘的安全相关。本文简述瓷/玻璃盘型悬式绝缘子、复合绝缘子的外形和内部结构,涂覆RTV的盘型悬式绝缘子结构与瓷/玻璃盘型悬式绝缘子相同。

1、瓷/玻璃盘型悬式绝缘子
1.1、外形(伞型)
对于交流线路用绝缘子,瓷、玻璃盘型悬式绝缘子的外形可分为标准型(普通型)、钟罩型、外伞型,其中外伞型可分为双伞、三伞、空气动力型。

标准型或称普通型绝缘子,一般伞下有棱槽,棱槽用以增加绝缘子爬电距离,从而提高闪络电压,普通想绝缘子棱槽较浅,钟罩型绝缘子外沿伞裙深度较大、且常常有中部棱槽深度超过外沿伞,外伞型绝缘子伞下没有棱槽。

对于直流线路用瓷、玻璃盘型悬式绝缘子,外形可分为钟罩型(标准型)、外伞型(包含双伞、三伞)。也即,对于直流线路而言,标准型绝缘子实际上就指钟罩型绝缘子,这点与交流线路不同,这是由于直流绝缘子要求有更深的棱槽,从而获得更高的外绝缘闪络电压。

不同的伞型对绝缘子的积污特性有着显著差异,根据浙江地区运行经验,对于交流直线串绝缘子,外伞型绝缘子积污最轻,普通型积污大致是外伞型绝缘子的2倍,钟罩型绝缘子积污大致是普通型绝缘子的1.5倍。上述倍数是大量样本下的平均值,具体杆塔位置不同伞型绝缘子的积污差异会有较大差异。直流绝缘子伞型对积污的影响尚无足够数据。

钢帽、钢脚用以绝缘子之间或绝缘子与金具的互相连接,锁紧销用于钢脚与钢帽连接后的位置固定,防止绝缘子脱出。

瓷件是承担绝缘子绝缘功能的部分,其中位于铁帽内部的瓷件称为瓷头,为绝缘子内部电场强度最大部分,其材质、设计是绝缘子内绝缘性能的关键。

水泥胶装承担瓷件、钢帽之间的连接,是绝缘子机械强度、内绝缘性能的关键。

对于交流盘型悬式玻璃绝缘子,结构与图3瓷绝缘子类似,只是瓷件换成了玻璃件。

对于直流盘型悬式绝缘子,在图3基础上增加了锌环,锌环分别位于钢脚和钢帽,承担牺牲电极的作用,用以保护钢脚、钢帽不受电腐蚀。(早期的直流绝缘子没有锌环,运行后出现金具腐蚀)

2、复合绝缘子
2.1 外形(伞型)
复合绝缘子易于成型,具有多种伞型结构,描述复合绝缘子伞型结构的参数有伞裙倾角、伸出比等伞裙的形态参数,也有一个伞裙单元中大伞和小伞的排列组合方式,如等径伞、大-小伞、大-小-小-中-小-小伞型等。

复合绝缘子伞下无棱,不同的大小伞排列方式对绝缘子积污影响不大,但对防冰性能有显著影响,大伞过于接近会使得绝缘子更容易被冰棱桥接,导致冰闪电压下降。

2.2 内部结构
① 整体结构

复合绝缘子由芯棒、伞裙护套和连接金具组成。其中芯棒材质为玻璃钢,用来提供绝缘子的机械性能,护套通过粘接剂连接于芯棒表面,起到保护芯棒的作用,连接金具位于复合绝缘子两端,起到将复合绝缘子与杆塔金具相连接的作用。

② 端部结构

复合绝缘子按端部结构可分为楔式结构、粘接式结构、压接式结构。目前在运复合绝缘子大部分为压接式结构,仅有少数为楔式结构。
内楔式结构如图6(a)右侧所示,先在芯棒上锯开一个槽,开槽的芯棒插入金具内孔后.在芯棒槽中压入一片锥形楔子,使芯棒表面和金具内壁产生一定摩擦力,使复合绝缘子能够承担一定的机械拉伸负荷。

外楔式结构见图6(a)左部分,芯棒套入金具内孔后.在芯棒和金具内孔之间压人多片圆锥型楔子。使金具和楔子及芯棒之间形成一定摩擦力.使复合绝缘子能够承担一定的机械拉伸负荷。

楔式结构的密封见图7,其中图7(a)结构依靠密封胶实现芯棒与金具之间的密封,其中金具1和金具2之间一般采用螺纹连接,图7(b)在芯棒和金具之间增加了密封圈,依靠压紧的密封圈与密封胶一起实现密封。上述使用的密封胶一般为常温硫化硅橡胶。。

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