阅读说明：本技术 一种应用于台风区变径结构的500kV防风偏复合绝缘子 (500kV windage yaw prevention composite insulator applied to variable diameter structure in typhoon area ) 是由 林锐 田正波 翁兰溪 王家昕 秦纪宾 陈允清 张礼朝 陈俊 武晶 郑智光 林原辰 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防风偏绝缘子,特别是一种应用于台风区变径结构的500kV防风偏复合绝缘子,其结构要点在于,芯棒包括有粗芯棒、直径小于粗芯棒的细芯棒以及阶梯构造的转接金具,伞裙护套包括有适配粗芯棒的大径伞裙护套和适配细芯棒的小径伞裙护套,所述转接金具包括一体构造的大径筒状接口和小径筒状接口,粗芯棒的一端压接在该大径筒状接口中,另一端则通过端部金具与杆塔横担固定连接；细芯棒的一端压接在小径筒状接口中,另一端则通过高压金具与导线连接；粗芯棒与细芯棒的直径比为1.5:1～3:1。优点在于：既有良好的刚性又保证绝缘子具有一定韧性,减小绝缘子迎风面积及重量,降低风压对绝缘子变形的影响。(The invention relates to a windage yaw prevention insulator, in particular to a 500kV windage yaw prevention composite insulator applied to a typhoon area variable diameter structure, which is structurally characterized in that a core rod comprises a thick core rod, a thin core rod with the diameter smaller than that of the thick core rod and a step-structured switching hardware fitting, an umbrella skirt sheath comprises a large-diameter umbrella skirt sheath matched with the thick core rod and a small-diameter umbrella skirt sheath matched with the thin core rod, the switching hardware fitting comprises a large-diameter cylindrical interface and a small-diameter cylindrical interface which are integrally structured, one end of the thick core rod is pressed in the large-diameter cylindrical interface, and the other end of the thick core rod is fixedly connected with a tower cross arm through an end hardware fitting; one end of the thin core rod is pressed in the small-diameter cylindrical interface, and the other end of the thin core rod is connected with the lead through a high-voltage fitting; the diameter ratio of the thick core rod to the thin core rod is 1.5: 1-3: 1. Has the advantages that: the high-rigidity insulator has good rigidity, ensures that the insulator has certain toughness, reduces the windward area and the weight of the insulator, and reduces the influence of wind pressure on the deformation of the insulator.)

一种应用于台风区变径结构的500kV防风偏复合绝缘子

技术领域

本发明涉及一种防风偏绝缘子，特别是一种应用于台风区变径结构的500kV防风偏复合绝缘子。

背景技术

中国是世界上少数几个受台风影响最严重的国家之一，从北到南漫长的海岸线和沿海地区都有可能有台风登陆，袭击沿海的台风风速可达40-60m/s以上，阵风效应明显，因此沿海杆塔多数需要采用防风偏措施以减小跳线串摆动，保障风偏后的跳线对杆塔的电气距离满足要求。

在500kV以下等级的输电线路中，防风偏复合绝缘子得到了广泛的应用，输电线路因风偏引起的跳闸事故大大降低。目前500kV输电线路转角塔跳线串主要采用常规的等径盘型绝缘子组合成串并加重锤片的型式，在台风作用下容易发生风偏跳闸事故，因此在500kV线路转角塔上应用防风偏复合绝缘子是避免风偏故障的有效措施，然而，由于沿海台风地区风速大， 500kV线路跳线串及引流线长较大、风荷载大，跳线又是四分裂形式，其采用整体等径结构芯棒的垂直固定式防风偏绝缘子，则由于这种等径芯棒绝缘子自身需要承受较大的弯矩，因此要求其整体刚性强，重量重，展面大，导致存在如下问题：

由于防风偏绝缘子一端为悬垂端，用于连接导线，然而因为其展面大，导致迎风面积大，从而使得其受风力冲击也大，并且在整体刚性作用下直接影响到刚性连接的另一端。防风偏绝缘子的另一端直接固定在横担上，采用刚性连接，而整体刚性且重量大的绝缘子在多次受风力冲击而扭曲弹性形变后，固定连接处的连接螺栓和横担角钢在大弯距作用下容易发生破坏或失稳，从而引发绝缘子掉串事故，进而引发线路故障问题。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能有效减少风力冲击、降低对杆塔负荷的应用于台风区变径结构的500kV防风偏复合绝缘子。

本发明所述目的是通过以下途径来实现的：

一种应用于台风区变径结构的500kV防风偏复合绝缘子，包括有芯棒和含围固定于芯棒外周面的伞裙护套，其结构要点在于，芯棒包括有粗芯棒、直径小于粗芯棒的细芯棒以及阶梯构造的转接金具，伞裙护套包括有适配粗芯棒的大径伞裙护套和适配细芯棒的小径伞裙护套，其中粗芯棒及其外接的大径伞裙护套构成绝缘子上段单体，细芯棒及其外接的小径伞裙护套构成绝缘子下段单体；所述转接金具包括一体构造的大径筒状接口和小径筒状接口，粗芯棒的一端压接在该大径筒状接口中，另一端则通过端部金具与杆塔横担固定连接；细芯棒的一端压接在小径筒状接口中，另一端则通过高压金具与导线连接；粗芯棒与细芯棒的直径比为1.5:1~3:1，所述转接金具大径筒状接口和小径筒状接口之间设置有隔板，大径伞裙护套和小径伞裙护套分别对应连接于大径筒状接口和小径筒状接口的开口端沿。

对于防风偏绝缘子而言，导线一侧为主要受风力冲击段，而横担一侧受力则主要受导线一侧的风偏影响，为此，本发明采用转接金具将两种直径不同的芯棒压接在一起，从而形成一种由上而下变径的绝缘子结构，绝缘子上段单体直径较大，连接杆塔横担，提供良好的刚性以有效抵御大风引起的偏移，绝缘子下段单体连接导线，直径较小，一方面减小迎风展面面积，另一方面提供较好的韧性且能够提供一定的端部偏移量以吸收风能，从而有效减少风力冲击，以减小对横担一侧的受力影响；另外减小部分绝缘子的直径还大大减少了整体绝缘子的质量，从而有效降低绝缘子对杆塔的负荷。

本发明可以进一步具体为：

所述绝缘子上段单体和绝缘子下段单体的长度比值为1：2～3：1。

根据杆塔电压等级、受风力情况以及导线等条件，对应设置两段绝缘子的长度，为确保刚度和达到减负荷和防风效果，粗芯棒一段应大于绝缘子全长的三分之一，细芯棒一段应大于绝缘子全长的四分之一。

所述伞群护套为一种大小伞盘交替式开放型构造，且大径伞裙护套的厚度大于小径伞裙护套的厚度。

伞裙护套作为复合绝缘子的外绝缘部分，主要为绝缘子提供防湿闪和污闪性能，并保护芯棒免遭外部大气的侵袭。大小伞盘交替式开放型构造的伞裙护套具有良好的自洁性和足够的湿闪性能，适用于由风导致积污的沿海地区。

所述转接金具中，大径筒状接口和小径筒状接口的开口端沿均设置有L型槽口，槽口朝向中空内腔；所述大径伞裙护套和小径伞裙护套分别接入转接金具中对应的筒状接口所在L型槽口中，并通过密封胶进行密封和固定。

这样能够确保在转接金具中伞裙护套与芯棒界面的密封性，有效保护粗、细芯棒不受外界环境的侵蚀。

所述端部金具为一种圆形法兰，其一端与粗芯棒通过压接连接，另一端通过螺栓与铁塔横担连接。

圆形法兰作为端部金具能够具有与铁塔横担较大的接触面，从而确保与铁塔横担联接的稳定性。

还包括有低压端均压环和高压端均压环，低压端均压环安装在端部金具一侧，高压端均压环则安装在高压金具一侧。

在绝缘子两端固定有均压环能够有效改善电场分布，均匀电场分布，防止高压电场加速复合绝缘子端部老化，并且在过电压时有引弧作用，确保伞裙表面不被电弧灼伤。

综上所述，本发明提供了一种应用于台风区变径结构的500kV防风偏复合绝缘子，采用上下两段不同直径的绝缘子单体组成变径结构的绝缘子，连接横担的绝缘子上段单体直径较大，提供良好的刚性以有效抵御大风引起的偏移，连接导线的下段单体直径较小，一方面减小绝缘子质量和迎风展面面积，另一方面提供较好的韧性且能够提供一定的端部偏移量以吸收风能，从而有效减少风力冲击，以减小对横担一侧的受力影响，从而有效降低绝缘子对杆塔的负荷。

附图说明

图1为本发明所述变径结构的500kV防风偏复合绝缘子的结构示意图；

图2为本发明所述变径结构的500kV防风偏复合绝缘子与杆塔连接的结构示意图；

图3为图1中A部所示放大结构示意图，既本发明所述转接金具的结构示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1-3，一种应用于台风区变径结构的500kV防风偏复合绝缘子，包括有芯棒和含围固定于芯棒外周面的伞裙护套，芯棒包括有粗芯棒21、直径小于粗芯棒的细芯棒22以及阶梯构造的转接金具12，伞裙护套包括有适配粗芯棒21的大径伞裙护套31和适配细芯棒22的小径伞裙护套32，其中粗芯棒21及其外接的大径伞裙护套31构成绝缘子上段单体，细芯棒22及其外接的小径伞裙护套32构成绝缘子下段单体。所述转接金具12包括一体构造且中空的大径筒状接口和小径筒状接口，粗芯棒21的一端压接在该大径筒状接口中，另一端则通过端部金具11与杆塔横担60固定连接；细芯棒22的一端压接在小径筒状接口中，另一端则通过高压金具13与导线连接。粗芯棒21与细芯棒22的直径比为1.5:1~3:1；所述绝缘子上段单体和绝缘子下段单体的长度比值为1：2～3：1。

本发明的应用实例包括如下：

芯棒采用环氧树脂玻璃纤维棒，采用实心结构，抗拉强度高于1100MPa，具有良好的抗挠动和抗疲劳性，承受复合绝缘子的机械负荷。绝缘子上段单体的粗芯棒直径90mm、长度3m，绝缘子下段单体的细芯棒直径45mm、长度1.9m。

伞裙护套采用高温硫化硅橡胶作为伞裙和护套的原料，以注射成型工艺制造，注射过程中的高温高压可以有效提升硅橡胶与芯棒的粘接性，保证伞裙护套和芯棒界面的密封性，有效保护芯棒免受外界环境的侵蚀。伞裙护套采用大小伞盘交替式开放型伞形设计，具有良好的自洁性和足够的湿闪性能，适用于由风导致积污的沿海地区。由于500kV绝缘子护套厚度不小于4.5mm，选取φ90芯棒护套厚度6mm，φ45芯棒护套厚度5mm。此外，Φ90mm芯棒伞形参数：大、小伞盘直径分别为238mm、198mm，大、小伞盘伞伸出分别为68mm、48mm，伞间距为36mm、上表面倾角7.5°、伞间距与伞伸出之比为0.99、爬电距离与间距之比为3.91、伞裙边缘厚度为3.8mm、伞裙根部厚度为8mm；Φ45mm芯棒伞形参数：大、小伞直径分别为158mm、128mm，大、小伞盘伞伸出分别为51.5mm、35mm，伞间距为28mm、上表面倾角7.5°、伞间距与伞伸出之比为1.08、爬电距离与间距之比为3.66、伞裙边缘厚度为4.8mm、伞裙根部厚度为7.8mm。

端部金具11采用圆形法兰，由45号钢锻压成型并热镀锌，一头以压接式工艺与粗芯棒进行连接，另一头采用螺栓刚性联接至铁塔横担。圆形法兰外径为Φ260mm，分布4个直径Φ26mm螺栓孔，采用M24螺栓、强度等级10.9级。复合绝缘子钢脚通过双联碗头挂板、四分裂间隔棒与转角塔引流线连接。

绝缘子两端固定有均压装置以改善电场分布，均压环由铝合金材料制成，低压端和高压端分别设置有低压端均压环41、高压端均压环42，均压环直径均为Φ370mm、管径为Φ50mm、屏蔽深度为60mm。

如附图3所示，所述转接金具12中，大径筒状接口和小径筒状接口之间设置有隔板，大径筒状接口和小径筒状接口的开口端沿均设置有L型槽口13，槽口朝向中空内腔；所述大径伞裙护套和小径伞裙护套分别接入转接金具中对应的筒状接口所在L型槽口中，并通过密封胶50进行密封和固定，从而保证伞裙护套和芯棒界面的密封性，有效保护芯棒免受外界环境的侵蚀。

本发明的要点在于：

1）采用芯棒变径结构设计，使得防风偏复合绝缘子既有良好的刚性又保证绝缘子具有一定韧性，避免复合绝缘子作用于铁塔连接处的弯距过大导致铁塔挂线角钢损坏。同时又能减小绝缘子迎风面积及重量，降低风压对绝缘子变形的影响。本发明所示复合绝缘子可以有效限制绝缘子串在大风作用下的摆动范围，保证了带电体对塔身的电气间隙满足要求，一定程度上有利于缩短跳线横担长度、减小铁塔重量。经实验室弯曲负荷试验，在4kN额定弯曲负荷条件下，芯棒端部（细芯棒端）实际偏移量小于1600mm，远小于常规跳线串风偏位移量。

2）采用交替式开放型伞形设计，具有良好的自洁性和足够的湿闪性能，适用于由风导致积污的沿海地区。圆形法兰端头具有与铁塔横担较大的接触面，其与铁塔横担联接稳定。均压环由铝合金材料制成，均匀电场分布，防止高压电场加速复合绝缘子端部老化，并且在过电压时有引弧作用，确保伞裙表面不被电弧灼伤。

本发明未述部分与现有技术相同。