具体实施方式

本发明提出的方法基于空气间隙带悬浮导体放电理论，将该理论应用于提高110kV复合绝缘子耐雷水平。下面结合实施例及附图对本发明进行详细说明。

由空气间隙带悬浮导体放电理论可知，球形悬浮导体在靠近正极性电极的部分区域可有效提高间隙的正极性雷电冲击耐受水平。由于金属导体耐电弧烧蚀能力和机械性能均优于传统的绝缘材料，应用于绝缘装置设计有一定的优势。复合绝缘子1在安装两端均压环后，其雷击闪络亦是在空气中进行。提高空气间隙耐雷水平的方法可以应用于设计提高复合绝缘子1的耐雷水平。因此，本发明基于悬浮导体可以提高间隙雷电冲击电压的这一特性，在110kV复合绝缘子上安装处于悬浮电位的中间均压环、辅助金属伞裙等大直径的悬浮导体，改善绝缘子在正极性雷电冲击下的放电特性，提高其绝缘水平。

如图1所示，本发明的复合绝缘子1耐雷击能力提高方法包括以下步骤：

步骤1：在复合绝缘子1的两端金具101处分别设置两端均压环2。具体地，步骤1中采用110kV复合绝缘子通用均压环，具有一定的屏蔽深度(70mm)；并且外径应大于最大伞裙直径，以实现屏蔽金具电场、引弧和保护绝缘子伞裙的作用。

优选地，在本发明的一个实施例中，采用250mm外径，25mm管径的固定电位均压环。

步骤2：对步骤1中设置两端均压环2的复合绝缘子1进行耐雷击测试，分别获得其在正负极性两种电压下的击穿电压值曲线。

具体地，在复合绝缘子1两端分别接入高压引线和地线，在1.2/50μs标准雷电冲击电压下测试其在正负极性两种电压下的U₅₀击穿电压值曲线。

在本发明的一个实施例中，选择型号为FXBW-110/70的110kV复合绝缘子进行测试。如图2所示，其最小电弧距离为1000mm，其结构为大小伞型。在其两端分别设置250mm外径，25mm管径的固定电位均压环。并在其两端分别接入高压引线和地线，在1.2/50μs标准雷电冲击电压下测试其在正负极性两种电压下的U₅₀击穿电压值。

步骤3：在设置复合绝缘子1的中间部分设置中间均压环3获得改进型复合绝缘子。其中，如图3所示，步骤3使用的中间均压环3包括外环301和中间连接导杆302。中间均压环3屏蔽深度需为0，以保证中间均压环3的中间连接导杆302处于外环301的包裹之中。

其中，该中间连接导杆302为一端弯曲的金属杆，未弯曲的一端固定在外环301的内圆侧壁，弯曲的一端朝向内圆的圆心。两个这种中间连接导杆分别设在外环301的内圆侧壁的两侧，且两个中间连接导杆301之间通过螺栓固定。两个中间连接导杆301结合时，其弯曲部分结合呈圆孔状，其圆孔内径与芯棒的外径一致。

并且，中间均压环外环301的管径大于两端均压环2管径，从防雷击保护作用的角度来讲，中间均压环外环301管径越大越好，没有上限值。中间均压环3内径大于两端均压环2外径，且中间均压环3内径与两端均压环2的外径之差不应小于2cm，使得中间均压环3处于由两端均压环2之间连线形成的电场区域内，以保证中间均压环3能对放电过程产生足够强的影响。

需要说明的是，中间均压环3的外径和外环301管径还应满足可以穿过绝缘子伞裙102和金具101的要求，并应尽可能增大其管径，以提升电压抬升幅度并屏蔽中间连接导杆302对放电产生的不利影响。即，便于中间均压环3的安装同时保证雷击放电过程中中间均压环3自身不会出现问题。但综合考虑机械承重、外观及实际使用中复合绝缘子1之间的相互影响，中间均压环3外径不宜超过500mm，外环管径不宜超过200mm。

优选地，在本发明的一个实施例中，采用外径400mm，管径90mm的中间均压环。

需要说明的是，在本发明中，还可以采用设置辅助金属伞裙的方式来获得改进型复合绝缘子。其中，辅助金属伞裙的尺寸与中间均压环类似，直径越大越好。即，金属伞裙直径应大于两端通用均压环外径(250mm)，但由于金属伞裙为实心，考虑到实际机械承重，其设计直径应略小于中间均压环，因此，辅助金属伞裙直径优选为250mm～400mm。

步骤4：改变中间均压环3在改进型复合绝缘子中间部分的位置，并进行耐雷击测试。具体地，如图4所示，该步骤包括以下步骤：

步骤401：在步骤3中获得的改进型复合绝缘子的两端分别接入高压高线和地线；

步骤402：在1.2/50μs标准雷电冲击电压下测试其在正负极性两种电压下的U₅₀击穿电压值；

步骤403：改变中间均压环3的位置并返回步骤401；

步骤404：反复执行步骤401-403获得中间均压环3在不同位置时的改进型复合绝缘子在正负极性两种电压下的U₅₀击穿电压值曲线。

在本发明的一个实施例中，选择型号为FXBW-110/70的110kV复合绝缘子进行测试。如图2所示，其最小电弧距离为1000mm，其结构为大小伞型。在其两端分别设置250mm外径，25mm管径的固定电位均压环。并在其中间位置部分设置外径400mm，管径90mm的中间均压环，获得改进型复合绝缘子。并在两端分别接入高压引线和底线，在1.2/50μs标准雷电冲击电压下测试其在正负极性两种电压下的U₅₀击穿电压值。

步骤5：根据步骤2的获得的击穿电压值曲线以及步骤4中获得的击穿电压值曲线确定中间均压环3的最佳位置。

具体地，根据获得的两种击穿电压值曲线，筛选出能够提高复合绝缘子1正极性击穿电压的同时不降低负极性击穿电压的位置，并且选择最靠近复合绝缘子1高压端的位置作为中间均压环3的最佳位置。

如图5所示，在本发明的一个实施例中，中间均压环3布置位置应处于绝缘子中间偏向正极性高压电极的区域(k＝4，距离正极性高压均压环约25cm的位置)时，该位置在正极性电压下能显著提高110kV绝缘子的耐雷水平，且不会降低负极性击穿电压(图4中虚线方框圈出点)，为布置中间均压环3的最佳位置。

与现有方法相比，本发明在不增加绝缘子长度的条件下，即可实现对110kV复合绝缘子耐雷水平的改善；且提出的改进装置由于使用的是可拆卸结构，只需在生产完成的标准110kV复合绝缘子上加装一个定制的中间均压环，加工安装较为简便，不会给原本复合绝缘子生产过程增加任何负担。

如图6所示，本发明还提供一种耐雷击复合绝缘子，其包括金具101、芯棒、伞裙102、两端均压环2以及中间均压环3。

两端均压环2分别设在复合绝缘子1两端的金具101处。并且两端均压环2的外径应大于复合绝缘子1的最大伞裙直径，以实现屏蔽金具电场、引弧和保护绝缘子伞裙的作用。在本发明的一个实施例中，该两端均压环为110kV绝缘子通用均压环，屏蔽深度为70mm。

中间均压环3设在复合绝缘子1的中间部分，其包括外环301和中间连接导杆302。中间均压环3屏蔽深度需为0，以保证中间均压环3的中间连接导杆302处于外环301的包裹之中。

其中，该中间连接导杆302为一端弯曲的金属杆，未弯曲的一端固定在外环301的内圆侧壁，弯曲的一端朝向内圆的圆心。两个这种中间连接导杆302分别设在外环301的内圆侧壁的两侧，且两个中间连接导杆301之间通过螺栓固定。两个中间连接导杆302结合时，其弯曲部分结合呈圆孔状，其圆孔内径与芯棒的外径一致。即，中间均压环3通过中间连接导杆302固定在复合绝缘子1的芯棒上。

并且，中间均压环外环301管径大于两端均压环2管径，中间均压环3内径大于两端均压环2外径，且中间均压环3内径与两端均压环2的外径之差不应小于≥2cm，使得中间均压环3处于由两端均压环2之间连线形成的电场区域内，以保证中间均压环3能对放电过程产生足够强的影响。

优选地，在本发明的一个实施例中，采用外径400mm，管径90mm的中间均压环。

并且，在确定中间均压环3的具体设置位置时，可通过上述的复合绝缘子1耐雷击能力提高方法中的步骤2-5中的方式来确定中间均压环3的具体设置位置。

优选地，在本发明的一个实施例中，在复合绝缘子1的靠近高压端的一侧第4个伞裙的上方设置中间均压环。

本发明应用悬浮导体放电理论，在原装有两端均压环的110kV复合绝缘子的基础上，于绝缘子中部位置安装了处于悬浮电位的中间均压环，利用球形悬浮导体提升空气间隙雷电冲击击穿电压的作用，提高110kV复合绝缘子在雷电冲击下的击穿电压。

本发明的耐雷击提高方法和耐雷击复合绝缘子不需增加绝缘子长度，避免了绝缘子长度增加带来的对地绝缘问题的困扰。同时，由于悬浮导体材质为金属，机械性能优于绝缘材料，在多次频繁雷击下也不会因电弧电流过大而烧蚀其金属结构，免去了频繁更换绝缘子的烦扰。

申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。