專利名稱：一種空心復(fù)合絕緣子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力裝備設(shè)備，特別是涉及一種用在電力行業(yè)高壓電器中的空心復(fù)合絕緣子。
背景技術(shù)：
隨著電力行業(yè)的發(fā)展，特別是特高壓輸變電的需要，對(duì)于絕緣子的需求越來越多。 通常戶外使用的空心絕緣子一般為瓷絕緣子，由于瓷絕緣子耐污閃能力低，質(zhì)地差，運(yùn)輸及安裝過程中易破碎，且在使用過程需定期清理，給安裝和使用都帶來了很多不便。為解決該問題，電力裝備行業(yè)開發(fā)出了傳統(tǒng)的空心復(fù)合絕緣子。傳統(tǒng)的空心復(fù)合子包括一個(gè)絕緣管， 一個(gè)包覆在該絕緣管外側(cè)的護(hù)套，至少一個(gè)設(shè)置在所述護(hù)套外側(cè)的傘裙，以及至少一個(gè)設(shè)置在所述絕緣管兩末端的法蘭。所述空心復(fù)合絕緣子的絕緣管是由作為增強(qiáng)材料的玻璃纖維紗與作為基體材料的環(huán)氧樹脂復(fù)合而成的。當(dāng)然可以想到的是，所述基體材料還可以是乙烯基脂樹脂，或者是聚氨脂樹脂?？招膹?fù)合絕緣子是高壓變電站設(shè)備的重要部件，對(duì)其電氣性能和機(jī)械性能都有很高的要求，空心復(fù)合絕緣子質(zhì)量的好壞直接影響到高壓變電站設(shè)備的可靠性和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，對(duì)于空心復(fù)合絕緣子的各項(xiàng)性能都要求嚴(yán)格控制。對(duì)于機(jī)械性能，不僅要求絕緣管能夠承受各種破壞應(yīng)力，還得保證絕緣管與法蘭連接處能夠承受得住各種內(nèi)外應(yīng)力。例如來自空心復(fù)合絕緣子內(nèi)部的介質(zhì)，如SF6膨脹時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)壓力，這種內(nèi)壓力轉(zhuǎn)化成對(duì)法蘭的向外推務(wù)從而會(huì)將法蘭從絕緣管上脫離。還有空心復(fù)合絕緣子在其受到沿其徑向水平推力時(shí)，如在大風(fēng)中，空心復(fù)合絕緣子的搖擺將產(chǎn)生這樣的水平推力，這種頻繁的徑向水平推力會(huì)降低絕緣管與法蘭連接處的接合力，近而破壞該空心復(fù)合絕緣子?，F(xiàn)有空心復(fù)合絕緣子，僅用澆裝劑將開設(shè)有凹槽的法蘭澆裝到絕緣管上，這種固定方式難以承受高電壓等級(jí)時(shí)的內(nèi)壓力與徑向水平推力，從而會(huì)造成電網(wǎng)輸電事故。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種符合高壓電等級(jí)用的空心復(fù)合絕緣子。一種空心復(fù)合絕緣子，包括一個(gè)絕緣管，一個(gè)包覆在該絕緣管外側(cè)的護(hù)套，至少一個(gè)設(shè)置在該護(hù)套外側(cè)的傘裙，以及至少一個(gè)設(shè)置在所述絕緣管末端的法蘭。所述絕緣管與法蘭的接觸面上設(shè)置有至少一個(gè)絕緣管凹槽與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在絕緣管與法蘭的接觸面上設(shè)置有絕緣管凹槽，使得空心復(fù)合絕緣子受到內(nèi)應(yīng)力時(shí)，其所產(chǎn)生的應(yīng)力分布更加均勻，從而減小某一部位的集中應(yīng)力， 進(jìn)而使得該空心復(fù)合絕緣子符合電壓等級(jí)更高的輸變電要求。


圖1為本發(fā)明提供的一種空心復(fù)合絕緣子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的空心復(fù)合絕緣子在A處的局部放大圖。
圖3為給圖1的空心復(fù)合絕緣子加載內(nèi)壓力時(shí)，該空心復(fù)合絕緣子的各部位的受力情況的ANSYS分析圖。圖4為給圖1的空心復(fù)合絕緣子加載橫向負(fù)荷時(shí)，該空心復(fù)合絕緣子的各部位的受力情況的AMSYS分析圖。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明，舉一較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如下請(qǐng)參閱圖1及圖2，其為本發(fā)明所提供的一種空心復(fù)合絕緣子100的結(jié)構(gòu)示意圖。 所述空心復(fù)合絕緣子100包括一個(gè)絕緣管10，一個(gè)包覆在該絕緣管10外側(cè)的護(hù)套11，至少一個(gè)設(shè)置在所述護(hù)套11外側(cè)的傘裙12，至少一個(gè)設(shè)置在所述絕緣管10末端的法蘭13，以及用于澆裝固定所述絕緣管10與法蘭13的澆裝劑14。所述絕緣管10由作為增強(qiáng)材料的玻璃纖維紗和基體材料復(fù)合而成。所述基體材料可以為環(huán)氧樹脂，乙烯基酯樹脂，或者是聚氨酯樹脂。在本實(shí)施例中，所述基體材料為環(huán)氧樹脂。在該絕緣管10的成型過程中，環(huán)氧樹脂膠液會(huì)和破璃纖維紗經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化，形成環(huán)氧樹脂固化物。同時(shí)，該環(huán)氧樹脂固化物在環(huán)氧樹脂膠液與玻璃纖維紗之間形成結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)越的界面層，該界面層把玻璃纖維紗與環(huán)氧樹脂膠結(jié)合成一個(gè)整體，使得由該環(huán)氧樹脂與玻璃纖維紗制成的絕緣管10具有良好的機(jī)械性能和電氣性能。所述玻璃纖維紗可以為無堿不間斷玻璃紗，且該玻璃纖維紗占絕緣管10總重量的70% 80%，在本實(shí)施例中，玻璃纖維紗占絕緣管10總重量的78%。所述絕緣管10的兩端至少在設(shè)置有法蘭13的一端開設(shè)有至少一個(gè)絕緣管凹槽101。在本實(shí)施例中，由于所述絕緣管10兩端都設(shè)置了法蘭13，故，所述絕緣管10的兩端都設(shè)置有絕緣管凹槽101，且每端都設(shè)置有三個(gè)凹槽 101。所述絕緣管凹槽101為一矩形凹槽，即該絕緣管凹槽101沿其軸線的截面形狀為矩形。 所述三個(gè)絕緣管凹槽101均勻分布在與法蘭13接合的接合面上。由于所述絕緣管10不僅需要承受內(nèi)壓力，水平推力，還需要承受剪切力，因此，所述絕緣管凹槽101沿絕緣管10的徑向深度根據(jù)該絕緣管10的壁厚設(shè)計(jì)。對(duì)于在實(shí)施例中的由玻璃纖維紗與環(huán)氧樹脂制備的絕緣管10，其壁厚為12毫米，則該絕緣管凹槽101沿其徑向深度小于或等于2毫米。在本實(shí)施例中，所述絕緣管凹槽101的徑向深度為1毫米。所述絕緣管凹槽101可以為一連通槽，即該絕緣管凹槽101沿該絕緣管10的整個(gè)外周緣開設(shè)，從而形成一個(gè)環(huán)形凹槽。該絕緣管凹槽101也可以包括相互隔離的多段凹槽，沿絕緣管10的外周緣開設(shè)。當(dāng)該絕緣管凹槽101為多段分離的凹槽時(shí)，可以在要保證增強(qiáng)絕緣管10與法蘭13的接合力的同時(shí)，還可以保持絕緣管10端部的強(qiáng)度。所述護(hù)套11及傘裙12都由高溫硫化硅橡膠一體注射成型包覆在所述絕緣管10 上，其中護(hù)套11設(shè)置在絕緣管10與傘裙12之間。當(dāng)然可以想到的是，所述護(hù)套11也可以與傘裙12分別制成，然后再組合在一起。所述護(hù)套11包覆在整個(gè)絕緣管10上，并有部分護(hù)套11可以包覆在法蘭13上，也可以嵌設(shè)在所述法蘭13與絕緣管10之間。在本實(shí)施體中，所述護(hù)套11的端部嵌設(shè)在所述法蘭13與絕緣管10之間。高溫硫化硅橡膠是高分子量(分子量一般為40 80萬)的聚有機(jī)硅氧烷(即生膠)加入補(bǔ)強(qiáng)填料和其它各種添加劑，采用有機(jī)過氧化物為硫化劑，并在高溫下交鏈成的一種橡膠，該橡膠簡(jiǎn)稱為硅橡膠。高溫硫化硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填料可以為白炭黑，它可使硫化膠的強(qiáng)度增加十倍。機(jī)入各種添加劑主要是降低膠的成本、改善膠料性能以及賦予硫化膠各種特殊性能如阻燃、導(dǎo)電等。在本實(shí)施例中，所述高溫硫化硅橡膠包括有以下部分組成甲基乙烯基硅橡膠、白炭黑、氫氧化鋁、 硅油以及硫化劑等，且所述各組份所占的重量比為甲基乙烯基硅橡膠20% 50%，白炭黑10 50%，氫氧化鋁25 50%，硅油2 5%，硫化劑1%。所述傘裙12包括至少一個(gè)第一傘裙121，至少一個(gè)與第一傘裙121間隔設(shè)置的第二傘裙122。在本實(shí)施例中，所述第二傘裙122包括兩個(gè)?？梢韵氲降氖牵鶕?jù)需要，該第一傘裙121或者第二傘裙122可以為多個(gè)。所述一個(gè)第一傘裙121以及兩個(gè)第二傘裙122 間隔設(shè)置。所述第一傘裙121、第二傘裙122有不同的裙長(zhǎng)，例如第一傘裙121的裙長(zhǎng)大于第二傘裙122的裙長(zhǎng)。當(dāng)然還可以想到的是，所述傘裙12不限于只包括所述的第一、第二傘裙121、122，還可以包括更多個(gè)裙長(zhǎng)大小不同的傘裙。并且，該第一、第二傘裙121、122 的排列方式也不限于上述的排列方式，可以有其它任意的排列方式。優(yōu)選地，所述第二傘裙 122的裙長(zhǎng)L2與第一傘裙121的裙長(zhǎng)Ll的比例為60% L1 ^ L2 ^ 90% L1,。所述第一傘裙 121的上表面的傾斜角α為5°彡α彡25°，下表面的傾斜角β為2°彡β彡6°，在本實(shí)施例中，第一傘裙121的上表面的傾斜角α為8°，下表面傾斜角β為5°。所述第二傘裙122的上下表面的傾斜角與第一傘裙121的傾斜角可以相同。將所述第一、第二傘裙 121,122的上下表面的傾斜角控制在一定范圍，有利于提高各個(gè)傘裙的自潔性，并且第一、 第二傘裙121、122的裙長(zhǎng)比例控制在一定的范圍，有利于避免淋雨條件下相鄰傘裙之間的橋絡(luò)?？梢岳斫獾氖牵隹招膹?fù)合絕緣子100可以包括多個(gè)傘裙12，也可以僅有一個(gè)。當(dāng)所述空心復(fù)合絕緣子100包括多個(gè)傘裙12時(shí)，該多個(gè)傘裙12可以一體成型，也可以分別成型，然后通過粘膠粘接在護(hù)套11的外側(cè)。所述13由一個(gè)基座131、一個(gè)設(shè)置于基座131的一端且與基座131垂直相連的套管部132，至少一個(gè)連設(shè)在基座131與套管部之間的加強(qiáng)筋133，以及設(shè)置在所述套管部132 內(nèi)壁上的至少一個(gè)法蘭凹槽134。所述基座131可以與套管部132 —體成型，也可以通過焊接等方法將其固定連接在一起。所述基座131包括多個(gè)設(shè)置在該基座131上的固定孔135，該固定孔135用來將該空心復(fù)合絕緣子100通過螺栓(圖未示)與其它裝置，如避雷器，開關(guān)等連接在一起。所述套管部132用于套設(shè)固定絕緣管10。所述法蘭凹槽134與所述絕緣管10的絕緣管凹槽101相對(duì)應(yīng)設(shè)置，即所述法蘭凹槽Π4與所述絕緣管凹槽101處于同一個(gè)徑向平面上。所述法蘭凹槽134與絕緣管凹槽 101的結(jié)構(gòu)相同，即既可以為連通槽，也以可以為各自分離的多段凹槽。同時(shí)，為了改善澆裝劑14的填充，所述法蘭凹槽134還可以圓弧形，即沿法蘭13軸線的截面形狀為一拱形。所述澆裝劑14可以為環(huán)氧樹脂，其填充在法蘭13與絕緣管10之間，以及絕緣管凹槽101與法蘭凹槽134之中，從而增加絕緣管10與法蘭13之間的接合力。圖3為給該空心復(fù)合絕緣子100加載內(nèi)壓力時(shí)，該空心復(fù)合絕緣子100的各部位的受力情況。從圖中可以看出，當(dāng)為該空心復(fù)合絕緣子100加載標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)壓力后，該空心復(fù)合絕緣子100的所受到的應(yīng)力中，其最大值為45MPa。在這里還需要說明的是，所述標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)壓力是指由于所述空心復(fù)合絕緣子100的內(nèi)部需要填充絕緣氣體，如SF6，該絕緣氣體在工作時(shí)，膨脹所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。圖4為給該空心復(fù)合絕緣子100加載端部橫向壓力時(shí)，該空心復(fù)合絕緣子100的各部分的受力情況。從圖中可以看出，當(dāng)為該空心復(fù)合絕緣子100加載橫向的破環(huán)應(yīng)力 295MPa時(shí)，該空心復(fù)合絕緣子100所受到的應(yīng)力中，其最大值為47MPa。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在絕緣管與法蘭的接觸面上設(shè)置有絕緣管凹槽，使得空心復(fù)合絕緣子受到內(nèi)應(yīng)力時(shí)，其所產(chǎn)生的應(yīng)力分布更加均勻，從而減小某一部位的集中應(yīng)力， 進(jìn)而使得該空心復(fù)合絕緣子符合電壓等級(jí)更高的輸變電要求。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種空心復(fù)合絕緣子，包括一個(gè)絕緣管，一個(gè)包覆在該絕緣管外側(cè)的護(hù)套，至少一個(gè)設(shè)置在該護(hù)套外側(cè)的傘裙，以及至少一個(gè)設(shè)置在所述絕緣管末端的法蘭，其特征在于所述絕緣管與法蘭的接觸面上設(shè)置有至少一個(gè)絕緣管凹槽。
2.如權(quán)利要求1所述的空心復(fù)合絕緣子，其特征在于所述法蘭與絕緣管的接觸面上也設(shè)置有至少一個(gè)法蘭凹槽，所述絕緣管凹槽與法蘭凹槽相對(duì)設(shè)置，處于同一個(gè)徑向平面上。
3.如權(quán)利要求2所述的空心復(fù)合絕緣子，其特征在于所述法蘭凹槽為一矩形凹槽，且為一連通槽。
4.如權(quán)利要求2所述的空心復(fù)合絕緣子，其特征在于所述法蘭凹槽包括相互隔離的多段矩形凹槽。
5.如權(quán)利要求2所述的空心復(fù)合絕緣子，其特征在于所述法蘭凹槽沿法蘭軸線的截面形狀為一拱形。
6.如權(quán)利要求1所述的空心復(fù)合絕緣子，其特征在于所述絕緣管凹槽為一矩形凹槽， 該凹槽為一連通槽。
7.如權(quán)利要求1所述的空心復(fù)合絕緣子，其特征在于所述絕緣管凹槽為一矩形凹槽， 該矩形凹槽包括相互隔離的多段。
8.如權(quán)利要求1所述的空心復(fù)合絕緣子，其特征在于所述絕緣管與法蘭之間設(shè)置有一間隙，該間隙的寬度小于0. 5毫米。
9.如權(quán)利要求1所述的空心復(fù)合絕緣子，其特征在于所述絕緣管凹槽的徑向深度小于2毫米。
全文摘要
一種空心復(fù)合絕緣子，包括一個(gè)絕緣管，一個(gè)包覆在該絕緣管外側(cè)的護(hù)套，至少一個(gè)設(shè)置在該護(hù)套外側(cè)的傘裙，以及至少一個(gè)設(shè)置在所述絕緣管末端的法蘭。所述絕緣管與法蘭的接觸面上設(shè)置有至少一個(gè)絕緣管凹槽。由于在絕緣管與法蘭的接觸面上設(shè)置有絕緣管凹槽，使得空心復(fù)合絕緣子受到內(nèi)應(yīng)力時(shí)，其所產(chǎn)生的應(yīng)力分布更加均勻，從而減小某一部位的集中應(yīng)力，進(jìn)而使得該空心復(fù)合絕緣子符合電壓等級(jí)更高的輸變電要求。
文檔編號(hào)H01B17/26GK102290166SQ20101021618
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者周曙琛, 郁杰, 馬斌 申請(qǐng)人:江蘇神馬電力股份有限公司