[实用新型]新型头部结构盘形悬式瓷绝缘子

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种盘形悬式瓷绝缘子(以下称绝缘子)，特别是涉及用于输电线路的新型头部结构的盘形悬式瓷绝缘子。

背景技术

近些年来，随着中国电力事业的迅猛发展，起绝缘和固定导线作用的盘形悬式绝缘子在输变电系统中得到越来越广泛的应用。

现有技术中，大量使用的盘形悬式绝缘子由绝缘件、铁帽和钢脚用胶合剂胶装而成。铁帽及钢脚与胶合剂接触表面涂一层缓冲层。钢脚顶部粘有垫片。绝缘件表面覆釉。铁帽、钢脚表面全部热镀锌。

在输变电系统中使用的绝缘子，若发生断裂，会造成设备损坏甚至人身伤害事故，导致变电站供电线路部分或全部停电，造成巨大经济损失和社会影响。研究人员通过深入分析与调查研究，发现其发生断裂的绝缘子主要是绝缘件的损坏导致的，原因是：输电线路上工作状态下的绝缘子会受到多种力的作用，这些力由设计成一定形状的钢脚和铁帽通过胶合剂传递给绝缘件的。实际上绝缘子组件中绝缘件是受力的最薄弱部分，铁帽、钢脚和胶合剂均好于绝缘件。也就是说，绝缘件所能耐受的强度高低直接决定了绝缘子在线路上工作的可靠性。

怎样提高绝缘子组件中绝缘件的机械强度，以保障绝缘子的可靠性，这对于绝缘子的各组件结构设计提出了较高的要求。

盘形悬式瓷绝缘子是一种采用瓷材料作为绝缘件的绝缘子。瓷材料本身有着很高的机械强度和电气强度，正因为如此，它被用来制造绝缘子已经有上百年的历史而至今还深受欢迎。但是瓷作为脆性材料，如果所受到的应力过分集中会导致其破碎。

绝缘件是由头部位置来承受机械力的，因此人们在设计绝缘子头部结构的时候，积极寻找在最大程度上减小应力集中(即使头部受力面应力分布趋于均匀)的方法。经过分析与实验验证，其主要方法就是通过绝缘子组件中钢脚和铁帽合理的结构形状设计，使得通过铁帽、钢脚传递到绝缘件上的机械应力最大程度的保证均匀，从而达到提高绝缘件的机械强度耐受值。

现今广为应用的盘形悬式瓷绝缘子组件钢脚和铁帽的设计形状如图1和图2所示，工作中钢脚设计的承力部分为A斜面、铁帽设计的承力部分主要为B斜面(C斜面起辅助承力作用，称为“小凸台”)。绝缘子在工作状态下是钢脚和铁帽轴向分别受到来自两个方向的拉应力P和P₁(见图3已有的绝缘子受力图)，这两个力通过钢脚A斜面和铁帽B斜面的作用将力的方向改变为P′和P₁′，P′和P₁′通过胶合剂将力传递到绝缘件上，图4为绝缘件的头部形状，粗糙面部分为设计承力部位。承力部位理想的应力分布应该是尽可能的均匀，那样可以避免有害的集中应力对绝缘件造成损害导致整个绝缘子的破坏。

从图3的受力情况来看，现行绝缘子的应力分布状况还有很大的提高空间。

综上所述，需要通过钢脚和铁帽几何形状的改进以使绝缘件承力部分的应力分布更加均匀，保证绝缘子有着更好的工作稳定性。

发明内容

本实用新型在现有绝缘子基础上对组件中的钢脚和铁帽的形状做出了改进，其目的在于均匀绝缘子组件中绝缘件承力部分的应力分布，在提高绝缘件破坏负荷的同时，提高绝缘子工作稳定性。即提供一种机电性能更好的新型头部结构的盘形悬式瓷绝缘子。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型是通过改变绝缘子组件中钢脚和铁帽的结构设计，进而改善绝缘件的整体应力分布和受力状况，以达到提高了绝缘件的整体机械强度，延长了绝缘件的整体使用寿命。

一种新型头部结构的盘形悬式瓷绝缘子，包括绝缘件、铁帽和钢脚，其特征在于所说的圆柱形状或者类似圆柱形状钢脚的回转体承力面上或者/和铁帽帽腔的回转体内侧壁承力面上，加工有螺纹或类似螺纹状的圆环。该圆环的剖面形状呈梯形状或锯齿形状。

上述钢脚圆环的螺纹或类似螺纹状部分总承力面积是nD(D为单个圆环螺纹牙的承力面积，n为钢脚螺纹牙数)。各部相关的尺寸关系如下：

φ/φ₁＝0.9～1；

S/T＝0.5～2.5；

α＝35～75°。

改变设计后的绝缘子组件铁帽，它的圆柱形状或者类似圆柱形状的帽腔回转体的内侧壁承力面上，加工成螺纹或类似螺纹状的圆环(见图8)。该圆环的剖面形状呈梯形状或锯齿形状。

上述铁帽圆环的螺纹或类似螺纹状部分总承力面积是n′D′(D′为单个圆环螺纹牙的承力面积，n′为铁帽螺纹牙数)，相关的尺寸关系如下：

φ′/φ₁′＝0.9～1；

S′/T′＝0.5～2.5；

α′＝35～75°。