[其他]用于具有大牵引强度的高压绝缘子的介电元件

说明书

技术领域

本发明涉及固定高空输电线路用的高压电气绝缘子领域。本发明具体涉及适合彼此连接成串、以便通过施加水平或垂直（悬吊）牵引力形成适合固定架空高压电缆的绝缘子绝缘链的“帽盖（穿心）螺栓式”（cap and pin）高压绝缘子。 

更具体地说，本发明涉及这类绝缘子中包含的介电元件或部件。该元件基本为钢化玻璃结构，具有通过一扩张部分展开的空心头，它形成了一裙摆或“棚屋（shed）”。其顶部有一凹陷的金属帽粘在空心头外表面上，而其末端适合与绝缘子链中相邻绝缘子帽顶部接合的金属螺栓粘在空心头的内腔里。 

总之，可以用棚屋的外径和间距（绝缘子之间的间距）来描述介电元件的几何特征，后者相当于一绝缘子链中相邻两个介电元件上两个相同点之间的垂直距离。此外，该介电元件的电气绝缘能力是通过测量其爬电距离描述的，爬电距离是指介电元件的外轮廓，即等于可以沿帽与金属螺栓之间的介电元件表面经过的最短距离。最后，绝缘子的机械特征用牵引强度描述。 

适合的介电元件、绝缘子和绝缘子链，作为一个整体，不仅要符合电气、机械和化学性质方面的要求，还要符合有关尺寸方面的要求，这样才能使其符合现行标准，尤其是IEC 60815标准。因此，不仅每个绝缘子的电介质要使用适当的轮廓，并在绝缘子链中使用足够数量的绝缘子，而且还要考虑三维约束。绝缘链一旦投入使用，它通常要么垂直悬挂在高压电线塔上，这样它实际在上面平行于塔延展，要么用半水平方式锚固在高压电线塔上。然而，为了在极端气候条件下（如大风和下雪）维持最高安全水平，对这两种结构都规定了绝缘链与电线塔以及绝缘链与地面之间的最小安全距离。这意味着，无论什么污染水平，都不可能无限增大绝缘链的长度，这个长度与所用绝缘子的数量直接相关，甚至也不可能无限增大其宽度，这个宽度直接取决于介电元件的棚屋外径。 

因此，可以看出为了设计专门针对高压和高污染水平的电气绝缘子，必须考虑各种条件，特别是有关电介质轮廓的条件，这个轮廓往往是具有足够长的爬电距离与具有足够紧凑的三维尺寸之间综合考虑取舍的结果，该尺寸是由棚屋外径和绝缘子间距决定的。 

背景技术

专利文件FR2680041公开了一种用玻璃制造的、适合90千伏（kV）以上高压电缆绝缘链中使用的介电绝缘子，这种绝缘子包含一棚屋外径在320毫米（mm）到350mm之间、间距在140mm到150mm之间的介电元件，形成的爬电距离在550mm到575mm之 间。 

本发明力求提供一种如上述定义的帽盖（穿心）螺栓式电气绝缘子，其能适应高压或超高压应用。在这个电压范围内，电缆直径大于标准直径，所以它们很重，必须用绝缘子链来支撑。 

目前，为了支撑这种电缆，使用了多个以上描述类型的绝缘子链。比如，对于超高压线路，使用了两个、三个或四个绝缘子链，其中每个绝缘子的牵引强度量级均大约为550千牛（kN）。也存在使用四个绝缘子链的情况，其中每个绝缘子的牵引强度约为300kN，从而形成一总牵引强度约1200kN的装置。 

由于需要多个紧固件和连接件，这么多的绝缘子链势必增加了重量、复杂性和成本。此外，绝缘子链组越复杂，维护工作或带电作业的难度就越大。 

曾经设想开发陶瓷制成的介电绝缘子，但它们比钢化玻璃介电材料制作的绝缘子更重、体积也更庞大，因为它们的间距比钢化玻璃介电材料制作的绝缘子更大。解释此点最好的事实是陶瓷可以接受的最大应力比钢化玻璃小，所以陶瓷绝缘子的介电头尺寸看上去往往更大。 

因此，使用钢化玻璃介电材料制作的绝缘子目前具备的牵引强度限于550kN。 

发明内容

本发明的目标是提出一种用钢化玻璃介电材料制作绝缘子的方案，这种绝缘子能提供700-900kN的大牵引强度，符合极高或超高电压应用，同时最大程度地减小重量和间距。