[发明专利]一种地铁接触网刚性悬挂复合绝缘子及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及地铁电气化接触网领域，具体涉及一种隧道顶端钢结构件通过绝缘子与常年带电的汇流排连接，地铁接触网刚性悬挂复合绝缘子及其制造方法。

背景技术

自轨道交通被国家确定为优先发展的方向的大方针以来，受土地资源愈来愈少的制约，并且能充分的利用地下空间，我们的轨道交通以发展地铁为方向，我国的地铁发展就迅速在省会城市和重点的城市展开。地铁的技术水平和我国的高铁一样，自主创新也是日新月异，一个个技术难关被我们攻克。地铁隧道狭小的空间，如何安全可靠供电，保证地铁安全正点这个问题，一直以来是大家关注的焦点。

我国的地铁的供电方式是在隧道内顶端的混凝土上安装钢铁支架，支架下方通过绝缘子下端扣件安装汇流排，汇流排和机车的受电弓接触后就有了动力电。而隧道顶端钢铁支架吊挂电气化接触网的绝缘子，这种绝缘子，无论是陶瓷的，或硅橡胶的，它的基本结构都是这样，上端是螺杆，下端是螺孔，中间是绝缘的伞盘。绝缘子上端螺杆和钢铁支架是通过螺帽固定在一起的，所以也叫刚性悬挂连接。

这种绝缘子，无论是陶瓷的，或硅橡胶的，要求它要是要绝对安全可靠的。首先是要求它要有高的绝缘等级（通常运行电压1.5KV）水平。因为隧道净空距离上下高度限制，给绝缘子的电气绝缘设计技术参数（爬电比距，雷电冲击，干耐受，湿耐受，结构高度等）和制造工艺造成一定困难。其次，绝缘子承受接触网巨大的重量，所以绝缘子要有很好的拉伸强度。并且受机车受电弓摩擦滑动的影响，24小时在震动，要求它要有优异的弯曲强度和抗疲劳性能。

目前，国际上和国内都以瓷质为主。而瓷质受隧道潮湿，空气流动差，污秽严重的影响，容易积污，造成其电气绝缘值降低，绝缘子表面容易短路闪络，影响铁路安全可靠运行。瓷质的两端连接螺杆和螺孔是通过水泥和胶粘剂胶装在一起的，在潮湿的隧道里，常年受拉伸力和震动摇摆的弯曲力作用，胶装部位易松动，给地铁安全运行埋下隐患。其重量较重，整个隧道顶部选用的金属构件尺寸就要加大，无形中也增加了地铁的造价，从经济效益来说也不合算，安全可靠性也大打折扣。

复合绝缘子以其抗自爆性，重量轻，憎水性优异，耐污秽能力强，电气性能优等特点，一直为业界所推崇。无论是高压电网还是高铁接触网都在大批量使用。复合绝缘子使用数量远远超过了瓷质的数量。发明设计一种结构合理，机械和电气性能更加优异的地铁刚性悬挂复合绝缘子是业界的理想与追求。

复合绝缘子由三大部分组成。1起机械拉伸作用和内绝缘作用的环氧树脂玻璃纤维芯棒，2起外绝缘作用的硅橡胶伞盘，3起连接作用的两端金具。金具和芯棒通过事先设计计算的力学分析，采用压接机压接完成。压接机采用计算机程序液压控制，八爪压接同步受力，由于金具和芯棒的硬度不同，金具内孔有细螺纹，金具受力后，就把部分金具压进芯棒的表层。玻璃纤维增强环氧树脂复合材料芯棒，密度为钢材的1/4，硬度为71~75，拉伸强度和钢材相当，靠滑动摩擦增加拉力。这种压接方式在国内外广泛使用，已经有30年的历史了。

关于地铁接触网刚性悬挂复合绝缘子，专利号ZL200720311416.0中，所描述整体外绝缘采用定向纤维及改性不饱和阻燃树脂合成片材模压或注射成型。金属螺杆和螺孔嵌入上述材料，通过热模压制造而成。我们知道，热固性树脂材料中，以不饱和树脂为基础的材料，无论是机械性能和电气性能与环氧树脂材料，硅橡胶材料都是不能相提并论的，是最差的材料。这种不饱和树脂材料，易吸水，所以，电气性能无法保证绝缘子的绝缘安全性。易老化，所以，它和金属螺杆螺孔的连接长期受地铁隧道的恶劣环境影响，受接触网的拉力及受电弓摩擦摆动就容易松弛，造成绝缘体龟裂击穿或金具脱落，为机车安全运行埋下隐患，存在先天的选用材料不合适的问题。

关于地铁接触网刚性悬挂复合绝缘子，专利ZL201310715694.2和ZL201320852624.7号中，具有以下问题：

1）材料选择方面没有新意

a、内绝缘采用环氧树脂芯棒，b、外绝缘采用硅橡胶三个大小不同伞盘，c、两端为金具与芯棒相连。这种结构是目前复合绝缘子厂家的普遍工艺。国标GB19519-2014和TB/T3199.2-2008都对这种复合绝缘子有了基本定义。

2）所述的螺杆直径和螺孔直经及复合绝缘子的结构高度，这些参数是地铁设计要求的标准尺寸。