500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙。

背景技术

近年来，随着我国社会经济和电力建设的迅速发展，500kV输电线路更多地架设到一些雷电活动频繁、气候寒冷的山区。在这些地理环境特殊的地区，当遇有恶劣天气时，输电线路很容易发生雷击闪络或覆冰闪络而引起跳闸事故，严重影响输电线路安全稳定运行。

绝缘子严重覆冰时，其耐受电压可降低50％，易发生覆冰闪络。目前对于绝缘子覆冰闪络，有采用加长绝缘子(串)的长度来提升冰闪电压，但受到杆塔窗口尺寸、绝缘子表面电场不均匀分布等的制约，还有采用加装大伞径伞裙或采用大直径伞裙插花方式，可以在一定程度上提高复合绝缘子覆冰闪络电压。但是，目前这些方法提升绝缘子冰闪电压约15％，效果有限，难以满足500kV线路防冰闪要求，500kV线路绝缘子覆冰闪络时有发生。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的500kV复合绝缘子防冰能力不足的问题，提供一种500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙，其特征在于，防冰伞裙包括：避雷器单元防冰伞裙和绝缘单元防冰伞裙，避雷器单元防冰伞裙和绝缘单元防冰伞裙均包括沿轴向依次间隔分布的多个伞，伞包括不同直径的大伞、中伞、小伞、小小伞。

在本申请实施例中，任意相邻的大伞之间分布有中伞、小伞和小小伞，且任意相邻的大伞之间的间距为550mm～650mm。

在本申请实施例中，任意相邻的伞与伞之间的最小间距为30mm～40mm。

在本申请实施例中，伞的横截面接近于等腰三角形，其中，大伞的大伞底角为9度～10度，中伞的中伞底角为5度～6度，小伞的小伞底角和小小伞的小小伞底角均为3度～4度，伞的下表面的倾角为0度～1度。

在本申请实施例中，避雷器单元防冰伞裙包括4片直径为350mm～500mm的大伞，任意相邻的大伞之间分布有直径为300mm～320mm的中伞、直径为260mm～280mm的小伞以及直径为180mm～200mm的小小伞。

在本申请实施例中，避雷器单元防冰伞裙包括位于避雷器单元防冰伞裙的第一端部的第一金具，大伞包括相对于第一金具由近而远依次间隔布置的第一大伞、第二大伞、第三大伞和第四大伞，第一大伞为最靠近第一金具的第一个伞，第一大伞与第二大伞之间、第二大伞与第三大伞之间以及第三大伞与第四大伞之间的伞的排列组合形式均为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞--小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

在本申请实施例中，避雷器单元防冰伞裙包括位于避雷器单元防冰伞裙的第二端部的第二金具，第四大伞与第二金具之间的伞的个数不大于17个且排列组合形式为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞--小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

在本申请实施例中，绝缘单元防冰伞裙包括：3片直径为300mm～320mm的大伞；任意相邻的大伞之间分布有直径为200mm～220mm的中伞、直径为130mm～140mm的小伞以及直径为90mm～100mm的小小伞。

在本申请实施例中，绝缘单元防冰伞裙包括位于绝缘单元防冰伞裙的第一端部的第一金具，大伞包括相对于第一金具由近而远依次间隔布置的第一大伞、第二大伞、第三大伞，第一大伞为最靠近第一金具的第一个大伞，第一大伞与第二大伞之间以及第二大伞与第三大伞之间的伞的排列组合形式均为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

在本申请实施例中，第一金具与第一大伞之间的伞的排列组合形式为：中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

在本申请实施例中，绝缘单元防冰伞裙包括位于绝缘单元防冰伞裙的第二端部的第二金具，第三大伞与第二金具之间的伞的个数不大于17个且排列组合形式为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

上述技术方案，可以通过伞裙的分布方式，使得500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙具有结构合理、降低覆冰水滴碰撞伞裙表面的概率及外绝缘覆冰量、阻止冰凌桥接，提升冰闪电压等优点，与常规绝缘子伞裙相比，覆冰闪络电压提升达50％，应用于500kV线路防雷复合绝缘子的外绝缘，有效防止其覆冰闪络，提升了输电线路应对雷雨和覆冰灾害的能力。提升了500kV防雷复合绝缘子防冰闪能力。

附图说明

图1示意性示出了在本申请一实施例中一种500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙的结构图；

图2示意性示出了本申请一实施例中避雷器单元防冰伞裙的结构示意图；

图3示意性示出了本申请一实施例中绝缘单元防冰伞裙结构示意图。

附图标记说明

1、中间均压环2、高压端均压环101、避雷器单元防冰伞裙

102、绝缘单元防冰伞裙1-1、避雷器单元防冰伞裙的第一金具

1-2、避雷器单元防冰伞裙的第二金具2-1、避雷器单元防冰伞裙的大伞

2-2、避雷器单元防冰伞裙的中伞2-3、避雷器单元防冰伞裙的小伞

2-4、避雷器单元防冰伞裙的小小伞3-1、绝缘单元防冰伞裙的第一金具

3-2、绝缘单元防冰伞裙的第二金具4-1、绝缘单元防冰伞裙的大伞

4-2、绝缘单元防冰伞裙的中伞4-3、绝缘单元防冰伞裙的小伞

4-4、绝缘单元防冰伞裙的小小伞

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

如图1所示，示意性示出了一种500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙的结构图，防冰伞裙包括：避雷器单元防冰伞裙101和绝缘单元防冰伞裙102，避雷器单元防冰伞裙和绝缘单元防冰伞裙均包括沿轴向依次间隔分布的多个伞，伞包括不同直径的大伞、中伞、小伞、小小伞。

避雷器单元防冰伞裙和绝缘单元防冰伞裙均包含四种伞形，分别为大伞、中伞、小伞、小小伞。避雷器单元防冰伞裙和绝缘单元防冰伞裙都是由四种伞形按照一定的顺序交错排列而成的。

在一个实施例中，任意相邻的大伞之间分布有中伞、小伞和小小伞，且任意相邻的大伞之间的间距为550mm～650mm。

在一个实施例中，任意相邻的伞与伞之间的最小间距为30mm～40mm。

在避雷器单元防冰伞裙和绝缘单元防冰伞裙中，任意相邻的两片大伞之间的间距可以为550mm～650mm，在任意相邻的两片大伞之间可以分布有中伞、小伞和小小伞。而在任意相邻的伞与伞之间间距可以为30mm～40mm。例如，两片相邻的大伞之间的间距可以为600mm，在两片相邻大伞中间排列有若干不同伞形的中伞、小伞和小小伞。而包括大伞在内的所有排列的伞中，任意相邻的两个伞之间的间距可以为30mm～40mm。比如，大伞和与它相邻排列的中伞或者小伞或者小小伞之间的间距可以为30mm～40mm。

在一个实施例中，伞的横截面接近于等腰三角形，其中，大伞的大伞底角为9度～10度，中伞的中伞底角为5度～6度，小伞的小伞底角和小小伞的小小伞底角均为3度～4度，伞的下表面的倾角为0度～1度。

在一个实施例中，如图2所示，示意性示出了避雷器单元防冰伞裙的结构示意图。避雷器单元防冰伞裙包括4片直径为350mm～500mm的大伞2-1，任意相邻的大伞2-1之间分布有直径为300mm～320mm的中伞2-2、直径为260mm～280mm的小伞2-3以及直径为180mm～200mm的小小伞2-4。

500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙包括避雷器单元防冰伞裙与绝缘单元防冰伞裙。其中避雷器单元防冰伞裙包括4片大伞，在4片大伞任意相邻的两片大伞中间排列有若干不同伞形的中伞、小伞和小小伞。避雷器单元防冰伞裙设置在避雷器单元的绝缘筒外周，绝缘筒的直径约为100mm。避雷器单元防冰伞裙的大伞2-1的直径可以为350mm～500mm，在相邻两片避雷器单元防冰伞裙的大伞2-1中间排列的避雷器单元防冰伞裙的中伞2-2直径可以为300mm～320mm，避雷器单元防冰伞裙的小伞2-3直径可以为260mm～280mm，避雷器单元防冰伞裙的小小伞2-4直径可以为180mm～200mm。

在一个实施例中，避雷器单元防冰伞裙包括位于避雷器单元防冰伞裙的第一端部的避雷器单元防冰伞裙的第一金具1-1，大伞包括相对于避雷器单元防冰伞裙的第一金具1-1由上至下依次间隔布置的第一大伞、第二大伞、第三大伞和第四大伞，第一大伞为最靠近第一金具1-1的第一个伞，第一大伞与第二大伞之间、第二大伞与第三大伞之间以及第三大伞与第四大伞之间的伞的排列组合形式均为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞--小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

在避雷器单元防冰伞裙的第一端部包括有避雷器单元防冰伞裙的第一金具1-1，如图2所示，从第一金具开始由上至下依次间隔布置了四片大伞，分别是第一大伞、第二大伞、第三大伞和第四大伞。第一大伞为最靠近第一金具的伞，也就是靠近第一金具的第一个伞。在第一大伞与第二大伞之间排列有若干不同伞形的中伞、小伞和小小伞。中伞、小伞和小小伞的排列组合形式为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞--小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。第二大伞与第三大伞之间伞的排列顺序和数量以及第三大伞与第四大伞之间的伞的排列顺序和数量与第一大伞与第二大伞之间伞的排列顺序相同。

在一个实施例中，避雷器单元防冰伞裙包括位于避雷器单元防冰伞裙的第二端部的避雷器单元防冰伞裙的第二金具1-2，第四大伞与第二金具之间的伞的个数不大于17个且排列组合形式为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞--小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

避雷器单元两端都设置有金具，在避雷器单元防冰伞裙的第四大伞与第二端部的避雷器单元防冰伞裙的第二金具1-2之间也排列有若干不同伞形的中伞、小伞和小小伞。第四大伞与第二金具之间伞的排列顺序与第三大伞与第四大伞之间的伞的排列顺序相同，由于第四大伞与第二金具之间的间距不足以完成所有伞的排列，所以从第四大伞开始按照小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞--小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞向第二金具排列，直到伞排列至第二金具端。

在一个实施例中，如图3所示，示意性示出了绝缘单元防冰伞裙结构示意图。绝缘单元防冰伞裙包括：3片直径为300mm～320mm的绝缘单元防冰伞裙的大伞4-1；任意相邻的绝缘单元防冰伞裙的大伞之间分布有直径为200mm～220mm的绝缘单元防冰伞裙的中伞4-2、直径为130mm～140mm的绝缘单元防冰伞裙的小伞4-3以及直径为90mm～100mm的绝缘单元防冰伞裙的小小伞4-4。

500kV线路防雷复合绝缘子防冰伞裙包括避雷器单元防冰伞裙与绝缘单元防冰伞裙。其中绝缘单元防冰伞裙包括3片绝缘单元防冰伞裙的大伞4-1，在3片大伞任意相邻的两片绝缘单元防冰伞裙的大伞4-1中间排列有若干不同伞形的绝缘单元防冰伞裙的中伞4-2、绝缘单元防冰伞裙的小伞4-3和绝缘单元防冰伞裙的小小伞4-4。绝缘单元防冰伞裙的大伞的直径可以为300mm～320mm，在相邻两片绝缘单元防冰伞裙的大伞4-1中间排列的绝缘单元防冰伞裙的中伞4-2直径可以为200mm～220mm，绝缘单元防冰伞裙的小伞4-3直径可以为130mm～140mm，绝缘单元防冰伞裙的小小伞4-4直径可以为90mm～100mm。

在一个实施例中，如图3所示，绝缘单元防冰伞裙包括位于绝缘单元防冰伞裙的第一端部的绝缘单元防冰伞裙的第一金具3-1，绝缘单元防冰伞裙的大伞4-1包括相对于绝缘单元防冰伞裙的第一金具3-1由上至下依次间隔布置的第一大伞、第二大伞、第三大伞，第一大伞为最靠近第一金具的第一个大伞，第一大伞与第二大伞之间以及第二大伞与第三大伞之间的伞的排列组合形式均为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

在绝缘单元防冰伞裙的第一端部包括有绝缘单元防冰伞裙的第一金具3-1，从绝缘单元防冰伞裙的第一金具3-1开始由上至下依次间隔布置了三片绝缘单元防冰伞裙的大伞4-1，分别是第一大伞、第二大伞与第三大伞。第一大伞为最靠近绝缘单元防冰伞裙的第一金具的绝缘单元防冰伞裙的大伞4-1。在第一大伞与第二大伞之间排列有若干不同伞形的绝缘单元防冰伞裙的中伞4-2、绝缘单元防冰伞裙的小伞4-3和绝缘单元防冰伞裙的小小伞4-4。中伞、小伞和小小伞的排列组合形式为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。第二大伞与第三大伞之间伞的排列顺序和数量与第一大伞与第二大伞之间伞的排列顺序相同。

在一个实施例中，如图3所示，绝缘单元防冰伞裙的第一金具3-1与第一大伞之间的所述伞的排列组合形式为：中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

绝缘单元防冰伞裙的第一金具3-1与距离绝缘单元防冰伞裙的第一金具3-1最近的大伞之间排列有若干不同伞形的中伞、小伞和小小伞。离绝缘单元防冰伞裙第一金具最近的伞为中伞，绝缘单元防冰伞裙的第一金具3-1与第一大伞之间中伞、小伞和小小伞的排列组合形式为：中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

在一个实施例中，如图3所示，绝缘单元防冰伞裙包括位于绝缘单元防冰伞裙的第二端部的绝缘单元防冰伞裙的第二金具3-2，第三大伞与绝缘单元防冰伞裙的第二金具3-2之间的伞的个数不大于17个且排列组合形式为：小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞。

绝缘单元两端都设置有金具，在绝缘单元防冰伞裙的第三大伞与绝缘单元防冰伞裙第二端部的绝缘单元防冰伞裙的第二金具3-2之间也排列有若干不同伞形的中伞、小伞和小小伞。第三大伞与第二金具之间伞的排列顺序与第二大伞与第三大伞之间的伞的排列顺序相同，由于第三大伞与绝缘单元防冰伞裙第二金具之间的间距不足以完成所有伞的排列，所以从第三大伞开始按照小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞-中伞-小小伞-小伞-小小伞-小伞-小小伞向绝缘单元防冰伞裙第二金具排列，直到伞排列至第二金具端。

在雨雪冰冻天气下，尤其处在离地10m以上高空中的绝缘子,周围存在1m/S～10m富含液态水滴的气流，防雷绝缘子表面易发生覆冰，持续长时间覆冰将造成绝缘子伞裙冰凌桥接，大幅降低绝缘子覆冰闪络电压，引起绝缘子冰闪并造成线路停运。将本申请的防冰闪伞裙，应用于500kV防雷绝缘子，当高空中气流运动到绝缘子伞裙时，大伞裙上表面较大倾角改变了伞裙上表面气流方向，气流在上表面遇到阻力后，在上部和侧面形成绕流气流场，气流中的大部分液态水滴跟随气流绕流大伞，该结构形式的大伞一方面可最大限度降低水滴碰撞伞裙表面的概率，另一方面可加速尚未冻结的水滴从伞裙表面滚落，从而降低其上表面的覆冰程度；伞裙下表面裙角极小，可以有效防止伞裙下部的气流在伞裙下表面形成涡流，使伞裙表面气流带着水滴迅速了穿越绝缘子，同时小倾角的存在也防止了水滴碰撞迎风面侧伞裙下部；当大伞边缘出现冰凌时，在电场和空气流的共同作用下，迎风面冰凌易发生向内弯曲且存在饱和效应，大伞裙下面采用小小伞、小伞等组合结构，确保大伞下部气流流动和大伞冰凌不能到达大伞下部伞裙，大伞和大伞间距大于550mm，即使发生严重覆冰，在电场作用下并受晶析效应的影响，冰凌长度存在饱和效应，可确保上部大伞冰凌尖端与下部大伞之间存在超过100mm的空气间隙，加上大伞对小伞的遮蔽作用，有效防止了大伞与大伞之间、大伞与其它伞之间以及其它三种伞形相互之间不发生冰凌桥接；基于相同原理，大伞下部小小伞、小伞及中伞伞形结构和排列方式，使大伞与大伞之间或大伞下部的气体和液态水滴流场得到改善，有利于空气中的水滴跟随气流穿越防雷绝缘子；绝缘单元上部及下部伞裙和避雷器单元下部伞裙采用中小伞方式，增加了中间均压环1、高压端均压环2和大伞边缘距离，防止均压环与大伞之间出现冰凌桥接，并改善均压环和大伞之间的覆冰特性和电场分布特性。

在本申请的实施例中，避雷器单元的防冰伞裙和避雷器防爆绝缘筒内部填充的高温硫化硅橡胶连为一体，并通过内部填充的高温硫化硅橡胶与氧化锌电阻片紧密接触，增强了氧化锌电阻片热量释放能力，有利于提升防雷绝缘子的防雷水平。

本申请通过优化大伞上表面倾角改变伞裙上表面气流方向，最大限度降低水滴碰撞伞裙表面的概率，降低其上表面的覆冰程度；通过较小的伞裙下表面裙角，有效防止伞裙下部的气流在伞裙下表面形成涡流，并防止水滴碰撞迎风面侧伞裙下表面，叠加多种伞裙组合，使气流带着水滴迅速了穿越绝缘子；优化伞裙间距，有效防止冰凌桥接现象。本发明应用于500kV防雷复合绝缘子后，进行了500kV防雷绝缘子覆冰闪络试验，在覆冰厚度达26mm时，覆冰闪络电压达510kV，与普通绝缘子相比，提高冰闪电压达50％，实现了500kV防雷复合绝缘子的防冰闪功能。