[發明專利]一種三支柱絕緣子及輔助設計方法

有效

• 申請號: 202110621646.1
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113343525B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 高超;周福升;楊蕓;黃若棟;熊佳明;王國利;姚聰偉;龐小峰;宋坤宇;王增彬;趙曉鳳
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種三支柱絕緣子，包括本體、沿所述本體外表面徑向延伸出的三個支柱，以及設于所述支柱末端的接地嵌件；所述支柱包括腿部及應力緩解部，所述應力緩解部設于所述腿部靠近所述接地嵌件的外周；所述應力緩解部包括第一耳垂、應力緩解槽及第二耳垂，通過所述第一耳垂及所所述第二耳垂的設置，以增加爬電距離，降低所述腿部底部的電場強度；通過所述應力緩解槽的設置以緩解所述腿部底部的應力集中。相比現有技術，本發明能夠夠通過提升三支柱絕緣子的整體機械強度、電場強度及支柱的應力強度，從而提升電力系統安全運行的可靠性，滿足了實際應用需求。

技術領域

本發明涉及輸變電絕緣設備技術領域，尤其涉及一種三支柱絕緣子及輔助設計方法。

背景技術

三支柱絕緣子作為氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)中的關鍵電氣部件，在電氣絕緣和機械支撐的起著至關重要的作用。眾所周知的，三支柱絕緣子由液體環氧樹脂、固化劑和填料混合后置于具有鋁合金嵌件的模具中高溫固化而成。

近年來，三支柱絕緣子應力集中導致絕緣故障時有發生，三支柱絕緣子應力集中的原因可以歸結為以下幾個方面：(1)制造過程中產生的殘余應力。環氧樹脂在混有固化劑后加熱固化，經脫模，然后冷卻至室溫，在這個過程中會產生內應力，可以歸結為：a)固化樹脂的體積收縮；b)環氧樹脂與填料或金屬嵌件界面之間不同的熱膨脹系數；c)樹脂在急劇冷卻時本身的粘彈性行為；d)工藝不當，如環氧樹脂加料攪拌不均形成凝塊。(2)運輸防護不足、安裝不當造成絕緣子運行時受力不平衡從而產生內應力集中或微裂紋。如三支柱絕緣子柱腳螺栓緊固力不平衡導致受力不均。(3)運行中的熱應力，包括因溫度梯度和不同材料熱膨脹系數不一致導致的熱應力。(4)運行中所受機械力不平衡，如三支柱垂直放置時導體重力對三支柱向下拉力。

目前，由于三支柱絕緣子在環境綜合應力場的作用下，加之殘余應力聯合作用，會產生內部應力集中區域，極大提高了微裂紋或氣縫形成的概率。雖然，微裂紋或氣縫在運行初期對輸變電設備絕緣的影響并不明顯，但若運行過程中受到多種載荷的周期性作用，在應力集中較大的區域，這些微缺陷逐步演變和劣化。當發展到一定程度時，將誘發局部放電、異常發熱等現象，加速絕緣老化，使絕緣子性能下降，嚴重影響電力系統安全運行的可靠性。。

因此，亟需提供一種抗應力能力高的三支柱絕緣子。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種抗應力能力高，且能夠提升電力系統安全運行可靠性的三支柱絕緣子及輔助設計方法。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種三支柱絕緣子，包括本體、沿所述本體外表面徑向延伸出的三個支柱，以及設于所述支柱末端的接地嵌件；所述支柱包括腿部及應力緩解部，所述應力緩解部設于所述腿部靠近所述接地嵌件的外周，所述應力緩解部用于緩解所述支柱底部的應力集中。

進一步地，所述應力緩解部包括第一耳垂、應力緩解槽及第二耳垂；所述應力緩解槽設于所述第一耳垂及第二耳垂之間，所述第一耳垂設于所述支柱靠近所述接地嵌件的一端。

進一步地，所述第一耳垂及所所述第二耳垂的橫截面均為環狀，且所述第一耳垂的橫截面大于所述第二耳垂的橫截面。

進一步地，所述第一耳垂的弧度半徑范圍為2-10mm；所述第二耳垂的弧度半徑范圍為1-5mm；所述應力緩解槽的寬度范圍為0.5-5mm。

進一步地，所述第一耳垂橫截面的半徑為所述第二耳垂橫截面半徑的1.05-1.2倍。

進一步地，所述接地嵌件采用鋁合金材料制成，所述接地嵌件包括一嵌體、設于所述嵌體一側的安裝部及設于所述嵌體另一側的圓弧底部；其中所述安裝部上設有至少一安裝孔。

進一步地，所述安裝孔的直徑范圍為8-12mm，所述安裝孔的深度為所述接地嵌件厚度的2/3；其中，所述接地嵌件的直徑范圍50-60mm。