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新型超高压地线复合绝缘子的开发和应用及综合评述

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超高压输电线路避雷线用地线绝缘子,要求具有较高的安全性、可靠性、实用性、技术性、性价比合理等特点。为此,在确保质量的前提下,采用硅橡胶合成代替普通瓷裙,开发出新型超高压地线复合绝缘子。产品经过几年的研制、开发、视频、批量生产,目前,已经到《高压线路用邮寄复合绝缘子技术条件》(JB5892-1991)和《Q/HN005-2003企业标准》的技术要求。

1 新开发的DFJ-100(C,CN)的产品的特点

1.1该产品放电间隙为水平不知、固定式,有专用放电电珠放电,实现了点对面可靠放电,出厂前已调好间隙,不需要到现场调试,放电稳定可开,安装方便。几点破坏强度试验在140kN以上,机械性能,电气性能明显优于普通瓷绝缘子,爬电距离增大为204mm。

1.2 联接附件比普通瓷绝缘子少4见。普通瓷绝缘子2支并联共重12.38kg,高度为475mm。而地线复合绝缘子单只重量仅为2.8kg,节省1支绝缘子,总高度为268mm。铁塔总高度可降低207mm,使施工简便、省时、省力。

1.3合成绝缘子的芯棒采用环氧玻璃纤维棒制成,具有很高的抗张强度,为普通钢的1.5~2倍,为高强度瓷的3~5倍。芯棒又具有良好的绝缘性能和良好的减震性、抗蠕变性及抗疲劳断裂性能。合成绝缘子的伞裙是由硅胶为基体的高分子聚合物制成,具有良好的合水性,水在伞盘表面呈水珠状不会形成放电通路。另外,合成绝缘子伞盘还具有优良的耐电腐蚀性和良好的抗氧、抗臭氧、抗紫外线及抗老化性能。

1.4 地线复合绝缘子是根据固定支撑架空地线的实际情况,结合复合绝缘子成熟的运行经验,在瓷质绝缘子的现行标准和结构尺寸基础上,通过分析和验证,确定出地线复合绝缘子的材质结构和组配工艺。以此研制出来的地线复合绝缘子具有制造简单、重量轻、弯曲强度高、耐张性能优异、不易破碎、运行维护量少等特点。将有明显的经济效益和社会效益,可以用在新建会线路改造工程中,具有广阔的市场前景。

2.新产品的研制过程

2.1 编制企业技术标准

首先,根据地线瓷质绝缘子的技术条件,参照复合绝缘子的有关标准规定,在满足安全可靠运行的基础上,于2003年编制出地线复合绝缘子技术标准。作为产品的技术条件,还可知道研制和批量生产,并为国家制定行业标准依据。

2.2 提高产品内绝缘性能

地线复合绝缘子内绝缘包括芯棒、护套与芯棒和伞裙的2个粘接面。

2.2.1 芯棒是利用无捻直接粗纱,侵溃特质的树脂,经过专用模具,采用先进成型工艺垃圾固化而成的。使其树脂包亲纤维完全,纤维准直化率高,纤维空间分布定位精度好,树脂铰链网状分子结构致密,纤维与树脂粘接无气隙等特点。从而保证芯棒具有较高机械迁都和良好的绝缘性能。

2.2.2 护套是保护芯棒免受自然环境因素的侵蚀和污秽物粘附的绝缘部件。它是把以硅橡胶为基材的外绝缘材质,通过专用挤压设备连续挤压的芯棒上二成的。保证沿着整支产品芯棒长度形成厚度均匀,其场强纵向变化平稳,避免护套存在着任何隐患。

2.2.3 护套和芯棒之间采用高温固化偶联剂联接。由于偶联剂独有粘接性能,简单的涂抹工艺,易行的检测手段,保证护套芯棒形成一体。只要偶联剂配制涂抹得当,可以使界面的撕裂强度大于护套的撕裂强度,完全消除芯棒护套材质行差异较大所引起的界面存在的薄弱环节。

2.2.4 护套和伞裙之间界面是属于同材质粘接,由于部件界面配合结构设计得当,配制粘合剂的粘接性能良好,又具有特制套粘伞裙的工艺装备,使之界面粘接强度高于护套伞裙的撕裂强度,从而保证界面粘接性能质量。

产品内绝缘性能都定期按着规定进行水煮和陡波冲击试验。曾将试品放入0.1%的NaC1沸水中沸煮42h,直到水冷却到约50oC取出检查,试品完好,试验结果合格。该产品采用芯棒直径Φ18mm,为整体注射胶接式。

2.3 确保产品外绝缘性能

地线复合绝缘子的护套和伞裙所采用的外绝缘材质是以硅橡胶为基材制成的。对采用的外绝缘材质的成分和性能进行测试,基本接近国外同类产品的水平。外绝缘材质是采用捏合密炼设备进行混炼加工而成的,使混炼出来的外绝缘材质均匀,保证了其稳定性。

2.4 保证产品的机械性能

地线复合绝缘子的机械性能主要反映在产品金具和芯棒的连接部位。现研制的地线复合绝缘子金具与芯棒链接部位是采用内楔自锁紧的功能,加大与芯棒接触粘附结点分力来保证其连接性能,使得芯棒横向压力比纵向剪切应力高出7.5倍。由于产品内楔连接界面部件尺寸形位公差配合得当,使得连接界面具有较高的机械拉伸强度,其拉伸极限应力为681Mpa。

产品内楔连接界面结构在制造组装过程中,严格控制其界面结构部件员裁量的各种机械性能参数。利用专业机床和固定的工艺装备来保证批量产品界面部件结构尺寸和规定公差。采用机械组装专业设备来满足批量产品界面结构组装工艺的要求,保证批量产品界面链接的机械性能的稳定。曾对采用相同组装工艺生产的3支复合绝缘子进行机械强度-时间,机械强度-负荷试验,其破坏负荷平均值为148.7kN,最大151.0kN。分散性小,产品具有较好的稳定性。再对试品施加60%破坏负荷平均值的96h拉伸试验,试验结果合格。

3.对新产品的评价  

地线复合绝缘子是按照产品开发设计程序和标准规定要求进行的。产品的图样设计和技术文件的编制都是经过产品初步设计和产品评审进行确定的。产品已通过型式试验,各项技术性能指标完全符合标准。可以认为:产品设计是现金的;原材料、外购件的采购是可行的;所有零件结构的标准化、通用性、工艺性、经济性、零件装配精度是合理的;产品主要参数和试验数据是经过验证的;产品执行标准是规范的。所有,产品图样和技术文件可以知道批量生产,使产品的质量得到保证。

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