一種v型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)及其應用，該鋅環(huán)是一種半周厚、另半周薄且厚薄交界處平滑過渡的圓環(huán)，鋅環(huán)厚半周的截面呈異形，鋅環(huán)薄半周的截面與厚半周的截面形狀相同且寬度及厚度不相等。該應用是在V型串直流瓷絕緣子鐵帽和瓷件間的縫隙內(nèi)于鐵帽的表面包覆所述鋅環(huán)，且鋅環(huán)的厚半周與球窩的開口位于同一側，鋅環(huán)截面的第一直線部和第一弧線部分別與鐵帽下端的內(nèi)半部和外半部貼合，V形折線部的彎折部即為V型串直流瓷絕緣子的滴水檐處。本鋅環(huán)不但使滴水檐處最厚，能最大限度提高鋅環(huán)保護作用的有效性，有效地防止鐵基電腐蝕，而且不會影響到絕緣子自身的機械性能。此外，其材料用量少，成本低。
【專利說明】一種V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)及其應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及高壓直流瓷絕緣子電腐蝕防護裝置，更具體地說，涉及一種V型串直 流瓷絕緣子用鋅環(huán)以及其應用。

【背景技術】
[0002] 我國水力、煤炭、風力等發(fā)電資源主要集中在西部和北部地區(qū)，而我國電力負荷 中心卻主要集中在東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。如南方電網(wǎng)所轄五省中，東部廣東省占五省區(qū)⑶P 的65%，但能源含量僅占3. 5%，電力電量不足已嚴重影響社會經(jīng)濟的發(fā)展，而經(jīng)濟相對落后 的云南、貴州卻擁有大于90%的五省區(qū)能源儲量。其中云南省可開發(fā)的水電裝機容量達 95. 70GW。因此，建立特高壓輸電線路，將電能從發(fā)電廠遠距離安全可靠地傳輸?shù)截摵芍行模?對我國電力資源的可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要的作用。特高壓直流輸電具有遠距 離、大容量輸送電能，以及調節(jié)靈活、功率損耗低等優(yōu)點，在促進電力產(chǎn)業(yè)技術升級和可持 續(xù)發(fā)展，提高輸電走廊利用率，解決電網(wǎng)短路電流水平等具有決定性意義。發(fā)展特高壓直流 輸電符合我國的國情和能源戰(zhàn)略。隨著越來越多實際工程的投產(chǎn)運行，特高壓直流輸電在 整個電力系統(tǒng)中的地位日益提高。
[0003] 隨著電壓等級的提高，考慮到機械特性和電氣特性的因素，特高壓直流輸電工程 大量采用V型串，在潮濕或降雨條件下，在V型串下側的瓷絕緣子鐵帽與瓷件表面之間的縫 隙易被水珠橋接，形成集中的電流回路，造成了局部的電腐蝕現(xiàn)象。2011年10月，±800kV 楚穗直流輸電線路負極性側V型串發(fā)現(xiàn)20000余片絕緣子發(fā)生鐵帽電腐蝕現(xiàn)象；2012年2 月，±800kV復奉直流輸電線路負極性側V型串2000余片絕緣子也發(fā)現(xiàn)鐵帽電腐蝕現(xiàn)象。
[0004] 直流瓷絕緣子的鐵帽電腐蝕后可能給輸電線路造成較大安全隱患，體現(xiàn)在：一方 面，容易在直流瓷絕緣子上出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，嚴重時可能導致沿串閃絡；另一方面，長期發(fā)展 下去，會降低絕緣子的機械性能，可能造成絕緣子斷串。
[0005] 至今為止，直流瓷絕緣子鋼腳電解腐蝕問題研究較多，但直流瓷絕緣子鐵帽電腐 蝕問題的研究未見相關報道。實際的直流瓷絕緣子產(chǎn)品也未對鐵帽采取電腐蝕防護措施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)，以解決上述的因直流瓷絕 緣子的鐵帽發(fā)生電腐蝕可能給輸電線路造成較大安全隱患的技術問題。
[0007] 可以通過在鐵帽下端加裝鋅環(huán)來解決直流絕緣子鐵帽電腐蝕的問題，但在發(fā)明 人的研究和試驗中發(fā)現(xiàn)，直接在鐵帽上加裝鋅環(huán)來防止鐵基電腐蝕，效果并不理想，鋅環(huán)的 保護效果并非與所加鋅環(huán)的質量正相關，而是與其形狀密切相關。合理的設計鋅環(huán)形狀，能 夠有效的提高鋅環(huán)的利用率，提高鋅環(huán)的保護效果，同時在易腐蝕部位合理安裝鋅環(huán)，在不 易腐蝕部位減少鋅環(huán)的質量，可以在不影響使用效果的基礎上，有效的降低鋅環(huán)使用量，降 低成本。
[0008] 在上述研究的基礎上，本發(fā)明提供的一種V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)，是一種半 周厚、另半周薄且厚薄交界處平滑過渡的圓環(huán)，鋅環(huán)厚半周的截面呈異形，該異形截面的輪 廓由第一直線部、從第一直線部外端向外同時向上逐漸延伸形成的第一弧線部、從第一弧 線部上端向下同時向外逐漸延伸形成的第二弧線部、與第一直線部相對且中部向下突出的 V形折線部、連接V形折線部內(nèi)端和第一直線部內(nèi)端的第二直線部、以及連接V形折線部外 端和第二弧線部下端的第三直線部組成；鋅環(huán)薄半周的截面與厚半周的截面形狀相同且寬 度及厚度不相等。
[0009] 優(yōu)選地，在上述的V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)中，鋅環(huán)厚半周的截面的所述第一 直線部的內(nèi)端與第二弧線部的下端之間的距離等于加速電腐蝕試驗測得的電腐蝕區(qū)域寬 度，鋅環(huán)厚半周的截面的所述V形折線部的彎折部到第一直線部的距離等于加速電腐蝕試 驗測得的電腐蝕區(qū)域深度。
[0010] 優(yōu)選地，在上述的V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)中，所述電腐蝕區(qū)域寬度為23mm， 所述電腐蝕區(qū)域深度為8mm ;鋅環(huán)薄半周的截面的第四直線部的內(nèi)端與第五弧線部的下端 之間的距離等于7 mm，鋅環(huán)薄半周的截面的V形折線部的彎折部到第四直線部的距離等于 3mm 〇
[0011] 優(yōu)選地，在上述的V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)中，所述第二弧線部與所述第三直 線部的結合部、以及所述V形折線部與所述第三直線部的結合部采用圓弧過渡；所述第一 直線部的內(nèi)端設置有第三弧線部。
[0012] 上述任意一項鋅環(huán)的應用方法為：在V型串直流瓷絕緣子鐵帽和瓷件間的縫隙內(nèi) 于鐵帽的表面包覆所述鋅環(huán)，且鋅環(huán)的厚半周與球窩的開口位于同一側，鋅環(huán)截面的所述 第一直線部和第一弧線部分別與鐵帽下端的內(nèi)半部和外半部貼合，V形折線部的彎折部即 為V型串直流瓷絕緣子的滴水檐處。
[0013] 優(yōu)選地，為了達到更好的保護鐵帽免遭電腐蝕，在上述應用方法中，在鋅環(huán)截面的 所述V形折線部的內(nèi)半段與瓷件之間設置密封件。密封件優(yōu)選截面呈楔形的密封件，并且 優(yōu)選用娃橡膠制造。
[0014] 本發(fā)明的鋅環(huán)采用特殊形狀，用于V型串懸掛的直流瓷絕緣子，不但使滴水檐處 最厚，能最大限度提高鋅環(huán)保護作用的有效性，有效地防止鐵基電腐蝕，而且不會影響到絕 緣子自身的機械性能。此外，還能夠節(jié)約鋅材料的用量，降低成本。
[0015] 其結構簡單，易于和絕緣子裝配。可廣泛應用于超特高壓直流輸電線路V型串瓷 絕緣子鐵帽電解腐蝕的防護，提高輸電線路的運行安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明一實施例V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)的俯視結構示意圖； 圖2為其M-M截面圖； 圖3為其N-N截面圖； 圖4為滴水法進行加速電腐蝕實驗的原理圖； 圖5為一些實施例滴水法加速電腐蝕實驗后形成的電腐蝕區(qū)域的狀態(tài)圖； 圖6為本發(fā)明一實施例直流瓷絕緣子的結構示意圖； 圖7為圖6中J部的放大圖； 圖8為圖6中K部的放大圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0018] 圖1-3示意性地表示了一實施例V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)的結構。如圖1-3所 示，該V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)是一種半周厚、另半周環(huán)薄且厚薄交界處平滑過渡的圓 環(huán)，而且鋅環(huán)厚半周的截面(見圖2)和薄半周（見圖3)的截面均為異形截面，二個截面的形 狀相同，但寬度及厚度不同。
[0019] 如圖2所示，鋅環(huán)厚半周的截面呈異形，該異形截面的輪廓由第一直線部AI、從第 一直線部AI外端（即I端）向外同時向上逐漸延伸形成的第一弧線部IH、從第一弧線部IH 上端向下同時向外逐漸延伸形成的第二弧線部HD、與第一直線部AI相對且中部向下突出 的V形折線部GCF、連接V形折線部GCF內(nèi)端（即G端)和第一直線部AI內(nèi)端的第二直線部 GA、以及連接V形折線部GCF外端和第二弧線部HD下端的第三直線部FD組成。
[0020] 如圖3所示，鋅環(huán)薄半周的截面也呈異形，該異形截面的輪廓由第四直線部Α'Ι'、 從第四直線部A' I'外端（即I'端）向外同時向上逐漸延伸形成的第四弧線部I' Η'、從第 四弧線部I'Η'上端向下同時向外逐漸延伸形成的第五弧線部H'D'、與第四直線部Α' I' 相對且中部向下突出的V形折線部G' C' F'、連接V形折線部G' C' F'內(nèi)端（即G'端）和第 四直線部Α' I'內(nèi)端的第五直線部G' Α'、以及連接V形折線部G' C' F'外端和第五弧線部 H' D'下端的第六直線部F' D'組成。
[0021 ] 發(fā)明人提出了鋅環(huán)的尺寸基于試驗結果進行設計。通過加速電腐蝕試驗測得各種 等級(如能夠使用三十年、五十年等）下的電腐蝕區(qū)域的尺寸參數(shù)，然后根據(jù)該試驗測量值 對鋅環(huán)的尺寸進行設計，從而制造出能夠應用于不同等級的鋅環(huán)。具體地，可以設計為：第 一直線部ΑΙ的內(nèi)端與第二弧線部HD的下端之間的距離（即圖2中AD兩點間的距離）等于 加速電腐蝕試驗測得的電腐蝕區(qū)域寬度，V形折線部GCF的彎折部C到第一直線部ΑΙ的距 離等于加速電腐蝕試驗測得的電腐蝕區(qū)域深度。
[0022] 在一些實施例中，等級采用能夠使用三十年。如圖4所示，采用滴水法進行加速電 腐蝕實驗，方法為：將設置有試驗鋅環(huán)的直流瓷絕緣子按直流瓷絕緣子實際使用時的角度 (如，與水平面夾角為76° )傾斜懸掛，將直流瓷絕緣子的鋼腳和鐵帽分別接直流電源負極 和地，并在直流瓷絕緣子的瓷件表面設置銅片，銅片與鋼腳連接；調節(jié)滴至直流瓷絕緣子的 鐵帽與瓷件縫隙處的水流的流速(調節(jié)范圍1?15L/h)，使得該水流連接鐵帽和銅片形成 回路，模擬現(xiàn)場電腐蝕過程中的泄漏電流通路，接通電源開關，加壓試驗。通過調節(jié)統(tǒng)計泄 漏電荷量來衡量等級，如三十年的泄漏總量約為81000C。試驗鋅環(huán)的尺寸為初步設計，并無 設計依據(jù)，僅為獲得電腐蝕區(qū)域的尺寸參數(shù)，以便于進一步設計鋅環(huán)的尺寸。圖5示出了一 些實施例滴水法加速電腐蝕實驗后的結果，其中，51表示試驗鋅環(huán)，52表示試品直流瓷絕 緣子的鐵帽，53表示試品上形成的電腐蝕區(qū)域，59表示試驗密封件，經(jīng)測量，電腐蝕區(qū)域53 的參數(shù)如表1所示，其中，電腐蝕區(qū)域深度58為鐵帽損失區(qū)域和鋅環(huán)損失區(qū)域的深度之和。
[0023] 表 1

【權利要求】
1. 一種V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)，其特征在于：所述鋅環(huán)為半周厚、另半周薄且厚薄 交界處平滑過渡的圓環(huán)，鋅環(huán)厚半周的截面呈異形，該異形截面的輪廓由第一直線部（AI)、 從第一直線部外端向外同時向上逐漸延伸形成的第一弧線部（IH)、從第一弧線部上端向下 同時向外逐漸延伸形成的第二弧線部（HD)、與第一直線部相對且中部向下突出的V形折線 部（GCF)、連接V形折線部內(nèi)端和第一直線部內(nèi)端的第二直線部（GA)、以及連接V形折線部 外端和第二弧線部下端的第三直線部（FD)組成；鋅環(huán)薄半周的截面與厚半周的截面形狀 相同且寬度及厚度不相等。
2. 根據(jù)權利要求1所述的V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)，其特征在于：鋅環(huán)厚半周的截 面的所述第一直線部（AI)的內(nèi)端與第二弧線部（HD)的下端之間的距離等于加速電腐蝕試 驗測得的電腐蝕區(qū)域寬度，鋅環(huán)厚半周的截面的所述V形折線部（GCF)的彎折部（C)到第 一直線部的距離等于加速電腐蝕試驗測得的電腐蝕區(qū)域深度。
3. 根據(jù)權利要求2所述的V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)，其特征在于：所述電腐蝕區(qū)域 寬度為23mm，所述電腐蝕區(qū)域深度為8mm;鋅環(huán)薄半周的截面的第四直線部（A' I'）的內(nèi) 端與第五弧線部（H'D'）的下端之間的距離等于7 mm，鋅環(huán)薄半周的截面的V形折線部 (G' C' F'）的彎折部（C'）到第四直線部的距離等于3mm。
4. 根據(jù)權利要求1所述的V型串直流瓷絕緣子用鋅環(huán)，其特征在于：所述第二弧線部 (HD)與所述第三直線部（FD)的結合部、以及所述V形折線部（GCF)與所述第三直線部（FD) 的結合部采用圓弧過渡；所述第一直線部（AI)的內(nèi)端設置有第三弧線部。
5. 權利要求1至4任意一項所述鋅環(huán)的應用，其特征在于：在V型串直流瓷絕緣子鐵 帽⑴和瓷件⑵間的縫隙內(nèi)于鐵帽⑴的表面包覆所述鋅環(huán)（3)，且鋅環(huán)的厚半周與球窩 的開口（6)位于同一側，鋅環(huán)截面的所述第一直線部（AI)和第一弧線部（IH)分別與鐵帽 下端的內(nèi)半部和外半部貼合，V形折線部（GCF)的彎折部（C)即為V型串直流瓷絕緣子的 滴水檐處。
6. 根據(jù)權利要求5所述的鋅環(huán)的應用，其特征在于：鋅環(huán)截面的所述V形折線部（GCF 和G' C' F'）的內(nèi)半段（GC和G' C'）與瓷件（5)之間設置密封件（4)。
7. 根據(jù)權利要求5所述的鋅環(huán)的應用，其特征在于：所述密封件的截面呈楔形，所述密 封件采用硅橡膠制成。
【文檔編號】H01B17/04GK104064294SQ201310094429
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月23日 優(yōu)先權日:2013年3月23日
【發(fā)明者】張福增, 宋磊, 羅凌, 王黎明, 梅紅偉, 王國利, 王義寧 申請人:南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司, 清華大學深圳研究生院