一种高强度特高压避雷器制造技术

本发明专利技术提供一种高强度特高压避雷器，包括在竖直方向依次同轴串接的单元节，每个单元节包括外部绝缘套和内部非线性电阻元件；所述避雷器的整体呈底部单元节的瓷柱横截面直径最大，顶部单元节的瓷柱横截面直径最小的塔形结构，在等荷载条件下每个单元节底部产生的应力一致。本发明专利技术提供的避雷器采用塔形结构设计，机械强度高，抗震性能和抗弯性能好，在世界上首次通过了0.3g水平加速度条件下的地震试验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种避雷器，具体讲涉及一种高机械强度的特高压避雷器。
技术介绍
特高压避雷器是特高压变电站的重要设备，对抗震性能要求较高。同时，特高压避雷器兼作支柱绝缘子，对其抗弯能力要求也较高。早期特高压变电站高抗回路管母线的重量主要由支柱绝缘子支撑；皖电东送及后续特高压工程创造性提出了取消支柱绝缘子，用特高压避雷器兼作支柱绝缘子的设计方案。根据标准规定，特高压支柱绝缘子的弯曲负荷不应小于16kN;随着特高压避雷器技术的不断发展，现有技术中特高压避雷器的弯曲负荷已达到了不小于34kN的水平，特高压避雷器的抗震水平达到了水平加速度0.2g的水平。现有技术中特高压避雷器的瓷套一般采用等径设计原则，即所有串联的瓷套单元节结构设计完全一致。这种设计思路在抗弯和抗震方面都有不利因素:实际运行中弯曲负荷下上部瓷套产生的应力要远小于下部瓷套，等径设计结构容易引起下部瓷套应力超过许用值而上部瓷套的应力没有充分发挥；等径设计结构下，顶部元件质量较大，地震条件下在底部产生的应力较大，影响避雷器的抗震性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种改进的高强度特高压避雷器。该避雷器采用等应力设计原则，对每个串联的瓷套单元节分别进行设计，位置越高的瓷套直径设计越小，以充分发挥瓷套的机械强度，降低避雷器顶部重量，提高避雷器整体的抗震性能。本专利技术提供的技术方案是:一种高强度特高压避雷器，包括在竖直方向依次同轴串接的单元节，每个单元节包括外部绝缘套和内部非线性电阻元件；其改进之处在于:所述避雷器的整体呈底部单元节的瓷柱横截面直径最大，顶部单元节的瓷柱横截面直径最小的塔形结构，在等荷载条件下每个单元节底部产生的应力一致。优选的，所述外部绝缘套包括瓷柱和瓷柱两端的法兰盘；所述瓷柱的内部中间具有圆柱形空心部分，用于容纳非线性电阻元件，且在其内部有绝缘性气体；所述绝缘性气体为氮、二氧化碳或干燥空气中的任意一种；所述瓷柱的外部具有间隔排列的大伞和小伞；大伞伸出的水平距离为75mm，小伞伸出的水平距离为60mm，距离最近的两个大伞最低点之间的距离为75mm。进一步，所述瓷柱用高铝质材料制作；所述法兰盘用高强度铸铝或铸铁合金制成。进一步，所述法兰盘的内侧开有与法兰盘同中心的瓷柱安装孔，所述瓷柱安装孔的孔壁上涂覆有沥青层，所述瓷柱的两端分别通过水泥胶合剂胶合在瓷柱安装孔内；所述瓷柱两端的胶合部位也涂覆有沥青层；所述瓷柱安装孔的孔壁上设有多个与所述瓷柱安装孔同中心的环状凸起。进一步，所述瓷柱顶部两端水泥胶合剂在竖直方向上的高度与对应瓷柱外部直径比值等于或大于0.40 ;所述瓷柱底部水泥胶合剂在竖直方向上的高度与对应瓷柱外部直径的比值等于或大于0.45。优选的，所述非线性电阻元件包括在竖直方向依次堆叠的圆柱状电阻片，所述圆柱状电阻片由金属氧化物制成；所述非线性电阻元件的底部与单元节的底部法兰盘采用直接压接方式固定，其顶部与单元节的顶部法兰盘之间设置有处于压缩状态的按压弹簧。进一步，所述底部法兰盘与所述顶部法兰盘上对应设有竖直方向贯穿所述法兰盘的固定孔；所述非线性电阻元件周围设置有竖直方向的两端分别贯穿所述底部法兰盘的固定孔和所述顶部法兰盘的固定孔的支撑杆；所述支撑杆通过螺钉和密封垫固定在所述固定孔内。优选的，所述避雷器的整体高度小于11.6m。进一步，所述避雷器由4个单元节在竖直方向依次串接组成，每个单元节的外部绝缘套高度为2810mm ;底部单元节的瓷柱内径为600mm，壁厚为60mm ;与所述底部单元节相连的第二节单元节的瓷柱内径为550mm，壁厚为50mm ;与所述第二节单元节相连的第三节单元节的瓷柱内径为450mm，壁厚为50mm ;顶部单元节的瓷柱内径为380mm，壁厚为35mm。进一步，所述底部单元节和所述第二节单元节的上、下法兰胶状比均为0.50 ;所述第三节单元节和顶部单元节的上、下法兰胶状比均为0.45 ;上法兰胶状比为瓷柱顶部水泥胶合剂在竖直方向上的高度与对应瓷柱外部直径的比值，下法兰胶状比为瓷柱底部水泥胶合剂在竖直方向上的高度与对应瓷柱外部直径的比值。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有如下显著进步:1、本专利技术提供的特高压避雷器的整体呈塔形结构，其底部单元节横截面直径最大，顶部单元节横截面直径最小，在等荷载条件下每个单元节底部产生的应力一致；与现有特高压避雷器结构设计相比，避雷器破坏负荷可达65kN以上，大大提高了避雷器的抗震能力。2、本专利技术提供的特高压避雷器迎风面积小，产生的风荷载小。采用塔形结构设计，有效降低了顶部单元节的迎风面积，从而大幅降低风荷载产生的弯曲负荷，抗弯强度可提高30%以上。3、本专利技术提供的特高压避雷器首次通过了 0.3g水平加速度条件下的地震试验，试验时在瓷套底部产生的应力仅22MPa左右。4、瓷柱与法兰盘的粘接部位采用沥青层，该沥青层具有被挤压缓冲的作用，在制作过程中，顶部法兰盘、底部法兰盘和瓷柱会出现不同的收缩率，沥青层可承受这种挤压，从而避免在制作过程中的挤压破损现象，瓷柱与法兰盘采用水泥胶合剂胶合，提高了瓷柱与法兰盘的机械连接强度。5、瓷柱安装孔的孔壁上设有多个与瓷柱安装孔同中心的环状凸起，可避免长期使用后，顶部法兰盘和底部法兰盘出现松动现象，提高了法兰盘与瓷柱的机械连接强度。6、瓷柱顶部水泥胶合剂在竖直方向上的高度与对应瓷柱外部直径的比值不小于0.40 ;瓷柱底部水泥胶合剂在竖直方向上的高度与对应瓷柱外部直径的比值不小于0.45 ;通过提高胶合剂在竖直方向上的高度，有利于充分发挥每个单元节瓷柱的应力，提高避雷器的整体抗震性能。7、避雷器的整体高度小于11.6m，通过降低避雷器的整体高度，可提高避雷器的抗震性能和抗弯性能，但是由于避雷器整体高度受到外部绝缘套爬电距离的限制，因此外部绝缘套的瓷柱外部具有间隔排列的大伞和小伞；大伞伸出的水平距离为75_，小伞伸出的水平距离为60mm，距离最近的两个大伞最低点之间的距离为75mm;通过优化设计伞群，可降低避雷器高度。【附图说明】图1为本专利技术提供的避雷器的瓷柱结构示意图；图2为图1中伞群的放大图；图3为法兰盘与瓷柱的连接结构示意图；图4为瓷柱内部非线性电阻元件的结构示意图。其中1_大伞；2-小伞；3-瓷柱；4_法兰盘；5-螺孔；6_环状凸起；7-水泥|父合剂；8-非线性电阻元件；9_支撑杆；10_按压弹簧。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。为了彻底了解本专利技术实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本专利技术实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。本实施例提供一种特高压避雷器，该特高压避雷器包括在竖直方向依次同轴串接的单元节，每个单元节包括外部绝缘套和内部非线性电阻元件8;为了使该特高压避雷器具有更高的抗震性能和抗弯性能，本实施例提供的特高压避雷器采用等应力设计原则，对每个串联的单元节的瓷柱3分别进行设计:底部单元节的瓷柱3横截面直径设计最大，顶部单元节的瓷柱3横截面直径设计最小，以使避雷器的整体呈塔形结构，在等荷载条件下每个单元节底部产生的应力一致。塔形结构设计是等应力设计原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度特高压避雷器，包括在竖直方向依次同轴串接的单元节，每个单元节包括外部绝缘套和内部非线性电阻元件；其特征在于：所述避雷器的整体呈底部单元节的瓷柱横截面直径最大，顶部单元节的瓷柱横截面直径最小的塔形结构，在等荷载条件下每个单元节底部产生的应力一致。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张翠霞，陈国强，孙岗，张搏宇，时卫东，殷禹，贺子鸣，卢智成，刘振林，汤晓忠，杨雪峰，徐学亭，宋继军，谢青云，陈开金，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，抚顺电瓷制造有限公司，醴陵华鑫电瓷科技股份有限公司，南阳金冠电气有限公司，平高东芝廊坊避雷器有限公司，西安西电避雷器有限责任公司，西安西电高压电瓷有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11