[发明专利]一种阶变介电常数复合绝缘子

说明书

技术领域

本发明属于复合绝缘子技术领域，特别涉及一种阶变介电常数复合绝缘子。

背景技术

自20世纪50年代国外开始研究和使用复合绝缘子以来，复合绝缘子的发展和应用至今已有50多年的历史。我国对复合绝缘子的研制开发始于20世纪80年代初，尽管起步较晚，但起点高。在吸取国外经验教训的基础上，一开始就研制生产出高温硫化硅橡胶绝缘子。国产复合绝缘子1985年首次挂网试运行，截止2010年12月，66kV及以上电压等级交/直流输电线路上在运的绝缘子共11336713串（支），其中复合绝缘子4196235支，占所有类型绝缘子串（支）数的37.02%。从电压等级来看，1000kV、±800kV、750kV、±500kV线路中复合绝缘子的使用比例较大，均达到55.0%以上。

同时，复合绝缘子在运行中也出现了闪络、电蚀、脆断、憎水性丧失、老化、产品质量等运行故障，虽然，近几年全国范围内复合绝缘子故障率在0.01%左右，但由于其用量大，造成的危害不容忽视。国内外对复合绝缘子运行中出现的问题已经进行了广泛的研究，并提出了不同理论解释。目前，普遍认为复合绝缘子常发事故主要是由恶劣环境下的绝缘子电场分布不均造成的。

为解决复合绝缘子电场分布不均匀的问题，国内外学者做了各方面的努力。其中，国内外对绝缘子及其在覆冰、污秽等条件下电场分布计算机模拟计算研究较多，如重庆大学武坤等用分域迭代法计算特高压线路绝缘子电场分布（高电压技术，2009，Vol 35, No 6, P1279-1283）。华中科技大学袁小娴等对330kV线路复合绝缘子电位和电场分布的有限元计算（电瓷避雷器，2006,4期，P9-12）。武汉大学龚宇清等对500kV户外绝缘子染污下电场有限元分析（中国新技术新产品，No 19，P17）。西安电子科技大学李庆等对UHV输电线路中绝缘子串电位分布的仿真计算，综合考虑了芯棒、伞裙、球头球窝、导线、连接金具、铁塔、均压环等因素对1000 kV特高压输电线路中的绝缘子表面电场分布的影响（电子科技，Vol 23, No 2, P29-32）。辽宁电力公司董恩伏对冰雪条件下户外绝缘子的电场特性进行计算研究（东北电力技术，2002,12期，P17-20）。Volat C等对覆冰绝缘子电场分布计算机模拟计算（IEEE Transactions on Power Delivery, 2005, Vol 20, No 3, P2006-2021）。研究结果都显示复合绝缘子在高压端电位分布不均，电场强度过高。因此，人们开始研究改善电场分布的方法。

在改善绝缘子电场分布研究方面，主要集中在均压环配置上，如西安电瓷研究所孙西昌等对±800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子电场分布计算及均压环配置优化（电瓷避雷器，2009,1期，P1-6）。国网电科院霍峰等对750 kV绝缘子串电位分布仿真及试验研究采用有限元数值分析法，针对750 kV交流输电线路绝缘子片数及均压环配置，对绝缘子串电位分布进行了计算分析，比较了均压环均压深度、环径、管径及绝缘件介电常数对绝缘子电位分布的影响（高压电器，2010，Vol 46, No 3, P49-52）。西安交通大学江汛等对棒形悬式复合绝缘子电场计算和优化均压环的环径、管径和环的抬高距进行了优化计算（高压电器，2005，Vol 41, No 5, P340-342）。新疆大学张强等在这些重污闪地区采用增加均压环来降低绝缘子对塔杆和导线的电容,进而达到改善电场分布的目的（华北电力技术，2010，No6，P10-12）。

也有研究人员通过改善绝缘子形状优化绝缘子电场分布，如四川电力试验研究院贾志杰等通过对绝缘子的形状进行优化改进，使其表面的电场强度法向分量达到最小，就尽可能地减少表面电荷积聚（高压电器，2010，Vol 46, No 6, P18-21）。华北电力大学徐志钮等对RTV和增爬裙对支柱绝缘子电场和电位分布影响的研究（华北电力大学学报，Vol 37, No 4, P1-6）。Chakravorti S对复合绝缘子污秽条件下伞裙分布对电场的影响（IEEE，Trans. Electrical. Insulation，2002, Vol 7，No 2, P169-176）。