[发明专利]一种工字型截面柱式复合绝缘子装置及其最优截面尺寸计算方法

说明书

本发明公开了一种工字型截面柱式复合绝缘子装置及其最优截面尺寸计算方法，所述装置包括：绝缘芯棒、连接金具以及绝缘外套，所述绝缘芯棒的截面设置为工字型，所述为工字型截面的形状包括标准工字型截面以及外轮廓的一条或多条直线设置为预设曲率的圆弧的工字型截面；所述绝缘芯棒用于保证所述绝缘子的机械性能；所述连接金具用于连接所述柱式复合绝缘子与输变电设备构件，使所述柱式复合绝缘子与所述输变电设备构件可靠连接；所述绝缘外套包括多个伞裙和护套，所述绝缘外套用于保护所述绝缘芯棒；所述伞裙用于增加所述绝缘子的爬电距离；所述绝缘子装置可以应用于电力、铁路、电厂各电压等级在1000V以上的交直流架空输电线路以及变电站中。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种工字型截面柱式复合绝缘子装置及其最优截面尺寸计算方法。

背景技术

当前，随着复合材料制造工艺的发展，复合材料的电气、机械特性大幅度提升，在我国各个电压等级的输电工程中，柱式复合绝缘子开始大范围应用，包括线路柱式复合绝缘子(又称“复合绝缘横担”)、变电站用支柱复合绝缘子等。线路柱式复合绝缘子的应用，在配网(10kV)系统的主要优势是可以大幅度提高线路耐雷水平，在主网(35kV及以上)则可以有效减小输电走廊宽度，提高线路经济效益。柱式复合绝缘子在运行中承受着电气及各种机械负荷的综合作用。目前，常用的柱式复合绝缘子的截面主要为实心圆、空心圆、实心圆形、空心矩形。然而，在实际应用过程中普遍反应，实心柱式复合绝缘子重量相对较大，对安装便捷性存在一定影响，而空心柱式复合绝缘子，存在内绝缘等问题，对输变电系统的安全稳定运行存在一定影响。

发明内容

为了解决背景技术存在的现有的实心柱式复合绝缘子的重量相对较重使得输变电设备构件的负荷较大、同时安装的便捷性较差，而空心柱式复合绝缘子存在内绝缘等隐患对线路安全稳定运行存在影响的问题，本发明提供了一种工字型截面柱式复合绝缘子装置及其最优截面尺寸计算方法，所述装置通过设置截面为工字型的复合绝缘子，并根据所述最优截面尺寸计算方法获得最优的截面尺寸，使得所述工字型的复合绝缘子在保证在待使用环境下满足各强度的情况下，获得最小的截面尺寸，进而减轻复合绝缘子本身的重量；所述一种工字型截面柱式复合绝缘子最优截面尺寸计算方法包括：

根据工字型绝缘子待使用环境的外界负荷以及工字型截面中心对称特性预设材料强度设计要求；所述材料强度包括弯曲强度、抗压强度以及抗拉强度；所述工字型截面中心对称特征包括以绝缘子中心位置和对称轴确定的工字型截面各个区域的设计要求；

根据预设的工字型绝缘子截面初始尺寸以及绝缘子试验参数计算所述工字型绝缘子的材料强度；

判断计算获得的材料强度是否均满足所述材料强度设计要求；

若满足，则按预设规则调整工字型绝缘子截面尺寸使工字型绝缘子截面面积减小，计算该截面面积下的材料强度，并与所述材料强度设计要求进行比较；若依旧满足，则继续调整截面尺寸、再次判断是否满足材料强度设计要求，直至不满足所述材料强度设计要求；

当不满足时，取最后一次满足材料强度设计要求的截面尺寸作为所述工字型截面柱式复合绝缘子最优截面尺寸；

进一步的，所述判断计算获得的材料强度是否满足所述材料强度设计要求，包括：

若根据截面初始尺寸计算的所述材料强度不满足所述材料强度设计要求；，则按预设规则调整工字型绝缘子截面尺寸使工字型绝缘子截面面积增大，计算该截面面积下的材料强度，并与所述材料强度设计要求进行比较；若依旧不满足，则继续调整截面尺寸、再次判断是否满足材料强度设计要求，直至满足所述材料强度设计要求；

取满足材料强度设计要求的截面尺寸作为所述工字型截面柱式复合绝缘子最优截面尺寸；

进一步的，所述按预设规则调整工字型绝缘子截面尺寸，包括：