[发明专利]一种盆式绝缘子

说明书

技术领域

本发明涉及高压开关设备技术领域，特别是一种用于高压开关设备中的盆式绝缘子。

背景技术

对于高压开关设备，其电压等级的高低主要取决于绝缘子的各项电气性能指标和机械性能指标，电压等级越高，对绝缘子的要求就越高。如1100kV GIS产品用大型盆式绝缘子，要求其具有在1100 kV电压等级下的绝缘性能，这对盆式绝缘子的沿面电场分布提出了更高的要求。

文献号为CN 20153603.4 U的中国专利公开了一种新型盆式绝缘子，该绝缘子包括由环氧树脂浇注而成的呈盆状的绝缘浇注体，绝缘浇注体由盆沿、盆身和盆底构成，其中盆身呈锥形，盆身的内壁面与盆沿和盆底的相应表面分别通过对应相切的第一弧面段和第二弧面段光滑连接，在绝缘浇注体的盆底还设有中心导体，中心导体通过浇注与绝缘浇注体粘接在一起。这种结构的盆式绝缘子，在使用中由于其沿面电场分布不均容易引起绝缘子闪络放电，目前，通常采用外加均压环的方法来改善电场分布不均的问题，但是改善的效果却因均压环的尺寸和所安装的位置不同而有很大的差别，这种改善绝缘子沿面电场分布的方法对于如1100 kV高电压等级的盆式绝缘子不适用，不能满足高电压等级的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够很好改善绝缘子沿面电场分布以适应高电压等级下电场要求的盆式绝缘子。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种盆式绝缘子，包括呈盆状的绝缘浇注体，绝缘浇注体的盆身的内壁面与盆沿和盆底的相应表面分别通过对应相切的第一弧面段和第二弧面段光滑连接，在绝缘浇注体的盆身与盆沿的连接部埋设有与绝缘浇注体同轴的、用于改善绝缘子沿面电场分布的屏蔽环，该屏蔽环的形状与绝缘浇注体的盆口形状相一致；在绝缘子的过轴线的纵截面上，所述第一弧面段的轮廓线为圆弧段，屏蔽环的环体截面呈圆形或者椭圆形，屏蔽环环体截面的对称轴与所述圆弧段对应的圆心角的角平分线重合，屏蔽环环体截面的中心与绝缘浇注体顶面之间的距离不小于最小绝缘距离。

所述屏蔽环的环体截面处于由所述圆弧段和该圆弧段两端的半径线所围成的扇形区域内。 

所述屏蔽环环体截面的轮廓线与所述圆弧段两端的半径线相切。

所述屏蔽环的环体上设有用于导电连接外法兰的导电连接柱体。

所述绝缘浇注体的盆身的内壁面由上、下两锥面段和光滑连接该两锥面段的过渡圆弧面段组成，该过渡圆弧面段的两端与上、下锥面段对应相切，上锥面段与所述的第一弧面段相连，下锥面段与所述的第二弧面段相连，上锥面段的锥形夹角小于下锥面段的锥形夹角。

本发明通过在绝缘浇注体盆身和盆沿连接部位埋设屏蔽环， 并且屏蔽环的圆形或者椭圆形环体截面的对称轴与所述角平分线重合，使得屏蔽环环体与所述圆弧段两端的距离相等，从而保证了屏蔽环沿面与绝缘子沿面电场方向基本一致，极大程度地改善了绝缘子沿面电场分布状况，而在其他位置引入屏蔽环时，则无法实现屏蔽环与绝缘子沿面电场方向的一致性，进而影响电场改善效果。

基于电磁场理论并利用软件对1100kV盆式绝缘子不安装屏蔽环及安装不同形状尺寸屏蔽环时的表面场强分布和沿路径电场分布进行了计算，计算方式为：模拟将绝缘子安装于带有中心导体的圆形筒体上，进行建模，在2010年1月出版的《SF₆高压电器》（黎斌著）第56页的表4-1和第82页的表6-1场强设计基准值中选取判据，进行电场分析计算。不安装屏蔽环与在本发明所述位置安装屏蔽环的电场计算结果见下表：

结果表明：在本发明所述的位置引入屏蔽环后，改善了盆式绝缘子沿面电场分布不均匀的状况，盆式绝缘子沿面电场强度仅为10.056kV/mm，远低于以往盆式绝缘子12 kV/mm的水平，有效的降低了绝缘子周围电场强度，从而抑制闪络与击穿的发生，大幅度提高了盆式绝缘子的绝缘性能。通过试验，该大型盆式绝缘子的电性能通过AC工频耐1270 kV/1min，雷电冲击耐受电压2800 kV(1.2 /50 μs峰值)，局放由原来的通用要求3 pC以下降低到1pC以下。另外，由于屏蔽环靠近法兰设置，对开关中筒体等位置可能导致放电的外围异物也起到了良好的屏蔽效果，保证了绝缘件的绝缘性能。

本发明将屏蔽环环体截面的轮廓线与所述圆弧段两端的半径线相切后，能够保证所述扇形区域内的电场在沿扇形半径方向上均匀降低，从而防止产生畸变。