一种太阳能光热交叉半导体避冰防污瓷绝缘子的制作方法

1.本发明涉及特高压空架线路电力设备元件领域，具体以一种两用热能交叉避冰防污瓷绝缘子元件。


背景技术：

2.我国是覆冰事故多发的国家之一，迄今为止.输电线路绝缘子串发生覆冰闪络严重的地区包括东北，华北、京津、内蒙和山东，西北等地区。并且，我国南方云贵川地区也时有发生持续性低温雨雪冰冻天气，致使输电线路的绝缘子串频繁冰闪跳闸，大量输电线路断电，加速了杆塔与导线覆冰，最终出现大面积的倒塔和电网停运事故。
3.随着能源开发、电能传输以及电力系统的规模不断扩大，直流输电具有节省能源损耗的特点。从而在边远高寒地区的能源和开发新能源、新发电方式等方面，直流输电技术更是一种有效手段。长距离能源输送不可避免地会穿越一些高海拔、多积雪、重覆冰的地区，这些地区的地形地况和气候条件复杂，遭遇线路覆冰的概率也非常高，从而导致绝缘子电气性能下降，易发生冰闪，严重危害输电线路安全运行。
4.针对输电线路绝缘子串发生的覆冰闪络现象，目前，国内外对绝缘子冰闪特性进行了大量研究，加拿大、美国、日本、瑞典、挪威、芬兰、中国等国家取得了很多有价值的研究成果。为进一步分析长串绝缘子的冰闪机理，在特高压交流试验基地大型环境气候试验室进行了超高压线路绝缘子模拟真型布置冰闪试验研究，分析了半导体避冰防污瓷绝缘子的冰闪放电过程和闪络路径，可作为我国超高压输电线路外绝缘冰闪特性的研究。
5.但目前理论和实践之间还缺乏较佳的配合，还需有能够很好克服覆冰闪络现象的绝缘子结构。


技术实现要素：

6.本发明的目的是根据长串半导体绝缘子的冰闪机理，解决现有技术中的不足，提供一种太阳能光热交叉半导体避冰防污瓷绝缘子。
7.为达到上述目的，本发明一种太阳能光热交叉半导体避冰防污瓷绝缘子采用下述技术方案：
8.一种太阳能光热交叉半导体避冰防污瓷绝缘子，包括金具端头、瓷主体、瓷伞裙、金具钢脚和锁紧销；金具端头由锁紧销锁紧在瓷主体的顶端外部；金具钢脚直立在瓷主体内部，与瓷主体顶端内侧装配在一起；
9.在瓷伞裙的顶部外表面覆盖有两层结构。
10.在金具钢脚顶部与瓷主体顶端内侧之间垫有均压件。所述的金具端头和金具钢脚分别由胶合剂粘固在瓷主体顶端的外部和内侧。
11.所述的两层结构一层是太阳能etv光热层，一层是金属半导体层；金属半导体层涂覆在瓷伞裙外表面，太阳能etv光热层涂覆在金属半导体层上面。
12.所述的太阳能etv光热层的材料为一种etv高分子橡胶与无机金属氧化物搅拌合
成物，涂覆到瓷伞裙上固结；无机金属氧化物质量份数为35～45％，etv高分子橡胶质量份数为65～75％。
13.金属氧化物与etv高分子橡胶在捏合机中经120℃
‑
150℃混炼3
‑
4小时后研磨分散制得。
14.所述的太阳能etv光热层的材料为一种在电瓷釉中加入导电性无机金属氧化物构成；加入的导电性无机金属氧化物质量份数35％
‑
40％。
15.无机金属氧化物为femncuo4，粒径0.8～2.0μm。
16.所述金属半导体层是由导电石墨、金属铬及镍微粉、瓷釉混炼制成的半导体层，其中，导电石墨、金属铬、镍微粉总和的质量份数为30～35％，瓷釉质量份数为65～70％；或者，导电石墨、金属铬、镍微粉总和的质量份数为25～35％，瓷釉质量份数为65～75％。
17.所述半导体石墨、金属铬及镍微粉与瓷釉在捏合机中经120℃
‑
150℃混炼3
‑
4小时后研磨分散制得。
18.金属半导体层中，金属铬及镍微粉粒径为0.8～2.0μm。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明采用光热电热交叉结构，通过吸收太阳光的辐射能量及电热能量，覆冰引发泄露电流的热量融冰避冰，确保电力系统安全运行。etv高分子橡胶层独特的憎水迁移性可迁移至光热层表面，在正常运行中光热、电热交叉直流防冰均具有优异的防污闪能力，通过对高压端伞裙半导体层不同电阻率的搭配，可起到均压作用，提高绝缘子可靠性。冬季冰雪天气中，光热层与半导体层通过覆冰时的开断效应，有效融冰防冰，防止冰闪及污闪事故，确保电力系统安全运行。
21.当冰雪天气严重仅靠阳光热能量已不能阻止覆冰形成时，伞裙上表面的覆冰降低了伞裙表面电阻联通半导体层，高压端与低压端电阻减小，泄露电流增大产生电热效应升温融冰。冰雪消融后，伞裙上表面逐渐干燥，电阻增大，绝缘伞裙恢复正常运行状态。从而保护了电力设备元件及电网线路的安全性和可靠性。
附图说明
22.图1为本发明实施例的总结构示意图；
23.图2为本发明中伞裙表面太阳能光热层与金属半导体层的结构示意图。
24.图中：1、金具端头；2、均压件；3、瓷主体；4、瓷伞裙；5、太阳能etv光热层；6、金属半导体层；7、胶合剂；8、金具钢脚；9、锁紧销。
具体实施方式
25.参见图1，本发明一种太阳能光热交叉半导体避冰防污瓷绝缘子，主要应用于420kn瓷绝缘子，采用相同的结构也可以应用于其它规格的瓷绝缘子。
26.它由金具端头1、均压件2、瓷主体3、瓷伞裙4、太阳能etv光热层5、金属半导体层6、胶合剂7、金具钢脚8和锁紧销9组成。
27.金具端头1由锁紧销9锁紧在瓷主体3的顶端外部；金具钢脚8直立在瓷主体3内部，与瓷主体3顶端内侧装配在一起，在金具钢脚8顶部与瓷主体3顶端内侧之间垫有均压件2。所述的金具端头1和金具钢脚8分别由胶合剂7粘固在瓷主体3顶端的外部和内侧。
28.参见图2，本发明新的技术方案是：在瓷伞裙4的顶部外表面覆盖有两层结构：一层太阳能etv光热层5和一层金属半导体层6。金属半导体层6涂覆在瓷伞裙4外表面，太阳能etv光热层5涂覆在金属半导体层6上面。
29.所述的太阳能etv光热层5的材料可以采用以下几种：
30.a、为一种etv高分子橡胶与无机金属氧化物搅拌合成物，涂覆到瓷伞裙4上固结。太阳能etv光热层5综合光吸收效率≥95％，吸收幅射光能发热温度为30℃
‑
35℃。其中，无机金属氧化物为femncuo4，粒径0.8～2.0μm，无机金属氧化物质量份数为35～45％，etv高分子橡胶质量份数为65～75％，金属氧化物与etv高分子橡胶在捏合机中经120℃
‑
150℃混炼3
‑
4小时后研磨分散制得。太阳能etv光热层5表层光滑度为95％以上。
31.b、为一种在电瓷釉中加人一定量(质量份数35％
‑
40％)的导电性无机金属氧化物构成，无机金属氧化物为femncuo4，粒径0.8～2.0μm。太阳能etv光热层5具有很好的电能导热特性，表面电阻率为110
‑
125ω，介于绝缘体与导体之间，通过空架线路电流而发热为常温35℃
‑
40℃，表面电压热量分布均匀。
32.所述金属半导体层6是由导电石墨、金属铬及镍微粉(粒径0.8～2.0μm)、瓷釉混炼制成的半导体层，其中，导电石墨、金属铬、镍微粉总和的质量份数为30～35％(导电石墨、金属铬、镍微粉之间可任意配比)，瓷釉质量份数为65～70％；或者，导电石墨、金属铬、镍微粉总和的质量份数为25～35％，瓷釉质量份数为65～75％。金属半导体层6体积电阻率100
‑
115ω
·
m～110
‑
125ω
·
m。所述半导体石墨、金属铬及镍微粉与瓷釉在捏合机中经120℃
‑
150℃混炼3
‑
4小时后研磨分散制得。
33.本发明一种太阳能光热交叉半导体避冰防污瓷绝缘子，在正常运行时瓷伞裙4上表面的太阳能etv光热层5可吸收太阳光绝大部分波段的能量，提高伞裙表面温度，起到避冰防污闪作用。当冰雪天气严重仅靠光热作用已不能阻止覆冰形成时，瓷伞裙4上表面的覆冰降低了伞裙表面电阻，联通金属半导体层6，高压端与低压端电阻减小，泄露电流增大产生电热效应升温融冰。冰雪消融后，伞裙上表面逐渐干燥，电阻增大，绝缘子恢复正常运行状态。本发明各伞裙的金属半导体层6体积电阻率相同。
34.本发明主要用于环境复杂及高寒地区特高压电网领域，是新一代发展起来的一种创新型避冰防污绝缘元件。通过吸收太阳光的辐射能量及电热能量，覆冰引发泄露电流的热量融冰防污，确保了电力设备元件及电网线路的安全性和可靠性。本发明主要用于环境复杂及高寒地区特高压电网领域。