高海拔地区架空输电线路绝缘子选型综述

高海拔地区架空输电线路绝缘子选型综述

摘要：本文分析了国内的架空输电线路所采用的各类绝缘子特性，总结高海拔地区绝缘子运行情况及老化试验结果，结合地形、气象特点，形成了对高海拔地区架空输电线路绝缘子稳定运行和便于施工建设的若干建议性结论。

关键词：高海拔；输电线路；绝缘子

0 引言

迄今为止，我国高海拔地区电网建设工程是世界上海拔最高、最具挑战性的输变电工程，施工环境极其恶劣，道路交通极其艰险，后勤保障极其困难，环保要求极其严格，输电线路塔位平均海拔超过4000米，最高海拔超5000米，沿线气候恶劣、强紫外线、含氧量仅为内地50%~60%、平均气温0度左右、昼夜温差达25摄氏度以上，这就要求架空输电线路绝缘子既要满足电网长期安全稳定运行又要便于施工建设和检修维护，结合运行经验和施工经验选择合理的绝缘子意义重大。

1 架空输电线路绝缘子型式

1.1 盘形瓷绝缘子

目前，瓷绝缘子仍是电力系统中使用最广泛的绝缘子，高强瓷是由石英、长石、粘土和氧化铝焙烧而成。瓷件表面通常以瓷釉覆盖，以提高其机械强度、防水浸润、增加表面光滑度。盘形绝缘子主要优点是机械强度高，长串柔性好，单元件轻，易于运输与施工，造型多样易于选择使用。瓷是一种脆性材料，它的抗压强度比抗拉强度大得多，为了使电瓷有较高的机械强度，设计时应尽可能使瓷承受压应力。由于盘形绝缘子属可击穿型绝缘子，绝缘件要求电气强度高，瓷绝缘子出现劣化元件后检测工作量大，一旦未及时检出可能在雷击或污闪时断串。

1.2 盘形玻璃绝缘子

玻璃盘形绝缘子多采用钢脚与铁帽的球窝式连接，钢脚应选用优质稳定的钢材，铁帽通常采用热镀锌的可锻铸铁或球磨铸铁制成。玻璃绝缘子具有与瓷绝缘子同样的环境稳定性，生产工艺简单，较易实现机械化，生产效率高。玻璃绝缘子与瓷绝缘子相比，容易引起由于表面污秽泄漏电流而造成的侵蚀。玻璃绝缘子存在“零值自爆”现象，重污秽导致的表面泄漏电流可能加重“自爆率”，但自爆有利于线路维护和防止掉线事故的发生

1.3 长棒形瓷绝缘子

长棒形瓷质绝缘子由双层伞实心绝缘子发展而来，它继承了瓷的电稳定性，消除了盘形瓷绝缘子头部击穿距离远小于空气闪络距离的缺点，同时也改变了头部应力复杂的帽脚式结构。长棒形绝缘子有良好的耐污和自清洁性能，在同等长度和污秽条件下，其电气强度较盘形瓷绝缘子高10～25％。长棒形瓷绝缘子是一种不可击穿结构，避免了瓷质绝缘子发生钢帽炸裂而出现的掉串事故。但长棒形瓷质绝缘子是由数节串接而成，节间设有均压环或招弧角，每一节间距离被短接约30cm，其干弧距离较其他绝缘子同等长度下的短。另外，由于安装了节间保护环，使其串长增加，可能增大塔窗距离。在施工方面，由于长棒瓷绝缘子重量大，山区运输困难和易受损，伞裙受损同时影响机械强度和电气性能。

1.4 长棒形复合绝缘子

复合绝缘子主要结构由伞裙护套、玻璃钢芯棒和端部金具三部分组成。其中伞裙护套一般由高温硫化硅橡胶、乙丙橡胶等有机合成材料制成；芯棒一般是玻璃纤维作增强材料、环氧树脂作基体的玻璃钢复合材料；端部金具一般是有热镀

锌层的碳素铸钢或碳素结构钢。复合绝缘子具有强度高、重量轻、耐污性能好、

易于安装和维护工作量小等优点，在同样爬距及污秽条件下，其污耐压明显高于

瓷和玻璃绝缘子，在重污秽地区采用合成绝缘子可以明显减小塔头尺寸、高度和

走廊，价格便宜，不容易破坏，不需要检测“零值”，不需要清扫，有利于线路的

运行维护。棒形复合绝缘子存在界面内击穿和芯棒“脆断”的可能，而且有机复合

材料的使用寿命和端部连接区的长期可靠性尚未取得共识。

1.5 半导体釉绝缘子

半导体釉绝缘子是一种新型绝缘子，在绝缘子外层包含半导体釉，这种半导

体釉的功率损耗使表面温度比环境温度高，从而在雾与严重污秽环境中可以防止

由瓷凝聚所形成的潮湿，以此可以提高污秽绝缘子在潮湿环境下的工频绝缘强度。我国研发的锑锡半导体釉绝缘子，目前已取得良好的效果。半导体釉绝缘子是为

提高瓷绝缘子耐污闪性能而开发的，但釉层寿命尚待长期考验，它的主要缺点是

较多的电量损失。

1.6 瓷复合绝缘子

瓷复合绝缘子端部连接金具与瓷芯盘牢固胶装结构，保持了原瓷绝缘子的稳

定可靠的机械拉伸强度，在瓷芯盘表面注射模压成型硅橡胶复合伞裙，又使其具

备了憎水性好、抗老化性能好、耐电蚀能力强、防污闪、质量轻等特点。端部连

接金具与相同规格的盘形悬式瓷、玻璃绝缘子一致，可以互换。瓷复合绝缘子，

因为运用包裹的材料是硅橡胶复合的外套，所以可以抵抗一定的冲击。

2 复合绝缘子运行及老化试验情况

在国际上，复合绝缘子已有超过30年的运行经验，经过长期的发展，材料配方不断改善，产品设计逐步完善，生产工艺趋于成熟。据2000年国际大电网会

议公布的调查报告表明，复合绝缘子的损坏率为0.035％。

在我国不同污秽地区也大量采用了复合绝缘子，并取得了成功的运行经验。

国内学者调研了复合绝缘子在青藏地区的使用情况，其中，青海地区运行经验较

为丰富，其在1992年11月首次在某110kV输电线路直线塔上使用（处在Ⅲ级污

秽区），1994年后大范围挂网运行，随后又进一步在110kV耐张串及330kV耐张跳线引流串上使用。总结后发现，青海高海拔地区（包括甘肃）复合绝缘子运行

问题主要有内绝缘击穿与芯棒折断、雷击闪络、鸟粪闪络（包括鸟害）、“不明”

闪络等。目前全世界长棒形绝缘子质量处于领先的国家是日本和德国，近年来我

国在长棒形绝缘子生产方面也得到了发展，已研制生产出适用于 500kV 电压等级

的高强度棒式绝缘子，在我国华东地区的线路上运行。而西藏地区由于大部分为

清洁区，因此复合绝缘子使用很少，运行后的抽检试验少，因此该地区复合绝缘

子的运行和使用经验仍非常有限。国内学者对硅橡胶材料进行了加强紫外照射人

工加速老化试验与IEC5000h标准老化试验的对比，结果表明，强紫外线照射并不会显著增加复合绝缘子的老化。

3 结论

1）结合高海拔地区架空输电线路运行经验，悬垂串（含跳线串）在轻冰区可以采用瓷或复合绝缘子，耐张串推荐采用盘形绝缘子。根据各种绝缘子的特点和

导线选型对绝缘子强度的要求，以及污区划分情况，选用高质量的绝缘子。

2）在复合绝缘子的使用上，由于其优异的耐污闪能力，可以大大缩短绝缘子串长度、减小杆塔尺寸、便于运输施工以及降低工程造价，技术经济性优良。

3）从整体讲，复合绝缘子在西部高海拔地区的使用情况是可靠的，高海拔强紫外运行条件不应成为复合绝缘子推广使用的障碍。