输电线路绝缘子性能选用分析论文

输电线路绝缘子性能的选用分析

摘要:本文从绝缘子的材质、寿命周期、产品结构、耐雷性能、耐污性能、掉串率、失效率以及失效检出率等八个方面对输电线路上常用的绝缘子作了相应的比较，并由此得出结论:为提高输电线路的可靠性，在对绝缘子性能及使用环境全面了解的前提条件下，应优先选用钢化玻璃绝缘子，慎用复合绝缘子，逐渐淘汰普通瓷质绝缘子，合理选用新型瓷质绝缘子。

关键词:输电线路；选用；性能

绝缘子在输电线路中是比较容易损坏的元件，一旦有绝缘子元件损坏，就会导致输电线路供电中断或丧失绝缘，甚至会造成电网瓦解，给国民经济造成不可估量的损失。因此，在输电线路上选用哪一类绝缘子，已成为电力设计部门尤为关注的问题。

当前在国内架空输电线路上常常用的有三种材质绝缘子——瓷质绝缘子、钢化玻璃绝缘子以及有机复合绝缘子。我国目前的现状是以生产和使用瓷质绝缘子为主，钢化玻璃绝缘子国内生产能力只占国内绝缘子总需求量的25%，而复合绝缘子由于研制和使用较晚，只占很小的一个比例。

1 对绝缘子性能比较

1.1 材质

瓷质绝缘子的瓷件是由石英砂、长石和高岭土等矿物原料按配方成分配制，经球磨成泥料和泥段后再制成绝缘子泥坯，送入窑炉进行高温烧成，它是液相、固相共存的不均质体，且工序多、周期

长，影响瓷质绝缘子的质量在所难免。而钢化玻璃绝缘子是液态和玻璃态互为可逆的均质体，均质性是影响绝缘材料介电强度的重要因素。钢化玻璃绝缘子一经钢化处理之后，其外层获得均匀的压应力，使钢化玻璃的强度提高到约为瓷质的两倍。这就是“钢化玻璃”强度钢铁化，热稳定性高，较瓷质不易老化和寿命长的道理。对于复合绝缘子的难点是解决有机材料在户外条件下的老化、护套开裂、芯棒的脆断。可见，钢化玻璃绝缘子既较瓷质绝缘子有高得多的机械、绝缘强度，又较复合绝缘子具有良好的抗老化性能，为钢化玻璃绝缘子的可靠运行夯实了基础。

1.2 寿命周期

产品在标准规定的使用条件中，能保持其性能不低于出厂和标准的最低使用年限为“寿命周期”。法国是目前世界上钢化玻璃绝缘子的生产大国之一，法国某公司曾多次对运行达35年的钢化玻璃绝缘子进行机电性能、热机性能跟踪对比试验。结果表明运行35年的钢化玻璃绝缘子与当初出厂时的情况相比较，两者测试数据相近；相反，对运行了仅25年的瓷质绝缘子作了相应试验，其机电性能、热机性能均严重衰减。因此法、意等国称质量优良的钢化玻璃绝缘子为不老化绝缘子，它的使用寿命取决于金属附件的寿命，而瓷质绝缘子的使用寿命取决于绝缘体。钢化玻璃绝缘子的寿命周期一般可达50年，而瓷质绝缘子除全面采用国外先进制造技术后有可能较大幅度地延长其寿命周期外，其平均寿命周期为20—25年，复合绝缘子从当今世界范围内的试验及运行结果分析来看，其

平均寿命周期约为14年（在热带高海拔雷击频繁地区平均寿命周期约为7年）。

1.3 产品结构

钢化玻璃绝缘子一般采有圆柱头结构，其头部内孔为内外螺旋形，受力面呈均匀分布的受压状态，从而提高了它的机械强度。较之国内传统瓷质绝缘子数十年来一贯制的圆锥头结构，具有重量轻、强度高和电性能优良的特点。由于玻璃的线膨胀系数较瓷大得多，较复合绝缘材料小得多，且与金属附件和水泥的线膨胀系数接近，因此整体材质匹配良好。在恶劣气候条件下，不象瓷质绝缘子和复合绝缘子那样容易老化。复合绝缘子的粘接层是芯棒和护套间的界面，是合成绝缘子内绝缘的一个主要部分，但是很难保证粘接层的质量。

1.4 耐雷性能

由于钢化玻璃绝缘子利用了碱效应，调整了玻璃体内的体积电阻，使玻璃体在电流作用下导电体大大的减小，甚至使离子导电体无移动能力，从而使玻璃绝缘体减弱了外表的闪络和内在击穿的可能。数年来的实践经验证明:①使用钢化玻璃绝缘子可以减少雷击闪络率；②一旦遭受雷击后，由于钢化玻璃绝缘子具有较高的耐受雷电冲击性能，因而使它的各项性能仍能满足继续运行的要求；③若个别钢化玻璃绝缘子表面被烧伤，其深度不超过2mm仍可继续运行，无需更换。然而瓷质绝缘子经电弧烧伤后，釉层剥落瓷体粗糙，易渗水，导致绝缘性能下降，必须及时更换。这是钢化玻璃绝缘子

在耐受雷电冲击后的三大优越性。而复合绝缘子的耐雷性能低于玻璃和瓷质绝缘子，且被雷击后极易发生护套开裂等不安全现象。

1.5 耐污性能

复合绝缘子的伞裙护套都是由有机高分子聚合物做成，它们都具有表面憎水性，且表面的分离小水珠不构成导电通路，在工作电压作用下，泄漏电流小，不容易发生较强的局部电弧，也难发展成污闪放电。因此复合绝缘子具有优良的耐污性能，且无需清扫极大地减少了线路维护费用，就此而言复合绝缘子有着广阔的发展前景。钢化玻璃绝缘子泄漏比距大，表面产生的凝聚物少，抵抗由污秽引起的热应力的能力强，因而自洁能力高不易发生污闪事故。国内外大量试验证明：钢化玻璃绝缘子的耐污性能优于瓷质绝缘子。

1.6 掉串率

绝缘子年掉串次数与运行绝缘子件数之比称为年掉串事故率。国产钢化玻璃绝缘子数十年来的运行经验证明：在输电线路上，从来没有因为钢化玻璃绝缘子失效而发生过掉串事故。而国产瓷质绝缘子掉串事故率则高达2×10-5。美国的研究指出，即使失效率相同，瓷质绝缘子较钢化玻璃绝缘子的掉串率也至少高一个等级。由于复合绝缘子为长棒式，掉串事故一般很少发生。但导致内绝缘击穿、芯棒断裂、护套开裂等因素始终存在，一旦失效，事故概率会高于由多个元件组成的绝缘子串。

1.7 失效率

运行中年失效绝缘子件数与运行绝缘子总件数之比称为年失效

率。据国家电力科学院调查统计，国产瓷质绝缘子的失效率一般在0.1%～0.3%之间，国产钢化玻璃绝缘子的失效率一般在0.01%～0.04%之间。对于复合绝缘子，由于复合材料配方和制造工艺还不能安全定型，其失效率很难预测。

1.8 失效检出率

绝缘子失效后能否检测出来的检出率对线路安全运行的影响是较失效率本身更为重要的因素，检出率取决于绝缘子失效的表现形式和失效的原因。钢化玻璃绝缘子的失效表现形式是“零值自爆”。“自爆”不是老化，而是钢化玻璃绝缘子失效的唯一表现形式，所以只需凭借目测就可方便地检测出失效的绝缘子，免去电力部门的带电测零工作，也为绝缘子的巡视带来了方便，其失效检出率可达百分之百。由于瓷质绝缘子的制造原料的表现形式为头部隐蔽“零值”或“低值”，复合绝缘子失效的主要表现形式为有机材料老化以及隐蔽的复合“界面击穿”，因此给检测带来极大的困难，造成检出率极低。对于普通瓷质绝缘子，目前可用带电测零、停电摇测、远红外成像仪等多种手段进行检测；对于复合绝缘子，在正常情况下只能用远红外成像仪及复合绝缘子带电检测仪检测。两者均存在检测成本高、检测手段繁琐等困难。

2 结束语

在对绝缘子性能及使用环境全面了解的前提条件下：

2.1 钢化玻璃绝缘子有着较大的优势，应在输电线路上优先采用钢化玻璃绝缘子。