第八章 绝缘子

1、机械性能要求 绝缘子的机械性能包括抗拉、抗压、抗弯、抗机械冲击、 残余强度等。
机械强度安全系数 K 的计算：
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式中：TaR —盘式的额定机电破坏负荷，
为绝缘子的额定机械破坏负荷，kN；
T—分别表示绝缘子的最大使用荷载、 断线荷载、或常年荷载。
常年荷载是指平均气温条件下绝缘子所承受的荷载。
3、热机性能要求 输电线路运行中的绝缘子受到机械负荷和自然界大气的 作用负荷外，还要受到冷热气温的急剧变化的影响。 为此，要求绝缘子必须具有良好的热机性能。 4、绝缘子的抗劣化性能 由于绝缘子长期处于高压场强、机械负荷和大气作用下 随着时间的推移将会不断地劣化，使绝缘子的电气性能 和机械承载能力不断下降，逐渐失去绝缘性能和机械能力， 以致击穿或破坏。 因此要求绝缘子的电气性能和机械承载能力的下降速度 尽可能的减慢，以延长绝缘子的使用寿命。
球窝型绝缘子，是用球头和钢帽的球窝相连。 为防止球头从球窝内脱出，在球窝内、球头的底部 加装有“W”或“R”型弹簧销。 它既可以防止球头从球窝内脱出，又可用专用工具 将弹簧销从球窝内拉出，以便于更换。 由于它具有方便的特点，所以使用广泛。
8）金属附件和绝缘部件的连接 金属附件和绝缘部件间的连接一般有胶装和卡装连接两种， 配电线路套管还采用焊接连接方式。
悬式绝缘子头部结构中的钢脚端头直径d、d2 之比一般应
在0.75～2.00。 用于直流架空线路的绝缘子的钢脚还要用锌套保护， 作为“牺牲”电极的技术处理。
00图8-8为部分钢脚的结构型式； 图8—8 钢脚的结构形式
3）销子 采用有弹性的金属材料制造，它是保证绝缘子串
的锁紧部件。 对球窝联结配有W、R型锁紧销(不锈钢制造)； 对槽型联结配有圆柱销（中碳钢制造）和驼背开口销 (不锈钢制造)。 4）盘型瓷绝缘子的绝缘介质 盘型瓷悬垂绝缘子的绝缘介质为瓷质。 瓷介质是用高质量塑性粘土加石英砂和微晶花岗岩 制成白色、棕色、乳白色和蓝色等。 输电线路中常用白色和棕色的。
所有绝性好；耐气候稳定； 2、硬化快，但有臭味，劳动条件差； 3、长期允许运行温度低（800以下）；在 户外潮湿的条件下生成硫酸会腐蚀钢铁附 件（因此钢铁附件应镀锌）；能渗油。
1、额定电流小的 套管；户内绝缘 子； 2、非污秽区户外 场所线路长棒形 绝缘子；尺寸较 小的绝缘子。
1、机械强度高；延伸性好；耐气候稳定； 运行温度高； 2、硬化快，但胶装时需加热到350～ 400 ，绝缘子部件也要加热；
3、价格贵。
线路长棒形绝缘 子，尺寸较小。
7）盘型瓷悬垂绝缘子的安装方式 盘型瓷悬垂绝缘子主要采用成串方式安装，并且要与线路 金具配合。 其金具联结结构主要有槽型连接和球窝型连接两种， 见图8—9。
二层台阶，钢脚的承力面取ν=250～300。 绝缘子的机电破坏负荷与绝缘件内孔承力面积S 有关
（图8—7）。
承力面面积可按下列公式计算：
S （ d d 1 ) L 2 1 .5(d 7 d 1 )(d 4 d 1 )2 (h r)2
式中： d1、d2 ：分别指绝缘件中以AB为斜长的圆台型内孔的
图8—5 盘型悬垂瓷绝缘子产品型号表示方法
1）绝缘子的型号 X表示悬式绝缘子； XZ表示直流高压线路用盘型悬垂瓷绝缘子； XD表示绝缘地线用盘型悬垂瓷绝缘子。 2）结构特征代号 结构特征代号：P 表示普通盘伞形；H表示钟罩盘形伞； WP表示双层盘形伞；AP表示大伞盘形伞。 3）特征数字 特征数字：表示额定机电破坏负荷（kN）。 4）安装与连接型号代号 安装与连接型号代号： C表示槽型连接，球型连接不表示；N表示电极形式， N表示耐张式，悬垂式不表示。
表8—1 绝缘子机械强度安全系数K
表8—1
类型
安全系数 运行情况 断线情况
悬式绝缘子
2.7
1.8
针式绝缘子
2.5
1.5
蝶式绝缘子
2.5
1.5
瓷横担
3
2
例8—1 已知XP—125型绝缘子，
试问该绝缘子最大允许承载负荷是多少？
解：假设该型绝缘子在最大使用荷载是，安全系数取
K2.7 根据绝缘子型号的表示方法知XP—125型绝缘子的
和批量抽检，满足各项技术标准的要求。 2）对出厂后的绝缘子，因运输等因素的影响， 对绝缘子必将产生一些不利的影响。 要求在使用前对（瓷）绝缘子进行耐压试验或绝缘测量。 一般不再要求更多的试验，如有特殊使用要求，可根据 需要进行一些必要的试验。
二、盘式悬式瓷绝缘子 绝缘子的分类：
普通型
按照使用环境和地区，绝缘子 耐污型草三双帽层层耐伞伞污耐耐型污污型型
5、绝缘子的其他性能要求 1）当线路电压升到一定得时候，将会产生电晕放电， 这种电晕放电会对无线电产生干扰，因而绝缘子必须 满足电晕和抗无线电干扰的要求。 2）对绝缘子的附件，如弹簧销、钢帽和球头的防腐、 防锈以及尺寸均有严格要求。 3）对玻璃绝缘子必须将自破率控制在一定得范围内。
6、绝缘子的检验 1）制造厂商出厂前应进行严格的外表检查、型式试验
上底和下底直径，mm。 h：绝缘件圆台内孔高度，mm。
H－r：绝缘件圆台内孔计算承力面得有效高度，mm。
L：绝缘件内孔斜长AB，mm。 为提高绝缘子机电强度在允许尺寸范围内， 应尽可能增大承力面积，绝缘件的头部最好是平顶。
2)绝缘子的钢脚 采用碳素钢制造，并进行耐腐蚀处理，其强度要求比绝缘子 计算强度大10%。 为了减少应力集中问题的影响，钢脚承力面做成待大弧度 结构形式，以承力面锥度为宜。
一般以标号为525的硅 酸 盐水泥为胶凝材料
一般以标号为525以上 的硅 酸盐水泥为胶凝材料
机械强度要求较高的高 压绝缘子。
机械强度要求很高的高 压和超高压绝缘子。
6)绝缘子用胶合剂
绝缘子用胶合剂的种类及应用见表8—3
表8—3
胶合剂的种类
优缺点
应用范围
水泥胶合剂
硫磺石墨 胶合剂
铝锑合金 胶合剂
1、机械强度高；运行温度高，几乎不受 腐蚀的影响； 2、硬化工艺时间较长； 3、伸长性较差；有体积膨胀和收缩变干 现象；能渗油和渗水。
胶装连接（图8—10）的特点：
机械强度较高；对绝缘件胶装部位尺 寸无较高的要求，安装调整较简单。 但由于绝缘件、金属附件和胶合剂 三者的材料、热膨胀系数配合不当等 原因其间有出现开裂的现象。
图8—10 胶装连接结构
卡装连接（图8—11）的特点： 绝缘件、金属附件可拆卸。 但这种连接方式的机械强度较低； 连接部位尺寸精度要求较高，有时需要研磨。
由于我国有众多的绝缘子生产厂商，各家都有自己的 标识，标明型号、出厂标志符、生产日期等，因此设计 使用时应按照其厂商给定的技术参数考虑。
2、高压悬垂盘型瓷绝缘子结构 高压悬垂盘型瓷绝缘子结构组成： ➢钢帽 ➢钢脚 ➢销子（W、H等） ➢绝缘介质和填充材料。 特点： ➢具有良好的绝缘性能； ➢抗气候变化的性能； ➢耐热性能和组装灵活。
额定机电破坏负荷为125 kN。最大允许荷载T：
K TaR T
T 125 49kN 2.7
线路断线情况时，安全系数取 K1.8
T 12561kN 1.8
若每串是双联，考虑断线时，最大允许荷载为
T 12528kN 4.5
2、电气性能要求 绝缘强度： 绝缘子的绝缘结构和绝缘材料应在电场的作用下， 而不被击穿的耐受电压的能力。 该耐受电压的能力包括工频电压、操作过电压和雷击 过电压。 工频电压： 电力系统中正常运行情况下，导线对地的最高电压。 对于绝缘子来说，在工频电压下的绝缘子的泄露距离 （泄漏比距）应满足一定的要求。
第八章 绝缘子及金具组装设计
第一节 绝缘子 绝缘子是输配电系统使用最广泛的基础元件， 用于支持导线并起到绝缘作用的机械支撑装置。 绝缘子的作用：
1、为传输电流的导线提供机械支撑； 2）防止电流与大地形成通道接地。
目前输电线路上，主要使用盘式悬垂绝缘子、 棒式绝缘子、针式绝缘子等；
输配电线路上广泛使用的盘式绝缘子主要有瓷绝缘子图8—1
例 XP—60C 表示悬式瓷质绝缘子，机电破坏荷载70 kN， 槽型连接；
XP—160 表示普通悬式瓷质绝缘子，球窝形连接， 机电破坏荷载160 kN；
XWP2—210表示盘形悬式耐污瓷质绝缘子（双伞形）， 机电破坏荷载210 kN；
XHP1—160表示钟罩式耐污瓷质绝缘子， 机电破坏荷载160 kN。
（a）球型连接绝缘子
（b）槽型连接绝缘子
图8—9 用球型、槽型连接的绝缘子头部结构 1—衬垫；2—胶合胶剂；3—绝缘体；4—钢脚；5—钢帽； 6—锁紧销；7—驼背销；8—圆柱销
槽型连接，由扁脚、帽槽和圆柱销等构成一种连接。 它具有有限的可挠性。 它的连接结构金具较简单，一般仅应用在10kV线路上。 球窝连接，由脚球、帽窝和锁紧销所构成的可挠连接。 具有连接挠度大，可转动，没有方向性且装拆方便、 有利于带电作业，通常均采用此种连接结构。 钢帽一般采用可锻铸铁或球墨铸铁，脚一般采用 Q235钢、低合结钢、优质碳素钢或合金钢制造。
图8—11 卡装连接机构 1—金属法兰或压件；2）衬垫；3)衬垫或密封垫
（9）盘形悬式绝缘子的结构特征 盘形悬式绝缘子的种类很多，但其基本结构大致相仿。 按照头部的结构型式不同可分为： ➢锥头形结构和 ➢圆柱形结构。 主要区别在瓷件上。 本章主要介绍钟罩型和双层伞型的特点及应用。
①钟罩型、大盘径型、双伞型 这类绝缘子的爬电距离较大，均在400mm以上， 它们在各种污秽条件下，均有一定的耐污性能。 钟罩型及大爬电距离绝缘子设计有比较发达的棱， 下深受潮缓慢，伞下有拟制电弧发展的作用。 当用于沿海及多雾潮湿地区更能发挥钟罩型结构的 优越性，适用于垂直安装和水平安装。 这种绝缘子因为槽深，自洁能力较差，清扫比较困难。 但由于拟制电弧作用较好，所以可以延长清扫周期， 所以也成为可不清扫绝缘子。
1）架空线路绝缘子的钢帽 钢帽一般采用高硅可锻铸铁制造，并采用热镀锌防腐 处理，其破坏强度0.4～0.6MPa。 部分钢帽的结构型式如图8—6 ，结构尺寸如图8—7。