绝缘子型式选择

绝缘子型式选择1各类绝缘子特性国内架空送电线路通常采用下列三种形式的绝缘子，即瓷制盘型绝缘子、钢化玻璃盘型绝缘子、棒式复合绝缘子。

西方一些国家如德国、日本和美国等还采用不可击穿结构和深爬裙及中大爬距的棒式瓷绝缘子，国内目前也已开始生产，在我国部分500kV线路上已有使用。

另外国内又新研制开发出有机复合耐污盘形悬式绝缘子，已在500kV线路上挂网运行。

（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。

超特高压绝缘子用高强瓷是由石英、长石、粘土和氧化铝焙烧而成。

瓷的内部是结晶相、少量气孔和不均匀玻璃相构成的复合体瓷的理化特性主要由构成其微观结构组织的结晶相及玻璃相的种类与数量来决定。

颗粒细腻，则相互间的结合力强，形成的瓷介质均匀，机械强度高，性能稳定。

但是，颗粒细腻意味着干燥、成形和烧结等制造技术的难度加大。

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。

瓷件表面通常以瓷釉（glaze）覆盖，以提高其机械强度，防水浸润，增加表面光滑度。

为提高瓷绝缘子的耐污闪性能，还开发了一种覆盖半导体釉的绝缘子。

当绝缘子表面泄漏电流增大时，釉面发热使表面水分蒸发，从而阻止表面局部电弧的产生与发展，遏制污闪的发生。

盘形瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点，被广泛应用于各级电压线路上。

盘形瓷绝缘子属于可击穿型，随着运行时间的延长，其绝缘性能会逐渐降低，即通常所说的瓷绝缘子“老化”现象，尤其当瓷配方不完善、结构设计未尽可能优化和生产工艺控制不严时，该问题比较突出。

目前国产瓷绝缘子的平均年老化率低于0.005％。

瓷绝缘子的一大优点是当需要采用防污产品时，可设计成伞盘下表面光滑的双伞形或三伞型，这种形式由于其良好的空气动力学特性，十分有利于刮风条件下的自洁，积污率低，有效地提高了防污能力，特别适合于干旱、少雨和风沙多的污秽场合。

（2）钢化玻璃绝缘子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。

玻璃绝缘子主要成分是由SiO2、B2O3、Al2O3等酸性氧化物与Na2O、K2O等碱性氧化物组成，原料为包括这些成分的硅砂、长石、硼砂、碳酸钙，还有其他许多天然原料和工业药品。

还要加少量辅助材料作为澄清剂和还原剂。

在1300℃以上的高温下熔融成型后进行退火处理。

急冷钢化使玻璃表层得到钢化。

经过退火和钢化处理后，玻璃表面形成永久性的压应力，阻止其表面微裂纹的形成和扩散，使玻璃件机械强度显著提高。

钢化玻璃绝缘子具有优良的机电性能及抗拉强度高、耐振动疲劳、耐冷热冲击、耐电弧烧伤、耐电击穿性能。

还具有零值自爆的特性，因而无需对其进行绝缘测试。

国内外的运行实践证明，钢化玻璃绝缘子具有长期稳定的机电性能，即具有较长的使用寿命。

钢化玻璃绝缘子的缺点是因制造工艺所限，防污型只能做成钟罩式。

若要提高防污性能，就必须增加棱的数量和高度。

因此导致棱槽深、易积污、难清扫、自洁性能差。

比较适合于灰尘少、雾天多的沿海污秽地区。

对于少雨水地区，不容易浸入湿润，其局部干区，可阻碍泄漏电流和电弧的发展。

另外，由于玻璃绝缘子的自爆特点，有经过牧区的工程反映，有些牧民将玻璃绝缘子当作投石取乐的对象。

这种情况在美国也有类似说法，据AEP工程师介绍，由于有人喜欢枪击玻璃绝缘子，该公司线路一概不采用玻璃绝缘子。

另外由于玻璃绝缘子的自爆，其碎片散落地面有时会引起当地居民的投诉。

（3）复合绝缘子复合绝缘子的主要结构一般由伞裙护套、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；FRP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；端部金具一般是外表面镀有热镀锌层的碳素铸钢或碳素结构钢。

芯棒与伞裙护套分别承担机械与电气负荷，从而综合了伞裙护套材料耐大气老化性能优越及芯棒材料拉伸机械性能好的优点。

复合绝缘子是一种新型的防污绝缘子，其具有强度高、重量轻、耐污性能好、易于安装和维护工作量小等优点。

复合绝缘子在国际上已有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％。

国产复合绝缘子目前存在的主要问题是运行以后的机械强度下降，主要表现为运行2～3年后取下进行机械强度试验时发现，有的端头在低于额定机械负荷下芯棒出现较大的滑移或者从端部金具中脱出。

这种情况在各种连接方式的端头中都发生过，采用外楔式的产品尤甚，甚至国外个别采用压接式端头的产品也发生过。

此外还存在如伞裙老化、憎水性下降、不明原因的闪络、覆冰和积雪对复合绝缘子安全运行的影响等问题。

特别在风沙大、紫外线强、干旱少雨的气候恶劣地区，在复合绝缘子的使用上应慎重考虑，并进一步深入研究。

（4）长棒形瓷绝缘子长棒形瓷绝缘子具有不可击穿、机械强度高、可靠性高、使用寿命长、耐污性能好、易于安装和维护工作量小等优点。

长棒形瓷绝缘子已在30多个国家和地区有30年以上的运行经验。

有记录的年损坏率在百万分之三以下。

棒形瓷绝缘子90年代后期开始进入我国，首先试用的是华东的江苏和安徽电网（江苏500kV线路用598串，安徽110kV线路用198串）。

目前，江苏使用的棒形瓷绝缘子比距为 3.2cm/kV，安徽使用的比距为 2.5cm/kV，均为德国CERAM公司产品，用于Ⅱ～Ⅲ级污区，运行约5900只，除重水泥污秽地区外都取得了良好效果。

（5）盘型瓷（玻璃）复合绝缘子盘型瓷（玻璃）复合绝缘子吸取了瓷绝缘子和复合绝缘子的优点，保持了瓷绝缘子稳定可靠的机械强度，并具备复合绝缘子的耐污性能好、重量轻的特点。

已在500kV线路上挂网运行。

盘型瓷（玻璃）复合绝缘子由于防污能力好，可减少使用片数以减少串长，从而可以降低铁塔高度，自身重量轻，可提高铁塔及线路耐覆冰能力，节省大量钢材和占地面积，若开发出大吨位瓷（玻璃）复合绝缘子使用在特高压项目建设中意义更大。

高强度瓷芯复合伞裙耐污盘形悬式复合绝缘子具有以下优势：1）解决了瓷和玻璃绝缘子的污闪问题随着经济建设的快速发展，大气及工业环境污染也日益加剧。

在自然界的雨、雾、霜、露等潮湿的气象条件下，瓷和玻璃绝缘子表面污秽物中的可溶物质会逐渐溶于水中，在绝缘子的表面会形成一层具有一定导电性的水膜。

如果绝缘子脏污比较严重，绝缘子表面又充分受潮，则会出现较强烈的局部放电现象，易导致设备发生污闪事故。

瓷复合绝缘子是在瓷盘表面以及相关界面采用特殊工艺加工，硅橡胶复合外套是采用严密包履热硫化一次成型工艺，保证了产品质量。

由于硅橡胶复合外套具有良好的憎水性和憎水性的迁移性，因而抗污闪能力强。

2）解决了普通棒形悬式复合绝缘子的“脆断”问题据有关资料介绍：有机复合绝缘子的机械损坏中，芯棒的“脆断”在已发生的芯棒断裂事故中占60%，在所有机械事故中占35%。

芯棒的“脆断”已成为当前有机复合绝缘子最严重的事故。

以500kV线路最为突出，在不到三年的时间里，华东、华中、广东等都有发生，“脆断”产品既有进口的，也有国产的。

瓷复合绝缘子芯棒采用高强瓷，解决了普通棒形悬式复合绝缘子的芯棒“脆断”问题。

3）解决了复合绝缘子通常不能用于耐张串的问题目前，我国复合绝缘子在耐张串上使用不多，主要是出于对复合绝缘子机械强度方面的担心，毕竟我国合成绝缘子的运行经验比国外要少。

尤其是在高压线路上出现有机复合绝缘子的断裂事故后，在耐张绝缘子串上使用的部分复合绝缘子又换为瓷或玻璃绝缘子，以保障机械强度稳定可靠。

瓷复合绝缘子所用的高强度瓷盘是由全国著名的盘形悬式瓷绝缘子生产厂家制作提供，采用瓷绝缘子成熟的浇装工艺，采用钢脚、铁帽联接，与瓷绝缘子的联接方式相同，可以象普通瓷绝缘子一样用于耐张串上。

有关瓷质绝缘子、玻璃绝缘子、复合绝缘子和瓷复合绝缘子的机电性能及运行状况评价的资料较多，经过综合分析，列出绝缘子性能对比简表以供参考，如下表所示。

2我国绝缘子的生产制造水平（1）盘形瓷绝缘子我国主要生产瓷绝缘子的厂家有大连电瓷、NGK唐山和苏州电瓷等厂家。

大连电瓷厂迄今已有一千多万片产品运行在国内1000kV特高压交流、±800kV特高压直流以及500kV和220kV输电线路上。

绝缘子年生产能力400万片（70～550kN）。

目前，300～550kN级标准型和300kN级双伞型、三伞型交流瓷绝缘子已通过技术鉴定，并已应用于已投运的示范工程晋东南－南阳－荆门1000kV特高压交流输电线路。

NGK唐山电瓷有限公司，为日本控股的合资企业（日方占95％，中方占5％）。

绝缘子年生产能力400余万片（70kN～530kN）。

目前，300～530kN级标准型和300kN级双伞型、三伞型交流瓷绝缘子已通过技术鉴定，并已应用于已投运的示范工程晋东南－南阳－荆门1000kV特高压交流输电线路。

苏州电瓷厂有限公司产品有70kN～550kN悬式绝缘子，年生产能力300余万片。

目前大连电瓷厂正在研制760kN级交流瓷绝缘子，已完成产品试验，尚未通过技术鉴定。

NGK唐山电瓷有限公司已研制出760kN级交流瓷绝缘子，已通过产品技术鉴定，但尚未挂串运行。

（2）盘形玻璃绝缘子国内主要玻璃绝缘子生产厂家有南京电气、自贡Sediver以及天津迪艾夫等厂家。

南京电气（集团）有限责任公司（原南京电瓷总厂），主要产品包括交流70～550kN钢化玻璃绝缘子，目前年生产能力约1000万片。

自贡塞迪维尔钢化玻璃绝缘子有限公司，主要产品包括300～760kN标准型交流钢化玻璃绝缘子，年生产能力900万片，其中760kN直流玻璃绝缘子在锦苏±800kV直流线路中挂网试运行。

天津迪艾夫绝缘子有限公司是中外合资公司，意大利控股的合资装配企业主要产品包括标准型300～420kN，防污型300kN绝缘子，多年来已供货2000余万片玻璃绝缘子，广泛应用于国内外电网工程，年生产能力约400万片。

（3）复合绝缘子近20年来，国内已成长了一批优秀的复合绝缘子制造企业，其代表企业有襄樊国网复合绝缘子股份有限公司、山东泰光电气有限公司、东莞市高能实业有限公司、广州市迈克林电力有限公司。

主要复合绝缘子生产厂已先后完成芯棒与护套界面的连续挤压、整体注塑的改进；端部金具与芯棒连接工艺逐渐采用压接式；±500kV直流线路和500kV交流线路相继使用了耐应力腐蚀芯棒。

为促进和推广复合绝缘子的使用，电力系统先后颁发了“复合绝缘子使用指导性意见”（调网[1997]93号文）和“入网复合绝缘子质量保证必备条件”（调网[1997]145号文），规范复合绝缘子的使用和生产。

在不到20年的时间，我国电网就走完了复合绝缘子的研制开发、工业试运行和全面实用化的三个进程。