絕緣子目前現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)

1、絕緣子目前現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)目錄、絕緣子目前現(xiàn)狀 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。（一）各類絕緣子主要特點(diǎn)及現(xiàn)狀 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。1、陶瓷絕緣子 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。2、玻璃絕緣子 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。3、復(fù)合絕緣子 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。（二）絕緣子運(yùn)行狀況 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。1、劣化老化問題 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。2、使用壽命問題 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。3、絕緣子檢測(cè)問題 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。4、機(jī)電破壞強(qiáng)度問題 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。、絕緣子未來趨勢(shì) 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。（一）玻璃絕緣子未來趨勢(shì) 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。（二）陶瓷絕緣子未來趨勢(shì) 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。（三）復(fù)合絕緣子未

2、來趨勢(shì) 錯(cuò) 誤 !未定義書簽。一、絕緣子目前現(xiàn)狀我國(guó)電網(wǎng)正處于快速、健康、持續(xù)發(fā)展的新時(shí)期。以三峽電網(wǎng)為中心，電網(wǎng)互聯(lián)，形 成全國(guó)統(tǒng)一大電網(wǎng)的局面將很快形成。截至 2003 年底，我國(guó) 66 kV 及以上的輸電線路總 長(zhǎng)度約為萬(wàn) km。其中 110 kV（包括 66 kV）輸電線路長(zhǎng)度為萬(wàn) km，220 kV輸電線路為萬(wàn) km， 330 kV輸電線路為萬(wàn) km，500 kV輸電線路為萬(wàn) km，±500 kV直流輸電線路為萬(wàn) km。投 入運(yùn)行的絕緣子總數(shù)約為 5 700 萬(wàn)片。在輸電線路上采用的絕緣子按結(jié)構(gòu)形式分有盤型懸式和棒型懸式二大類， 而按電介質(zhì) 材料分類，有瓷、玻璃、有機(jī)合成絕

3、緣子 3種類型。在長(zhǎng)期的運(yùn)行中， 絕緣子會(huì)受到雷擊、 污穢、鳥害、冰雪、高濕、溫差等環(huán)境因素的影響，在電氣上要承受強(qiáng)電場(chǎng)、雷電沖擊電 流、工頻電弧電流的作用，在機(jī)械上要承受長(zhǎng)期工作荷載、綜合荷載、導(dǎo)線舞動(dòng)等機(jī)械力 的作用，綜合分析 3 種類型絕緣子的運(yùn)行性能及特點(diǎn)， 研討絕緣子在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及 解決措施，對(duì)于提高線路的運(yùn)行可靠性，是很有必要的。（一）各類絕緣子主要特點(diǎn)及現(xiàn)狀1、陶瓷絕緣子陶瓷絕緣子制造工藝成熟，運(yùn)行可靠性較高，但較容易發(fā)生雷害等不明原因的閃絡(luò)。 目前陶瓷絕緣子在電網(wǎng)中占據(jù)較大比例。在陶瓷絕緣子生產(chǎn)企業(yè)中，大連電瓷、蘇州電瓷、西安電瓷是行業(yè)的龍頭企業(yè)。實(shí)力 雄厚，國(guó)家電網(wǎng)上游

4、產(chǎn)品基本由以上企業(yè)所壟斷， 但是 350KV 以下產(chǎn)品任然存在巨大的市 場(chǎng)空間。2、玻璃絕緣子具有較好的機(jī)電性能，其抗拉強(qiáng)度、耐電擊穿性能、耐振動(dòng)疲勞、耐電弧燒傷和耐冷 熱沖擊性能等都優(yōu)于瓷絕緣子。 且與瓷絕緣子不同， 玻璃絕緣子具有零值自爆的絕緣自我 淘汰能力，這樣就很容易被發(fā)現(xiàn)，無需對(duì)其進(jìn)行絕緣測(cè)試。自爆率通常在前3 年較高，這與瓷絕緣子相反。 數(shù)十年的運(yùn)行和試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明， 鋼化玻璃絕緣子具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的機(jī)電性 能和較長(zhǎng)的使用壽命。 防污型玻璃絕緣子為取得較大的爬電距離， 只有在傘裙下表面增加 數(shù)個(gè)深棱來實(shí)現(xiàn)（由于工藝的原因，無法像瓷絕緣子通過雙傘或三傘增加爬距） 。當(dāng)用于 粉塵污染較嚴(yán)重的

5、地區(qū)， 因這種鐘罩深棱的傘型自潔能力差、 清掃不便， 下表面結(jié)垢嚴(yán)重， 造成耐污閃能力大大降低。3、復(fù)合絕緣子在電網(wǎng)中得到較多應(yīng)用，具有重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、表面憎水性能強(qiáng)、耐污閃性能好 的優(yōu)點(diǎn)，但是其表面面憎水層老化后容易直接擊穿，在高濕度地區(qū)不利于運(yùn)行，所以使用 范圍受到一定的限制。我國(guó)電網(wǎng)于 20世紀(jì)80年代初開始使用復(fù)合絕緣子。 在吸取國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上， 我國(guó)電力行業(yè)從一開始就針對(duì)高溫硫化硅橡膠復(fù)合絕緣子進(jìn)行了開發(fā)與研制。 復(fù)合絕緣子 在全國(guó)電網(wǎng)主網(wǎng)中的分布情況見圖 1，其中 92%主要集中在國(guó)網(wǎng)公司所屬的華北、 華東和 華中電網(wǎng)，這些地區(qū)是我國(guó)電網(wǎng)污閃 （包括大面積污閃 ）的頻發(fā)

6、地區(qū)。 南方電網(wǎng)有限公司 復(fù)合絕緣子的使用絕大部分集中在廣東電網(wǎng)， 廣東電網(wǎng)的污閃頻發(fā)地區(qū)主要集中在珠江三 角洲。圖 1 全國(guó)電網(wǎng)中復(fù)合絕緣子使用總量的分布經(jīng)過了 20a 的復(fù)合絕緣子生產(chǎn)與應(yīng)用，國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的復(fù)合絕緣子生產(chǎn)廠 家，其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各種電壓等級(jí)的交流線路和± 500kV 直流線路， 有些廠家的產(chǎn)品已大量出口。 各廠家 20012005年超高壓線路復(fù)合絕緣子供貨數(shù)量如表 1 所示，其供 貨總量已超過 21 萬(wàn)支?？梢?，復(fù)合絕緣子在超高壓輸電線路絕緣子中已經(jīng)占有很大比例我國(guó)輸電線路用絕緣子所采用的瓷、 鋼化玻璃和復(fù)合絕緣子都有相當(dāng)?shù)姆蓊~， 大約各 占 1/3

7、 。輸電線路用任何一種優(yōu)質(zhì)絕緣子都不能說適用于所有自然環(huán)境和特性，即對(duì)多雷 區(qū)、重污區(qū)、重冰區(qū)、潮濕區(qū)、風(fēng)沙區(qū)、干旱區(qū)均能適用。而應(yīng)針對(duì)不同的自然環(huán)境和特 點(diǎn)以及輸電線路的電壓等級(jí)和重要程度并根據(jù)絕緣子的特性對(duì)絕緣子進(jìn)行選擇。 輸電線路 用絕緣子應(yīng)朝著高可靠性、高污耐壓、機(jī)電破壞值分散性小的方向發(fā)展，傘盤材料配方優(yōu) 良端部金具壓接穩(wěn)定的復(fù)合絕緣子、 高強(qiáng)度長(zhǎng)棒型瓷絕緣子、 超防污型盤型懸式瓷絕緣子 以及自爆率低的鋼化玻璃絕緣子均可在輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮重要作用。（二）絕緣子運(yùn)行狀況由于瓷、玻璃及復(fù)合絕緣子在材料選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及制造工藝等各方面的差異，其 運(yùn)行性能也各不相同。經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行

8、，由于外在和內(nèi)在的各種影響因素作用，會(huì)出現(xiàn)影響線 路安全運(yùn)行的各種問題?？偨Y(jié)并分析各種絕緣子的運(yùn)行狀況并針對(duì)不同問題進(jìn)行特性比 較，擇優(yōu)選取，才能解決運(yùn)行實(shí)踐中的突出問題。1、劣化老化問題復(fù)合絕緣子的故障率較國(guó)產(chǎn)瓷絕緣子的劣化率及玻璃絕緣子的自爆率低， 國(guó)產(chǎn)瓷絕緣 子的年劣化率約為千分之一， 玻璃絕緣子的自爆率約為萬(wàn)分之幾。 目前，從運(yùn)行情況來看， 復(fù)合絕緣子的運(yùn)行可靠性較差、玻璃絕緣子好，但隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，有機(jī)材料的老化 劣勢(shì)將逐步突出。 一是傘裙材料的老化將會(huì)降低防污性能及電氣絕緣性能， 二是芯棒多年 運(yùn)行后因芯棒蠕變特性將降低機(jī)械強(qiáng)度，并暴露出端部金具連接中的問題。而且，由于國(guó) 內(nèi)不

9、少產(chǎn)品是楔接式，在長(zhǎng)期的運(yùn)行中可能出現(xiàn)微量滑移，使密封膠開縫，在金具端部強(qiáng) 電場(chǎng)的作用下，導(dǎo)致加速老化。2、使用壽命問題玻璃絕緣子具有零值自爆的特性，自爆原因一是來自制造過程中玻璃中的雜質(zhì)和結(jié) 瘤，若雜質(zhì)和結(jié)瘤分布在內(nèi)張力層時(shí)，在產(chǎn)品制成后的一段時(shí)間內(nèi)，部分會(huì)發(fā)生自爆。所 以制造單位在產(chǎn)品制造后應(yīng)存放一段時(shí)間， 以便發(fā)現(xiàn)制造中存在的質(zhì)量隱患。 若雜質(zhì)或結(jié) 瘤分布在外壓縮層， 在輸電線路上運(yùn)行一段時(shí)間后， 在遇到強(qiáng)烈的冷熱溫差和機(jī)電負(fù)荷作 用下，有可能引發(fā)玻璃絕緣件自爆。另外，運(yùn)行中玻璃絕緣子在表面的積污層受潮后，在 工頻電壓作用下會(huì)發(fā)生局部放電。 由局部放電引起的長(zhǎng)期發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致玻璃件絕緣下降，

10、 引 起零值自爆。所以在污穢嚴(yán)重地區(qū)運(yùn)行的玻璃絕緣子其自爆率會(huì)有所增高。但是，玻璃絕 緣子的自爆率不同于瓷絕緣子的劣化率和有機(jī)復(fù)合絕緣子的老化率。 玻璃絕緣子的自爆率 屬早期暴露，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，自爆率呈逐年下降趨勢(shì)，而瓷絕緣子的劣化率屬后期 暴露，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，在機(jī)電聯(lián)合負(fù)荷的作用下，其劣化率會(huì)逐漸增加。復(fù)合絕緣子由于 有機(jī)材料本身的老化特性， 其老化率及劣化率會(huì)隨著時(shí)間增大， 國(guó)外一般認(rèn)為玻璃絕緣子 和瓷絕緣子的老化壽命為 50 年左右，而復(fù)合絕緣子的老化壽命不超過 25 年。3、絕緣子檢測(cè)問題瓷絕緣子由于瓷件與鋼帽、 水泥粘合劑之間的溫度臌脹系數(shù)相差較大， 當(dāng)運(yùn)行中瓷絕 緣子在冷熱變

11、化時(shí)，瓷件會(huì)承受較大的壓力和剪應(yīng)力，導(dǎo)致瓷件開裂，而且瓷絕緣子的瓷 件存在剝釉、剝砂、臌脹系數(shù)大等問題，受外力作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有害應(yīng)力引起裂紋擴(kuò)展。 瓷絕緣子的劣化表現(xiàn)為頭部隱形的“零值”和“低值” ，對(duì)零值或低值瓷絕緣子，必須登 桿進(jìn)行逐片檢測(cè)，每年需花費(fèi)大量的人力和物力。由于檢測(cè)零值和劣質(zhì)的準(zhǔn)確度不高，即 使每年檢測(cè)一次， 也會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的漏檢低值絕緣子仍在線路上運(yùn)行， 導(dǎo)致線路的絕緣水 平降低，使線路存在著因雷擊、污穢閃絡(luò)引起掉串的隱患。玻璃絕緣子有缺陷時(shí)傘裙會(huì)自 爆，只要堅(jiān)持周期性的巡檢，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更換。復(fù)合絕緣子的在線檢測(cè)在目前還缺乏 適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置及方法， 在國(guó)內(nèi)外都是一個(gè)正在研

12、究的課題。 由于復(fù)合絕緣子是棒型結(jié)構(gòu)， 一旦失效，對(duì)線路的影響將大于由多個(gè)絕緣子組成的絕緣子串。4、機(jī)電破壞強(qiáng)度問題機(jī)電破壞負(fù)荷試驗(yàn)是檢測(cè)絕緣子運(yùn)行特性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 機(jī)電破壞負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果差 的產(chǎn)品，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，其機(jī)械強(qiáng)度會(huì)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。對(duì)在線路上運(yùn)行年限 不同的瓷絕緣子、玻璃絕緣子進(jìn)行機(jī)電性能對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)部分瓷絕緣子在運(yùn)行1525年后，試驗(yàn)值已低于出廠試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)值，不合格率隨運(yùn)行年限增加。而玻璃絕緣子的穩(wěn)定性 和分散性要好于瓷絕緣子。 對(duì)瓷和玻璃絕緣子進(jìn)行高頻振動(dòng)疲勞試驗(yàn)， 試驗(yàn)結(jié)果表明振后 玻璃絕緣子的機(jī)電強(qiáng)度變化不大， 而振后瓷絕緣子的機(jī)電強(qiáng)度明顯下降。 這一方面是因?yàn)?

13、國(guó)產(chǎn)瓷絕緣子廠家較多，由于材質(zhì)及制造工藝等方面的因素，造成產(chǎn)品質(zhì)量分散性大。另 一方面，由于瓷質(zhì)繞結(jié)體是不均勻材料，在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中，受各種機(jī)械沖擊力、振動(dòng) 力的作用，可能對(duì)瓷體造成損失，導(dǎo)致機(jī)械性能下降。從目前國(guó)內(nèi)外瓷絕緣子運(yùn)行記錄來 看，國(guó)產(chǎn)瓷絕緣子水平與國(guó)際水平尚存較大差距。復(fù)合絕緣子在運(yùn)行若干年后取下進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)存在程度不同的機(jī)械強(qiáng)度下 降問題。有的是芯棒在額定機(jī)械負(fù)荷下出現(xiàn)滑移，有的是芯棒從端部金具中脫出，有的是 出現(xiàn)斷裂。分析其原因：一是由于端部連接的結(jié)構(gòu)和工藝存在問題；二是由于芯棒蠕變特 性及材料老化問題。 在長(zhǎng)期的運(yùn)行中， 由于受大氣環(huán)境、 電場(chǎng)、機(jī)械力等因素的聯(lián)

14、合作用， 芯棒中的玻璃纖維會(huì)產(chǎn)生機(jī)械疲勞， 環(huán)氧樹脂材料會(huì)老化， 端部金具和芯棒連接配合亦會(huì) 出現(xiàn)松動(dòng)，因此，生產(chǎn)單位應(yīng)在金屬端頭與芯棒的連接工藝上嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)。同時(shí)對(duì)于 運(yùn)行中復(fù)合絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)采取定期監(jiān)測(cè)措施， 結(jié)合運(yùn)行年限的長(zhǎng)短， 比較機(jī)械強(qiáng)度 的下降速率，防患于未然。另外， 國(guó)內(nèi)外復(fù)合絕緣子在運(yùn)行過程中已發(fā)生多起脆斷事故， 脆斷通常發(fā)生在絕緣子 導(dǎo)線端的金具連接處附近， 產(chǎn)生脆斷的原因是由于水介質(zhì)中的酸長(zhǎng)期緩慢腐蝕芯棒截面造 成的。當(dāng)芯棒剩余截面無法承受外部機(jī)械負(fù)荷時(shí)則出現(xiàn)斷裂。 要防止復(fù)合絕緣子在運(yùn)行中 脆斷一是要提高端頭密封質(zhì)量， 防止出現(xiàn)縫隙； 二是要防止硅橡膠護(hù)套出現(xiàn)局部

15、缺陷和表 面損傷；三是要改善端部電場(chǎng)的分布。事實(shí)上，凡是發(fā)生脆斷的復(fù)合絕緣子大多是在制造 過程中存在缺陷或在運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行中護(hù)套材料受到損傷的絕緣子。因此，在投入運(yùn)行 前應(yīng)對(duì)絕緣子進(jìn)行仔細(xì)檢查，將存有缺陷的絕緣子在投入電網(wǎng)運(yùn)行前予以剔除、絕緣子未來趨勢(shì)（一）玻璃絕緣子未來趨勢(shì)我國(guó)輸電線路用絕緣子所采用的瓷、 鋼化玻璃和復(fù)合絕緣子都有相當(dāng)?shù)姆蓊~， 大約各 占 1/3 。輸電線路用任何一種優(yōu)質(zhì)絕緣子都不能說適用于所有自然環(huán)境和特性，即對(duì)多雷 區(qū)、重污區(qū)、重冰區(qū)、潮濕區(qū)、風(fēng)沙區(qū)、干旱區(qū)均能適用。而應(yīng)針對(duì)不同的自然環(huán)境和特 點(diǎn)以及輸電線路的電壓等級(jí)和重要程度并根據(jù)絕緣子的特性對(duì)絕緣子進(jìn)行選擇。 輸電

16、線路 用絕緣子應(yīng)朝著高可靠性、高污耐壓、機(jī)電破壞值分散性小的方向發(fā)展，傘盤材料配方優(yōu) 良端部金具壓接穩(wěn)定的復(fù)合絕緣子、 高強(qiáng)度長(zhǎng)棒型瓷絕緣子、 超防污型盤型懸式瓷絕緣子 以及自爆率低的鋼化玻璃絕緣子均可在輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮重要作用。（二）陶瓷絕緣子未來趨勢(shì)中國(guó)電力發(fā)展長(zhǎng)期存在“重發(fā)、輕供、不管用”的問題，輸配電建設(shè)嚴(yán)重滯后于電源 建設(shè)，城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)滯后于主網(wǎng)建設(shè)，負(fù)荷中心受端電網(wǎng)建設(shè)滯后于送端電網(wǎng)建設(shè)。廠 網(wǎng)分開后，電網(wǎng)建設(shè)速度雖然加快，但相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍存在不出的“卡脖子”等現(xiàn)象。因 此，隨著 4 萬(wàn)億元投資的逐步落實(shí)，城鄉(xiāng)、農(nóng)村電網(wǎng)改造工作將會(huì)成為中國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的主 要任務(wù)，這也為

17、陶瓷絕緣子產(chǎn)品提供了市場(chǎng)空間。（三）復(fù)合絕緣子未來趨勢(shì)從國(guó)內(nèi)已運(yùn)行線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看， 復(fù)合絕緣子在遏制電網(wǎng)污閃以及降低線路維護(hù)成 本方面起到了很大作用。 雖然復(fù)合絕緣子在運(yùn)行中也出現(xiàn)了各種問題， 但隨著生產(chǎn)技術(shù)和 檢測(cè)技術(shù)的不斷完善，這些問題都會(huì)逐步得到解決，復(fù)合絕緣子的可靠性也會(huì)越來越高。在目前的 500 kV 線路設(shè)計(jì)中， 中等及以上污穢地區(qū)均推薦使用復(fù)合絕緣子。 在 1 000 kV 線路設(shè)計(jì)中，清潔區(qū)的瓷絕緣子串長(zhǎng)在 910m 左右，污穢區(qū)串長(zhǎng)可達(dá) 17m 以上。如 果采用多串并聯(lián)方式，則串長(zhǎng)和重量都會(huì)增加，這無疑會(huì)增加線路建設(shè)成本。而在重污穢 和高海拔地區(qū)，不論從技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)方面來看， 復(fù)合絕緣子都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于瓷或玻璃絕緣子。1 000 kV 復(fù)合絕緣子的串長(zhǎng)在 10m 以下時(shí)不但可以有效遏