试析500kV输电线路绝缘子的选择

张观荣

（福建永福工程顾问有限公司）

试析500kV输电线路绝缘子的选择

张观荣

（福建永福工程顾问有限公司）

我国现在使用最多的绝缘子有瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子和复合绝缘子这三种。近些年来，500kV输电线路的事故时有发生，对我国电力部门造成了极大的损失。所以本文就这个问题详细阐述了怎样选择最适合500kV输电线路的绝缘子，同时对长棒瓷绝缘子的使用进行合理的分析。

500kV输电线路；绝缘子；分类；选择

70年代我国开始了对500kV输电技术的研究与试验，在70年代后期开始了建设500kV的输电线路。我国在1994年末就已经建成了500kV的输电线路并开始运行。我国在初期时采用国产悬式瓷绝缘建立的500kV的输电线路，但只在极少数的杆塔上使用，其他的杆塔上则采用的是国产钢化玻璃绝缘子，但只是用做试验运行的。随着我国检验技术的不断完善，引进了许多先进的生产设备，500kV输电线路上才开始大量投入使用。[1]电力系统的重大灾害就是输电线路的覆冰事件，覆冰严重了就将会急速下降输电线路绝缘子的电气性。中国从1954年开始就已经出现了大大小小加起来两千余次的输电线路冰灾事件，由此可见，输电线路的覆冰事件已经严重影响都了我国的输电运行的安全。自第一起输电线路冰灾事故发生以来，国内外的专家就此开始了对输电线路冰灾事故的研究与试验，也取得了有效的成果，这些成果也运用到了今后的输电线路的设计中了。[2]

1　绝缘子的作用

绝缘子又称作瓷瓶，绝缘子是用来支持导线的一种绝缘体，一般的电力工程中都会使用到它，绝缘子早期在电线杆上使用的较多，通常用陶瓷或是玻璃做成的绝缘子。绝缘子保证了导线和杆塔有着足够的绝缘。绝缘子在输电线路中起着，防止电流回地和支撑导线的两个基本作用。绝缘子不仅要承受着水平方向的拉力和垂直方向的荷重，它还要承受着雨淋、日晒、气候变化等的腐蚀。所以，绝缘子要有着足够的机械强度以及良好的电气性能，绝缘子的质量影响着线路的运行安全，所以要选择良好质量的绝缘子。[3]

绝缘子有着击穿和闪络的两种电气故障，绝缘子表面会发生闪络现象，会有着烧伤的痕迹，但是又不影响绝缘子的绝缘性能。绝缘子的内部会发生击穿现象，在铁脚架与铁帽之间发生瓷体放电，绝缘子的外表也可能看不见痕迹，但是绝缘子已经丧失了它的绝缘性能，也会因为电弧的产生导致绝缘子被完全破坏了。所以，发生击穿现象是，应该着重检查铁脚的烧伤状况和放电痕迹。[4]

2　绝缘子的分类

2.1瓷绝缘子

随着电力工业的发展，瓷绝缘子开始发展起来了，现在也有100多年的历史了。它因其绝缘性能、耐热性、耐气候性以及可以灵活组装的良好特点而被各级电压线路广泛应用。也为发展中的电力工业做出了很大的贡献。随着电力工业的不断壮大，使得绝缘子的使用量大大的增加了，也逐渐的发现了瓷绝缘子暴露出来的一些不足之处。[5]盘形悬式瓷绝缘子的运行时间越长，它的绝缘性能就会越来越低。这就是我们常说的“老化”现象。为了解决这些老化的现象，线路的运行部门将会花费大量的人力和物力。检测瓷绝缘子时，由于技术人员的各方面原因，就会发生漏检、错检的现象。老化的绝缘子会在工频续流、雷电流以及同流时间的作用下发生爆炸现象，老化的绝缘子对电力线路的安全是一种威胁。

2.2钢化玻璃绝缘子

拥有良好机电性能的钢化玻璃绝缘子，有着比瓷绝缘子高2.2倍的抗拉强度、高3.4～4.3倍的耐电击穿性能。不仅如此，它的耐电弧烧伤、耐震动疲劳以及耐冷热冲击性能也比瓷绝缘子的更好。还有着自我淘汰的能力。从国内外的使用中发现了，钢化玻璃绝缘子还有着较长使用寿命的稳定的机电性能。早期在意大利、法国、前苏联等国使用，绝缘子金属附件的寿命决定了钢化玻璃绝缘子的使用寿命。钢化玻璃绝缘子的优良性能使得它受到了电力部门的追捧。但是钢化绝缘子也有一些缺点，例如它的自洁能力差，清洗非常不方便，还受到了一些条件的限制。随着对它的进一步的研究，钢化玻璃绝缘子的产品得到了完善。[6]

2.3复合绝缘子

复合绝缘子又被称为合成绝缘子，它有着很多优点，如重量轻、强度大、抗撞击、不破碎等，复合绝缘子不需要进行绝缘检测，因为它属于不击穿型。因为硅橡胶的表面具有的憎水性，使得它保持中干燥的现象，所以用它来制成复合绝缘子。使依附在复合绝缘子表面上的污秽可以很容易的被雨水冲掉。复合绝缘子的抗污能力大大的提高了。很大程度上的节省了维护线路的费用。近些年来，绝缘子的价格不断上涨，但复合绝缘子却因它成型容易、成本低的原因使得它的价格下降了不少。在近几年建造的500kV的输电线路都已经使用了复合绝缘子。从合成绝缘子运行中发生的事故、故障情况来看，大部分是雷击闪络，另一部分是其次是不明原因的闪络。

2.4长棒瓷合绝缘子

长棒型瓷绝缘子是在总结了悬式瓷绝缘子的优缺点基础上由双层伞实芯绝缘子发展而来，它继承了瓷的电热稳定性，消除了盘型悬式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（剪、切、压）复杂的帽脚式结构；目前，江苏、浙江地区，110kV及以上高压或超高压线路上采用长棒型瓷绝缘子日益增多，一些主要采用玻璃悬式绝缘子的国家如法国、意大利也将长棒型瓷绝缘子用于污秽地区。世界上著名的长棒型瓷绝缘子生产厂家为德国CERAM欧洲电瓷集团公司。

图1　

500kV瓷棒绝缘子由3节组成，每节之间均有均压环和招弧角，与同样棒型的合成绝缘子相比，在相同的结构高度下，空气间隙缩短。如某合成绝缘子供货商提供的产品结构长度4450mm、干弧距离4135mm、负极性50%雷电冲击闪络电压为2540kV；而某瓷棒绝缘子厂商提供产品的连接长度4452mm、干弧距离4030mm、负极性50%雷电冲击闪络电压为1950kV。因此，要达到一般合成绝缘子所要求的雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压，则瓷棒绝缘子的结构高度将大于合成绝缘子的，这就要求杆塔尺寸。

3　今后建500kV输电线路绝缘子的选择建议

由于每个国家的国情和制造技术不同，每个国家对输电线路的选择也不一样，瓷绝缘在日本的质量较好，所以日本在输电线路上几乎全都是瓷绝缘子的材料。而欧洲一些国家则更偏爱钢化玻璃绝缘子。加拿大和美国在以前大部分已瓷绝缘子为主，但近些年来，大多又都使用复合绝缘子，使得复合绝缘子得以迅速发展起来。福建省内陆山区大部分使用瓷和玻璃绝缘子，沿海地段悬垂采用复合绝缘子，耐张串仍使用瓷绝缘子。

所以，根据上面所述，提出几点关于今后建造500kV的输电线路绝缘子的一些建议：

（1）我国对瓷绝缘子的生产较大，但每个厂家生产出来的质量却有着很大的差异。使得其机电性能大大的降低了，线路绝缘子检测也是查的不完全的。我国在500kV的输电线路上的研究是很薄弱的，如果发生了事故，对我国也会造成了巨大的损失。所以我们应该先及时了解不同厂家生产出来的瓷绝缘子的运行状况，然后再建造500kV的输电线路绝缘子。要根据地区的实际情况以及运行单位的技术力量，选择有合格质量的瓷绝缘子，在此基础上还要加强对线上运行的瓷绝缘子的监测，确保及时更换掉老化了的绝缘子，输电线路的运行安全。

（2）钢化玻璃绝缘子因其独有的零值自爆的优点，不仅节省了大量的维护费用，还能确保线路的运行状态。提高线路的安全性。我国的钢化玻璃绝缘子经过不断的摸索和改进，钢化玻璃绝缘子的质量有了很大程度上的提高，因此建议在建造500kV的输电线路时，山区内陆优先考虑钢化玻璃绝缘子，沿海地带考虑其经济的发展和人员活动较频繁，建议少用。

（3）复合绝缘子有很多优点，例如：不用检测、耐污能力好、不需要清扫等，这些优点是瓷绝缘子和钢化玻璃绝缘子都无法达到的。在近些年来已经建好的500kV的输电线路上，电力部门更青睐它的防污能力。复合绝缘子在较短的时间内被迅速推广起来了。

复合绝缘子拥有较好的憎水性，各个国家都对复合绝缘子腐蚀老化进行了研究与试验。我们在选择建造500kV复合绝缘子的时候，更应该慎重选择，要对复合绝缘子的使用寿命、使用性能的技术指标以及试验的方法进行积极的研究。国外复合绝缘子的最长运行经验已有20年，普遍认为复合绝缘子的使用寿命可达20～30年。因此，在复合绝缘子运行一段时间后（约10～15年）应加强对线上运行的复合绝缘子的监测。

（4）长棒瓷绝缘子

长棒形瓷绝缘子与普通盘形绝缘子相比，具有泄漏距离大、防污性能好、污闪电压高、机械强度大等的优点。长棒形瓷绝缘子近20年来在德国、美国和日本等西方国家得到了越来越多的使用，国内目前也越来越多的使用。瓷棒绝缘子的机械强度直接与瓷件有关，由于运输、安装过程中造成的损坏，或运行中外界偶然的撞击，或制造过程中形成的内部缺陷（要求产品有严格的质量检查、优良的制造工艺），可能会在运行中意外折断，所以瓷棒绝缘子应选择质量好的产品，并加强检验工作，小心运输、安装。目前，在上海、江苏、浙江、湖北、山东、河南、广西、内蒙等地运行的长棒形瓷绝缘子数量超过11万支。福建省内500kV使用该绝缘子的工程有福州特1000kV配套500kV送出等工程。

4　结束语

500kV输电线路长期暴露在大自然中，受着来自日晒、雨淋、气候条件的影响，对绝缘子的表面形成了一定程度上的危害。特别是在冬季的输电线路中发生的覆冰现象，是电力工程系统中的重大灾害。2008年的福建发生的罕见的冰雪灾害，给福建的电力线路造成了很大的破坏，也很大程度上影响了人民经济的稳定。为了抗击冰雪带来的灾害，世界各国都加大了对绝缘子的研究力量。绝缘子在融冰闪络的研究中发现“晶释效应”会对闪络电压产生影响。我国目前在500kV的输电线路中较多使用瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子和复合绝缘子这三种绝缘子，及越来越多使用的长棒瓷绝缘子；并分析了这以上各绝缘子的机电性能和运行的情况。并针对绝缘子的老化现象进行了分析。并选择合适500kV输电线路的绝缘子。

[1]白明华.北方地区500kV输电线路绝缘子防污闪措施应用[J].三角洲，2014（3）：13～14.

[2]张超.江苏电网500kV输电线路绝缘子选型[J].大科技·科技天地，2010（12）：257～258.

[3]黄松波，王祖林，樊亚东，等.500kV输电线路绝缘子串带电水冲洗[J].中国电机工程学报，2014（27）：4724～4730.

[4]张锐，应伟国，黄道春，等.500kV交流输电线路组合绝缘子串试验分析[J].高电压技术，2011，37（4）：874～882.

[5]姚陈果，毛峰，匡红刚，等.输电线路绝缘子泄漏电流的句法模式识别[J].高电压技术，2010，36（6）：1487～1493.

[6]何钢，文习山.重冰区输电线路绝缘子选型问题[J].高压电器，2012，48（4）：97～101.

TM726

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1673-0038（2015）39-0247-02

2015-9-7