线路绝缘子技术专利综述

刘欢

摘 要：文章从国际申请量、绝缘子材料、复合绝缘子三个方面对绝缘子制造技术进行了分析，并总结该领域的发展状况，为相关领域的专利审查工作提供技术支持，并为相关技术提供参考依据。

关键词：绝缘子；瓷；玻璃；芯棒

中图分类号：TM216 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）11-0023-02

Abstract： In this paper， the manufacturing technology of insulator is analyzed from three aspects of international application， insulator material and composite insulator， and the development of this field is summarized to provide technical support for patent examination in related fields and provide the reference for the related technology.

Keywords： insulator； porcelain； glass； mandrel

1 线路绝缘子技术概述

线路绝缘子按绝缘材料可分为三大类：瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子[1]。瓷绝缘子是以无机材料氧化铝陶瓷为绝缘体，通过水泥胶合剂与其他金属吊挂件装配而成。玻璃绝缘子是以钢化玻璃为绝缘体，通过水泥胶合剂与其他金属吊挂件装配而成。复合绝缘子是以高分子有机材料为绝缘体，通过各种连接方式与端部金属附件连接而成[2]。

我国分别于1915年、1958年、1985年和1986年成立瓷、玻璃、复合绝缘子和变电站绝缘子制造企业[3]。我国不同类型绝缘子经受了长期覆冰、高海拔、污秽、高温、低温、紫外线、淋雨、雷电、地震以及台风等特殊运行环境的考验[4]，成功运行经验证明了不同类型绝缘子具有优异的电气、机械、耐气候等特性。

2 国际申请量分析

图1显示了国内外在线路绝缘子领域专利申请量的趋势图，从图中可以看出，绝缘子的专利申请最早出现在20世纪60年代，之后在70年代初期、80年代中期、90年代后期以及05年至今这四个时期取得了快速的发展，而我国的专利申请最早出现在1985年以后，主要是由于我国于1985年4月1日才开始正式实施《专利法》。线路绝缘子的发展离不开电力工业的发展，国外高压输电技术发展较早，在输电技术的发展过程中，离不开绝缘子这一关键的绝缘控件，因此，国外的线路绝缘子的研究从20世纪60年代开始一直处于稳定发展阶段。

相比之下，我国的专利申请起步较晚，最早出现在1985年以后，主要原因在于我国1985年4月1日才开始正式实施《专利法》。且结合上图可以看出，我国自从1985年以后，随着特高压输电线路的发展，特别是近十年来，连续迈上了750kV交流、1000kV特高压直流等几个大的台阶，使得2007年开始我国绝缘子的专利申请数量出现大幅度增长趋势，线路绝缘子的技术进步，也很好地支撑了中国电力工业的发展。

3 绝缘子材料及性能

自20世纪初近万伏输电线路的出现，瓷质绝缘子便开始在输电线路和电站设备中广泛使用。由于绝缘材料采用氧化铝陶瓷，这种材料具有耐候性耐弧性好、强度高、性能稳定等特点，同时可根据防污的要求，将绝缘部分设计成标准型、耐污型、空气动力型以满足工程中的不同需要。之后出现的玻璃绝缘子结构尺寸小，重量强，运行检修方便，玻璃绝缘子抗拉强度高、机械性能可靠、尺寸重量轻、电气性能优良、应用范围广阔、在线检测方便，但由于其可被击穿、耐污性能不佳、有失效自爆特性。20世纪50年代就有一些国家开始研究使用环氧树脂浇铸的合成绝缘子，但这种绝缘子用于户外很快就坏了。60～70年代德国、美国、法国、英国和意大利开始制造采用高分子聚合物伞裙和树脂增强的玻璃钢芯棒组成的合成绝缘子，伞裙用的聚合材料有硅橡胶、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、环氧树脂和聚四氟乙烯等。

4 长棒形瓷绝缘子性能及发展

长棒形瓷绝缘子是线路中用于悬挂或拉紧式的绝缘子，它由两端部装有外金属附件并带有多层伞裙的实芯瓷绝缘件用铅锑合金浇铸构成[5]。由于其由瓷材料构成，因此具有良好的抗张应力和抗老化性能；由于其为A型结构，产品无击穿，没有劣化绝缘子，因此线路无需检测零值，且线路结点少，安装简易，运行维护方便，维护成本较低；此外，该绝缘子的自洁性强，防污性能好，且机械性能稳定。

20世纪30年代德国最早使用长棒形瓷绝缘子，以后在瑞典等欧洲各国推广使用，并取得了丰富的运行经验，1957年以来德国就采用了超声波探伤试验以提出产品中存在的任何缺陷；1972年以后使用铅锑合金代替水泥胶合剂，解除了胶合剂在使用多年后容易膨胀产生的老化性；1973年开始，德国研制了氧化铝质瓷质配方代替传统的硅质瓷，机械电气性能显著提高。近几十年来，德国、日本等国家均从外绝缘子结构、爬电比距、大小伞盘径和伞面倾角上进行了改性。近年来，我国也开始了长棒形瓷绝缘子的研究和使用，由于我国环境污染严重，电压等级越高污染越明显。因此，在特高压输电中，抗污闪能力已成为选择绝缘子的重要指标。

5 绝缘子主要分支的演进过程

罗森塔尔是德国有名的瓷器品牌，其在1977年公开的专利文献DE 2650363 A1（参见图2）中提出了一种户外高电压合成绝缘子。日本碍子柱式会社是世界最大空心复合绝缘子套管的制造者兼头号陶瓷/复合绝缘子制造商。日本碍子开发生产拥有世界最高强度的UHV送電用绝缘子并使用了世界最大级变电用绝缘子套管，其中JPH09231845A（参见图3）就是该公司的一个关于绝缘子套管的重要专利，其研发的陶瓷绝缘子在特高压输电网中具有较强的机械负荷力。江苏神马电力股份有限公司依靠自主技术创造新研发出技术填补国际空白的输变电空心复合绝缘子、支柱复合绝缘子、复合绝缘子套管等，专利CN102254645A（参见图4）就是该公司在空心复合绝缘子方面的一个重要专利。

6 结束语

本文结合线路绝缘子专利申请趋势梳理了绝缘子材料、复合绝缘子发展两个主要技术分支的发展情况，并对绝缘子领域的重要专利进行分析，且随着科技的进步，相信我国在线路绝缘子方面将取得更大的进步。

参考文献：

[1]张锐.输电线路绝缘子行业发展和技术综述[J].电力技术，2009（2）.

[2]张锐.我国复合绝缘子关键制造技术的发展与展望[J].高电压技术，2007（33）.

[3]林凤羽.送电线路绝缘子性能综述[J].山东电力技术，1997（2）.

[4]姚君瑞.我国绝缘子避雷器行业发展现状综述[J].电工技术杂志，2003（6）.

[5]袁兆祥.长棒形瓷绝缘子的特性及其应用前景[J].江苏电机工程，2005（24）.