摘要：文章提出了输电线路应优先采用玻璃绝缘子的方案，并对该方案进行具体论证分析，最后得出结论，优先采用钢化玻璃绝缘子将大大提高输电线路的可靠性。
关键词：绝缘子；耐污性；可靠性评价
Abstract：The paper puts forward that the scheme of the glass insulator should be preferentially used in the transmission line, and the concrete demonstration of the scheme should be carried out. Finally, it is concluded that the preferential use of the glass insulator will greatly improve the reliability of the transmission line.
Keywords：Insulator, Stain resistance, Reliability evaluation
0前言
绝缘子的作用是悬挂或支持导线，使之与杆塔本体绝缘，它不但要承受工作电压和大气过电压的作用，同时还要承受导线的垂直荷重、水平荷重和导线张力，送电线路的绝缘子在运行中是受机电作用的。因此对绝缘子的要求必须有良好的绝缘性和足够的机械强度，否则在送电线路运行中将会由于绝缘子发生机械损坏或绝缘击穿而引起短路或相间短路，甚至使导线掉落地面，发生严重的断线倒杆事故，使电力线路供电中断，给国民经济造成损失。所以绝缘子是送电线路上的重要组成元件。在架空输电线路上，现在使用的有三种材料的绝缘子――瓷绝缘子、玻璃绝缘子和有机复合绝缘子(如图1-3)，瓷绝缘子瓷作介质，玻璃绝缘子用钢化玻璃作为介质，而合成绝缘子是由硅橡胶和环氧玻璃纤维作为介质的。
图1瓷绝缘子
图2 玻璃绝缘子
图3 有机复合绝缘子
1方案提出
1.1输电线路采用瓷质绝缘子，玻璃绝缘子和合成绝缘子，经过几年的巡线统计，发现采用玻璃绝缘子的线路可靠性最高，瓷质绝缘子则存在很多缺陷：机械强度不够，易破碎，易老化，而这些巡线时凭目侧很难检测出来，增加了巡线的难度，也增强了事故的隐患，对于合成绝缘子也存在检测困难的缺点，其实提出优先采用玻璃绝缘子是有许多依据的。首先，从材料方面来说，玻璃和瓷均属铝硅酸盐，瓷是三相共存的不均质体，而玻璃是是液态和玻璃态可逆均质体，“均质性”是影响绝缘材料介电强度的重要因素，这就是钢化玻璃较之瓷强度高得多的原因。此外，玻璃的“热钢化”技术赋予玻璃表层一个高达100~250Mpa的永久预应力。这就是钢化玻璃强度钢铁化，热稳定性高，较瓷不易老化和寿命长的道理，对于复合绝缘子的难点是解决有机材料在户外条件下的老化，芯棒的脆断和蠕变。可见钢化玻璃既瓷具有高得多的机械绝缘强度，又较有机材料具有优良的抗老化性能。
1.2其次，从受力结构看，玻璃绝缘子采用圆柱头结构，承力组件受力均匀，较之国内瓷传统绝缘子数十年一贯制的锥头结构，具有尺寸小，重量轻，强度高和电性能优良等特点。由于玻璃的线膨胀系数较瓷大得多，外型尺寸较复合绝缘材料小得多，且与金属附件和水泥易连接，在各种气候条件下，不会象瓷绝缘子和复合绝缘子那样容易产生危险应力而导致老化，且复合绝缘子很难解决复合介面的结构质量。
1.3再次，耐污性能方面，复合绝缘子具有优良的耐污性能，无需清扫，玻璃绝缘子由于泄漏比大，表面产生的凝聚物少，抵抗由污秽引起的热应力能力强，因此不易因闪络而出现事故，耐污性能也优于瓷绝缘子。
2采用的耐污型盘形悬式玻璃绝缘子主要技术数据如表所示：
3效果比较
3.1评价绝缘子可靠性的五个标准为寿命周期、失效率、失效检出率、事故类、可靠性试验。下面将从这几个方面对这三种绝缘子的效果进行比较。
3.2从寿命周期来看，玻璃绝缘子的使用寿命取决于金属附件，瓷绝缘子的使用寿命取决于绝缘件。玻璃绝缘子的寿命周期可达40年，而瓷绝缘子的平均寿命周期仅为15~25年，复合绝缘子的平均寿命周期只有7年左右。（如下图4和图5所示）
图4 2008年投运110kV南糖线的合成绝缘子出现老化现象图
图5 1993年投运500kV罗北甲线的玻璃绝缘子未出现任何异常图
3.3从效率来看，对于国产玻璃绝缘子，其寿命周期内平均失效率为（1~4）×10－4/a，对于国产瓷绝缘子的失效率，比玻璃绝缘子约高1~2个数量级，对于复合绝缘子，由于寿命同期不能预测，复合材料配方和制造工艺还不能完全定型，其失效率很难预测。
3.4从失效检出率来看，检出率取决于绝缘子失效的表现形式和失效的原因。玻璃绝缘子失效的表现形式是“自动破碎”和“零值自破”，“自破”不是老化，而是玻璃绝缘子失效的唯一表现形式，所以只需凭借目测就可以方便地检测出失效的绝缘子，其失效检出率可达百分之百；瓷绝缘子失效的表现形式为头部隐蔽“零值”或“低值”；复合绝缘子失效的主要表现形式为伞裙蚀损以及隐蔽的复合“界面击穿”。此外，瓷和复合绝缘子失效的原因是材料老化，而老化的程度是时间的函数，老化是隐蔽的，因此给检测带来极大的困难，造成检出率极低，对于复合绝缘子，实际上根本无法检测。
3.5从事故率来看，国产玻璃绝缘子30年来的运行经验证明，从来没有因为玻璃绝缘子失效而发生过掉线事故，而国产绝缘子掉线事故率则高达2×10－5，即使失效率相同，瓷绝缘子较玻璃绝缘子的事故率也至少高一个数量级。由于复合绝缘子为长棒式，掉线事故一般很少发生，但导致内击穿，芯棒断裂和强度下降的因素始终存在，一旦失效，事故概率会高于由多个元件组成的绝缘子串。
3.6从可靠性试验来看，经过陡坡试验、热机试验、耐电弧强度试验1500万次低频和200万次高频振动疲劳试验及内水压试验，得出结论：与玻璃绝缘子相反，绝大多数瓷绝缘子都不能通过这些试验，对于复合绝缘子，可靠性试验则是一个有待于继续探索的课题。
3.7以上这些效果的对比分析，再次证明了钢化玻璃绝缘子的可靠性。
4结论
4.1经过这多年的巡线记录统计，换上玻璃绝缘子后，线路未发生过掉线等大事故，可靠性大大提高。
4.2扩大使用国产玻璃绝缘子在当前有着较大优势，应优先采用，复合绝缘子有着较为广阔的前景，而国产瓷绝缘子则应加大技术改造力度。
参考文献
[1]胡国荣.输电线路基础[J].中国电力出版社
[2]刘跃凌.高压玻璃绝缘子和避雷器[J].北京机械工业出版社
[3]闵定夫.钢化玻璃绝缘子的特性及其可靠性[J].中国科学技术文库科学技术文献出版社
作者简介
刘延超（1987），男，助理工程师，主要从事输电线路运行维护工作，417912345@qq.com。
论文作者:刘延超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：绝缘子论文; 玻璃论文; 可靠性论文; 钢化玻璃论文; 事故论文; 线路论文; 检出论文; 《电力设备》2018年第26期论文;