絕緣子的綜合性分析

【摘 要】 絕緣子是接觸網中廣泛應用的重要部件之一，絕緣子用懸吊的支持接觸懸掛并使用帶電體與接地之間保持電氣絕緣。我國電網正處于快速、健康、持續發展的新時期，絕緣子在輸電線路的安全穩定運行中發揮重要作用，所以對絕緣子的需求很大，因此研討絕緣子在運行中出現的問題及解決措施，對于提高線路的運行可靠性，是很有必要的。

【關鍵詞】 絕緣子 架空輸電線路 桿塔

前言：

緣子是一種特殊的絕緣控件，能夠在架空輸電線路中起到重要作用。架空導線處于絕緣的空氣介質中，由于電壓等級較高，為保證到導線對地有必要的絕緣間隙，需將數只懸式絕緣子串接起來，與金具配合組成架空線懸掛體系即絕緣子。根據受力特點，在直線型桿塔上組成懸掛串，輸電線的絕緣配合，應使線路的絕緣配合，應使線路在工頻電壓、操作過電壓、雷電電壓等各種條件下安全可靠的進行。本文主要從介紹絕緣子的定義，絕緣子的分類，絕緣子的連接方式，絕緣子的作用，絕緣子的發展前景五方面對絕緣子進行綜合性論述。

1. 絕緣子的定義

緣子俗稱瓷瓶，它是用來支持導線的絕緣體。絕緣子可以保證導線和橫擔、桿塔有足夠的絕緣。它在運行中應能承受導線垂直方向的荷重和水平方向的拉力。它還經受著日曬、雨淋、氣候變化及化學物質的腐蝕。

2. 絕緣子的分類

從材料上分常見絕緣子分為：瓷質絕緣子、玻璃絕緣子、合成絕緣子

2.1瓷質絕緣子：

2.1.1盤形瓷質絕緣子：國產瓷質絕緣子，存在劣化率很高，需檢測零值，維護工作量大。遇到雷擊及污閃容易發生掉串事故，目前已逐步被淘汰。瓷質絕緣子的主要結構是水泥、鐵件、瓷質材料.

2.1.2瓷質棒式絕緣子：一般稱作瓷拉棒，常用于10kV線路，35kV及110kV線路也有用到，在110kV的線路上，它的型號一般為XSH-110/70或XSH-110/100

2.2盤形玻璃絕緣子：具有零值自爆，但自爆率很低（一般為萬分之幾）。維護不需檢測，鋼化玻璃件萬一發生自爆后其殘留機械強度仍達破壞拉力的80%以上，仍能確保線路的安全運行。遇到雷擊及污閃不會發生掉串事故。在Ⅰ、Ⅱ級污區已普遍使用。

玻璃絕緣子的主要材料：鑄鐵頭、鋼化玻璃，由于材料的膨脹系數相近、力學強度高，其具有不易老化、抗拉能力強的特點，廣泛應用與220kV及以上線路。

2.3棒形懸式復合絕緣子：具有防污閃性能好、重量輕、機械強度高、少維護等優點，在Ⅲ級及以上污區已普遍使用。

它的主要組成結構為由芯棒、傘裙護套（粘接層）、聯接金具及附件（均壓環）幾部分組成，芯棒是由樹脂粘接上百萬根玻璃纖維沿軸線平行排列而形成的玻璃鋼棒，芯棒受潮將發生水解反應，降低合成絕緣子的機械強度，引發掉串事故，因此確保芯棒不受潮是合成絕緣子安全運行的基本條件。合成絕緣子裝配1～2只均壓環，使電場分布均勻，防止高壓電場加速合成絕緣子端部老化，并在過壓時有引弧作用，縮短放電時間，確保傘裙表面不被電弧灼傷，因而對均壓環的安裝須要求嚴格操作。

3. 絕緣子的組合形式

3.1絕緣子端部金具壓接形式

絕緣子端部的金具壓接方式：內楔式、外楔式、壓接式。壓接式和內楔式、外楔式絕緣子的區別就在于壓接式的棒芯仍然是個整體，棒芯在受力時不會像楔四絕緣子一樣受到局部剪力作用發生端部耐力能力下降。

3.2絕緣子的連接方式

一般絕緣子有雙聯和單串組合兩種方式。但是一般采用雙聯形式。雙聯組合：雙聯組合可以采用縱向布置或者橫向布置，多采用縱向布置。因為縱向布置時，絕緣子串與桿塔連接簡單，巡檢方便，兩串受力比較均勻，風偏時兩串間距離不變；斷聯時，導線的垂直位移小。橫向布置時，橫擔較長，巡查時不易檢查，兩串受力不易均勻，風偏時兩串間距離小，有發生絕緣子串撞擊的情況；斷聯時，倒顯得垂直位移大，要承受附加沖力，因此采用縱向布置。由于合成絕緣子在使用一到兩年后，會發生機械強度下降的問題，所以廣泛應用于采用合成絕緣子的110kV及以上送電線路的耐張絕緣串上，以提高機械強度。

4. 絕緣子的作用

高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體，它是為了增加爬電距離的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫絕緣子。絕緣子是一種絕緣控件，在架空輸電線路中起到重要作用，即起到支撐導線和防止電流回地的作用。以前絕緣子多用于電線桿，現在已逐步發展成為掛在高壓電線連接塔一端的盤狀絕緣體，通常是由陶瓷或玻璃制成的。絕緣子要保證在環境和電負荷條件發生變化時，各種機電應力保持不變，否則不僅起不到應有的作用，反而會損害整條線路的使用壽命。為了防止浮塵等污穢在絕緣子表面附著，形成通路被絕緣子兩端電壓擊穿，即爬電。故增大表面距離，即爬距，沿絕緣表面放電的距離即泄漏距離叫爬距.爬距=表面距離/系統最高電壓。根據污穢程度不同，重污穢地區一般采用爬距為31毫米/每千伏。零值絕緣子指的是在運行中絕緣子兩端的電位分布接近零或等于零的絕緣子。零值或低值絕緣子的影響：線路導線的絕緣依賴于絕緣子串，由于制造缺陷或外界的作用，絕緣子的絕緣性能會不斷劣化，當絕緣電阻降低或為零時稱為低值或零值絕緣子。我們曾對線路進行檢測，零值或低值絕緣子的比例竟高達9%左右.這是本公司線路雷擊跳閘率高的另一主要原因。絕緣子是光滑的，可以減少電線之間的容抗作用，以減少電流的流失。

5. 絕緣體的發展前景

我國絕緣子行業中，除了避雷器運行較為平穩外，支柱和空心絕緣子取得了較大進步，套管類產品問題最多。據統計，絕緣子的故障率為0.3‰，其中高電壓部分為0.1‰，玻璃和瓷絕緣子為0.2‰。因此各生產企業需要從設計、原材料、工藝過程等方面進一步加強質量控制，并加強與需求方的溝通，開發出不斷滿足電網建設需求的新產品，為智能電網的建設做出一定的貢獻。絕緣子行業在快速發展的過程中，還存在著兩方面的問題亟需解決：第一、企業規模小，行業集中度低，全行業比較“散”；第二、基礎材料的研發影響著絕緣子技術的進步，仍需加大研發力度。經過近些年的不斷發展，我國絕緣子產品的質量水平有了非常大的提高，很好的適應了我國電網發展的要求，其制造水平已經達到國際領先，運行表現也越來越好。近些年我國電力工業大發展給絕緣子行業的發展帶來了前所未有的機遇，行業企業應緊抓機遇，依靠技術進步并加強質量管理，全力滿足電力工業的需求，尤其是高檔空心瓷絕緣子和套管類產品的市場需求。隨著我國城網改造和智能電網建設的深入，絕緣子需求劇增，市場潛力巨大，發展前景看好。

參考文獻：

[1]孟遂民，孔偉 《架空輸電線路設計》.

[2]柴玉華，王艷軍《架空線路設計》.

[3]關志成，劉瑛巖，周運翔，賈志東，王黎明 《絕緣子及輸變電設備外絕緣》.

（作者單位：東北農業大學 電氣與信息學院電氣工程及其自動化0901班）