試析500kV輸電線路絕緣子的選擇

張觀榮

（福建永福工程顧問有限公司）

試析500kV輸電線路絕緣子的選擇

張觀榮

（福建永福工程顧問有限公司）

我國現在使用最多的絕緣子有瓷絕緣子、鋼化玻璃絕緣子和復合絕緣子這三種。近些年來，500kV輸電線路的事故時有發生，對我國電力部門造成了極大的損失。所以本文就這個問題詳細闡述了怎樣選擇最適合500kV輸電線路的絕緣子，同時對長棒瓷絕緣子的使用進行合理的分析。

500kV輸電線路；絕緣子；分類；選擇

70年代我國開始了對500kV輸電技術的研究與試驗，在70年代后期開始了建設500kV的輸電線路。我國在1994年末就已經建成了500kV的輸電線路并開始運行。我國在初期時采用國產懸式瓷絕緣建立的500kV的輸電線路，但只在極少數的桿塔上使用，其他的桿塔上則采用的是國產鋼化玻璃絕緣子，但只是用做試驗運行的。隨著我國檢驗技術的不斷完善，引進了許多先進的生產設備，500kV輸電線路上才開始大量投入使用。[1]電力系統的重大災害就是輸電線路的覆冰事件，覆冰嚴重了就將會急速下降輸電線路絕緣子的電氣性。中國從1954年開始就已經出現了大大小小加起來兩千余次的輸電線路冰災事件，由此可見，輸電線路的覆冰事件已經嚴重影響都了我國的輸電運行的安全。自第一起輸電線路冰災事故發生以來，國內外的專家就此開始了對輸電線路冰災事故的研究與試驗，也取得了有效的成果，這些成果也運用到了今后的輸電線路的設計中了。[2]

1　絕緣子的作用

絕緣子又稱作瓷瓶，絕緣子是用來支持導線的一種絕緣體，一般的電力工程中都會使用到它，絕緣子早期在電線桿上使用的較多，通常用陶瓷或是玻璃做成的絕緣子。絕緣子保證了導線和桿塔有著足夠的絕緣。絕緣子在輸電線路中起著，防止電流回地和支撐導線的兩個基本作用。絕緣子不僅要承受著水平方向的拉力和垂直方向的荷重，它還要承受著雨淋、日曬、氣候變化等的腐蝕。所以，絕緣子要有著足夠的機械強度以及良好的電氣性能，絕緣子的質量影響著線路的運行安全，所以要選擇良好質量的絕緣子。[3]

絕緣子有著擊穿和閃絡的兩種電氣故障，絕緣子表面會發生閃絡現象，會有著燒傷的痕跡，但是又不影響絕緣子的絕緣性能。絕緣子的內部會發生擊穿現象，在鐵腳架與鐵帽之間發生瓷體放電，絕緣子的外表也可能看不見痕跡，但是絕緣子已經喪失了它的絕緣性能，也會因為電弧的產生導致絕緣子被完全破壞了。所以，發生擊穿現象是，應該著重檢查鐵腳的燒傷狀況和放電痕跡。[4]

2　絕緣子的分類

2.1瓷絕緣子

隨著電力工業的發展，瓷絕緣子開始發展起來了，現在也有100多年的歷史了。它因其絕緣性能、耐熱性、耐氣候性以及可以靈活組裝的良好特點而被各級電壓線路廣泛應用。也為發展中的電力工業做出了很大的貢獻。隨著電力工業的不斷壯大，使得絕緣子的使用量大大的增加了，也逐漸的發現了瓷絕緣子暴露出來的一些不足之處。[5]盤形懸式瓷絕緣子的運行時間越長，它的絕緣性能就會越來越低。這就是我們常說的“老化”現象。為了解決這些老化的現象，線路的運行部門將會花費大量的人力和物力。檢測瓷絕緣子時，由于技術人員的各方面原因，就會發生漏檢、錯檢的現象。老化的絕緣子會在工頻續流、雷電流以及同流時間的作用下發生爆炸現象，老化的絕緣子對電力線路的安全是一種威脅。

2.2鋼化玻璃絕緣子

擁有良好機電性能的鋼化玻璃絕緣子，有著比瓷絕緣子高2.2倍的抗拉強度、高3.4～4.3倍的耐電擊穿性能。不僅如此，它的耐電弧燒傷、耐震動疲勞以及耐冷熱沖擊性能也比瓷絕緣子的更好。還有著自我淘汰的能力。從國內外的使用中發現了，鋼化玻璃絕緣子還有著較長使用壽命的穩定的機電性能。早期在意大利、法國、前蘇聯等國使用，絕緣子金屬附件的壽命決定了鋼化玻璃絕緣子的使用壽命。鋼化玻璃絕緣子的優良性能使得它受到了電力部門的追捧。但是鋼化絕緣子也有一些缺點，例如它的自潔能力差，清洗非常不方便，還受到了一些條件的限制。隨著對它的進一步的研究，鋼化玻璃絕緣子的產品得到了完善。[6]

2.3復合絕緣子

復合絕緣子又被稱為合成絕緣子，它有著很多優點，如重量輕、強度大、抗撞擊、不破碎等，復合絕緣子不需要進行絕緣檢測，因為它屬于不擊穿型。因為硅橡膠的表面具有的憎水性，使得它保持中干燥的現象，所以用它來制成復合絕緣子。使依附在復合絕緣子表面上的污穢可以很容易的被雨水沖掉。復合絕緣子的抗污能力大大的提高了。很大程度上的節省了維護線路的費用。近些年來，絕緣子的價格不斷上漲，但復合絕緣子卻因它成型容易、成本低的原因使得它的價格下降了不少。在近幾年建造的500kV的輸電線路都已經使用了復合絕緣子。從合成絕緣子運行中發生的事故、故障情況來看，大部分是雷擊閃絡，另一部分是其次是不明原因的閃絡。

2.4長棒瓷合絕緣子

長棒型瓷絕緣子是在總結了懸式瓷絕緣子的優缺點基礎上由雙層傘實芯絕緣子發展而來，它繼承了瓷的電熱穩定性，消除了盤型懸式瓷絕緣子頭部擊穿距離遠小于空氣閃絡距離的缺點，同時也改變了頭部應力（剪、切、壓）復雜的帽腳式結構；目前，江蘇、浙江地區，110kV及以上高壓或超高壓線路上采用長棒型瓷絕緣子日益增多，一些主要采用玻璃懸式絕緣子的國家如法國、意大利也將長棒型瓷絕緣子用于污穢地區。世界上著名的長棒型瓷絕緣子生產廠家為德國CERAM歐洲電瓷集團公司。

圖1　

500kV瓷棒絕緣子由3節組成，每節之間均有均壓環和招弧角，與同樣棒型的合成絕緣子相比，在相同的結構高度下，空氣間隙縮短。如某合成絕緣子供貨商提供的產品結構長度4450mm、干弧距離4135mm、負極性50%雷電沖擊閃絡電壓為2540kV；而某瓷棒絕緣子廠商提供產品的連接長度4452mm、干弧距離4030mm、負極性50%雷電沖擊閃絡電壓為1950kV。因此，要達到一般合成絕緣子所要求的雷電沖擊耐受電壓和操作沖擊耐受電壓，則瓷棒絕緣子的結構高度將大于合成絕緣子的，這就要求桿塔尺寸。

3　今后建500kV輸電線路絕緣子的選擇建議

由于每個國家的國情和制造技術不同，每個國家對輸電線路的選擇也不一樣，瓷絕緣在日本的質量較好，所以日本在輸電線路上幾乎全都是瓷絕緣子的材料。而歐洲一些國家則更偏愛鋼化玻璃絕緣子。加拿大和美國在以前大部分已瓷絕緣子為主，但近些年來，大多又都使用復合絕緣子，使得復合絕緣子得以迅速發展起來。福建省內陸山區大部分使用瓷和玻璃絕緣子，沿海地段懸垂采用復合絕緣子，耐張串仍使用瓷絕緣子。

所以，根據上面所述，提出幾點關于今后建造500kV的輸電線路絕緣子的一些建議：

（1）我國對瓷絕緣子的生產較大，但每個廠家生產出來的質量卻有著很大的差異。使得其機電性能大大的降低了，線路絕緣子檢測也是查的不完全的。我國在500kV的輸電線路上的研究是很薄弱的，如果發生了事故，對我國也會造成了巨大的損失。所以我們應該先及時了解不同廠家生產出來的瓷絕緣子的運行狀況，然后再建造500kV的輸電線路絕緣子。要根據地區的實際情況以及運行單位的技術力量，選擇有合格質量的瓷絕緣子，在此基礎上還要加強對線上運行的瓷絕緣子的監測，確保及時更換掉老化了的絕緣子，輸電線路的運行安全。

（2）鋼化玻璃絕緣子因其獨有的零值自爆的優點，不僅節省了大量的維護費用，還能確保線路的運行狀態。提高線路的安全性。我國的鋼化玻璃絕緣子經過不斷的摸索和改進，鋼化玻璃絕緣子的質量有了很大程度上的提高，因此建議在建造500kV的輸電線路時，山區內陸優先考慮鋼化玻璃絕緣子，沿海地帶考慮其經濟的發展和人員活動較頻繁，建議少用。

（3）復合絕緣子有很多優點，例如：不用檢測、耐污能力好、不需要清掃等，這些優點是瓷絕緣子和鋼化玻璃絕緣子都無法達到的。在近些年來已經建好的500kV的輸電線路上，電力部門更青睞它的防污能力。復合絕緣子在較短的時間內被迅速推廣起來了。

復合絕緣子擁有較好的憎水性，各個國家都對復合絕緣子腐蝕老化進行了研究與試驗。我們在選擇建造500kV復合絕緣子的時候，更應該慎重選擇，要對復合絕緣子的使用壽命、使用性能的技術指標以及試驗的方法進行積極的研究。國外復合絕緣子的最長運行經驗已有20年，普遍認為復合絕緣子的使用壽命可達20～30年。因此，在復合絕緣子運行一段時間后（約10～15年）應加強對線上運行的復合絕緣子的監測。

（4）長棒瓷絕緣子

長棒形瓷絕緣子與普通盤形絕緣子相比，具有泄漏距離大、防污性能好、污閃電壓高、機械強度大等的優點。長棒形瓷絕緣子近20年來在德國、美國和日本等西方國家得到了越來越多的使用，國內目前也越來越多的使用。瓷棒絕緣子的機械強度直接與瓷件有關，由于運輸、安裝過程中造成的損壞，或運行中外界偶然的撞擊，或制造過程中形成的內部缺陷（要求產品有嚴格的質量檢查、優良的制造工藝），可能會在運行中意外折斷，所以瓷棒絕緣子應選擇質量好的產品，并加強檢驗工作，小心運輸、安裝。目前，在上海、江蘇、浙江、湖北、山東、河南、廣西、內蒙等地運行的長棒形瓷絕緣子數量超過11萬支。福建省內500kV使用該絕緣子的工程有福州特1000kV配套500kV送出等工程。

4　結束語

500kV輸電線路長期暴露在大自然中，受著來自日曬、雨淋、氣候條件的影響，對絕緣子的表面形成了一定程度上的危害。特別是在冬季的輸電線路中發生的覆冰現象，是電力工程系統中的重大災害。2008年的福建發生的罕見的冰雪災害，給福建的電力線路造成了很大的破壞，也很大程度上影響了人民經濟的穩定。為了抗擊冰雪帶來的災害，世界各國都加大了對絕緣子的研究力量。絕緣子在融冰閃絡的研究中發現“晶釋效應”會對閃絡電壓產生影響。我國目前在500kV的輸電線路中較多使用瓷絕緣子、鋼化玻璃絕緣子和復合絕緣子這三種絕緣子，及越來越多使用的長棒瓷絕緣子；并分析了這以上各絕緣子的機電性能和運行的情況。并針對絕緣子的老化現象進行了分析。并選擇合適500kV輸電線路的絕緣子。

[1]白明華.北方地區500kV輸電線路絕緣子防污閃措施應用[J].三角洲，2014（3）：13～14.

[2]張超.江蘇電網500kV輸電線路絕緣子選型[J].大科技·科技天地，2010（12）：257～258.

[3]黃松波，王祖林，樊亞東，等.500kV輸電線路絕緣子串帶電水沖洗[J].中國電機工程學報，2014（27）：4724～4730.

[4]張銳，應偉國，黃道春，等.500kV交流輸電線路組合絕緣子串試驗分析[J].高電壓技術，2011，37（4）：874～882.

[5]姚陳果，毛峰，匡紅剛，等.輸電線路絕緣子泄漏電流的句法模式識別[J].高電壓技術，2010，36（6）：1487～1493.

[6]何鋼，文習山.重冰區輸電線路絕緣子選型問題[J].高壓電器，2012，48（4）：97～101.

TM726

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1673-0038（2015）39-0247-02

2015-9-7