電力網輸配電線路絕緣子可靠性分析

王永平

摘要：電力需求在不斷增加，為了有效調節郊區甚至是野外的電力運轉，大多數的電力網輸配電線就因此而建，而高負荷、惡劣環境下的長期運轉使得輸配電絕緣子的可靠性與安全性得不到切實的保障。文章結合輸配電線路絕緣子的不同種類、應用狀況與評價輸配電線路絕緣子可靠性的基本因素，對如何提高輸配電線路絕緣子的可靠性提出建議。

關鍵詞：電力系統；電力網；輸配電線路；絕緣子；可靠性；電力需求 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM755 文章編號：1009-2374（2016）10-0122-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.060

根據我國的電力需求，市場上的絕緣子共分為三種不同種類，分別是玻璃絕緣子、瓷絕緣子與復合絕緣子。在對其進行五種不同方面的實驗與評價后，筆者得出一個結論：玻璃絕緣子較其他兩種絕緣子來說具備良好的質量保障，使用周期也很長，失效檢測率與事故排查率也較高，這從根本上切實地保障了電力系統的平穩運行，值得采用。

1 輸配電線路絕緣子的種類分析與應用狀況

1.1 輸配電線路絕緣子的種類分析

縱觀市場上的輸配電線路絕緣子的類型，目前來說應用范圍最廣的共有兩種，分別是質量優良的絕緣子與類型適宜的絕緣子。

1.1.1 質量合格，性能優良的絕緣子。一般質量較好的復合絕緣子所符合的標準是其的抗壓性、抗沖性以及抗腐蝕性都是良好的，其次在內部的構造方面，也是要在一般絕緣子構成的基礎上加入具備良好抗張強度的環氧引拔棒。而在其端頭與芯棒的組裝上也要采取新型的壓接式技術，這樣才能確保絕緣子保持良好的強度。另外將內部的環氧引拔棒與硅橡膠材料結合使用，不僅可以將硅橡膠材料良好的抗腐蝕、抗電壓以及耐熱性能充分展示出來，也可以使得絕緣子內部不易受外界潮濕影響，產生故障，同時也便于對其的日常維護與定期清理。

1.1.2 類型適宜，合理調配的絕緣子。一般來說，復合絕緣子的形狀與安裝其的基本方式會對其運行中的積污量產生一定的影響，因此在考慮安裝時，需認真選擇類型適宜的絕緣子。

第一，根據絕緣子外層的傘裙形狀。在市場上最常見的絕緣子外層的傘裙形狀共分為兩種，分別如圖1與圖2所示：

圖1中的無滴水沿式結構為多選擇性的傘裙形狀，其上表面為角度較小的傾斜，下表面則是水平的板塊裝置，實踐證明其能夠很好地利用上表面的傾斜角度減少污垢的沉積量，同時還能夠良好地防止傘裙的結構產生變形。而圖2有滴水沿式結構多暗藏凹槽褶皺，極易積累污垢。另外，圖1中的絕緣子傘裙形狀也較圖2中的傘裙大，這間接地保障了絕緣子外部的絕緣特性。

第二，根據安裝絕緣子串的基本方式。一般來說，市場上安裝絕緣子串的基本方式共有三種，分別為水平串、V形串與懸垂串，最佳選擇的應為水平串絕緣子，其的多方位表層都能夠清理到位，其次選擇的是V形串，最后再考慮選擇的是懸垂串，但是其的積污能力較強，一般不被采納。

1.2 輸配電線路絕緣子的應用狀況

在輸配電線路中所用的絕緣子又稱復合絕緣子，其性能優良、安裝簡便、操作良好等特性促使其在我國的電力系統中應用性較廣。根據近幾年來的電力數據表明，我國大部分地區已廣泛使用這種絕緣子，東部及中部地區的應用數量明顯高于西部地區，具體示意如圖3所示：

2 評價輸配電線路絕緣子可靠性的基本因素

從上述有關復合絕緣子的種類分析與應用狀況來看，只有在輸配電線路中復合絕緣子的安全性能優良、運轉狀態良好，那么其才能在電力系統中發揮出巨大的傳輸電能、調節電力的作用。那么如何評價該輸配電線路中的絕緣子性能是否良好與可靠，下面筆者將從其包含的五個評價基本準則分別介紹：

2.1 使用壽命與年限

這是評價絕緣子可靠性的最基本準則之一，只有確保在正常運轉的條件下，其的性能不低于出廠以及國家所標準的使用年限，那么該絕緣子的安全可靠性就相比于其他種類的來說是符合規定的。同時，工作人員也能有效地從復合絕緣子在電路中的使用壽命與年限參考出該絕緣子的經濟適用價值。我國著名專家曾多次試驗調查玻璃絕緣子與瓷絕緣子的機電性能差異后發現，玻璃絕緣子主要是由其內部的金屬插件所控制的，而瓷絕緣子則主要受絕緣體性能的影響。但是綜合來看，玻璃絕緣子的使用壽命與年限比瓷絕緣子要高，一般為35～40年，而瓷絕緣子最多也只能運轉25年左右。新型的復合絕緣子的使用壽命還較低，這還需日后科技的進步來彌補缺陷。

2.2 性能失效概率

在輸配電線路中，常常會產生絕緣子部分零件甚至是全部結構性能失效的現象，而在工作人員的檢測中，常常把運行中性能失效的絕緣子個數與投入使用總絕緣子的個數作分數比，這就是失效率的計算方式。不同類型的絕緣子失效率都有所不同，玻璃絕緣子在一般使用條件下的失效率為（1～4）×10-4/a，而瓷絕緣子的失效率比玻璃絕緣子高一些，復合絕緣子的失效率目前還不能夠完全檢測出。

2.3 性能失效后的檢測概率

失效檢測率主要是由絕緣子性能失效后的表現狀態與失效原因所決定的，而一般絕緣子的失效現象可以目測看出，這被稱為絕緣子的“自破”現象，而失效檢測率也較其他檢測方式較高，這主要適用于玻璃絕緣子。如果工作人員深入分析絕緣子內部結構后發現其傘裙被腐蝕以及產生隱蔽的“界面擊穿”現象，那么也極有可能表示該絕緣子已經產生實效現象，這種情況主要發生在復合絕緣子身上。而瓷絕緣子的失效方式較為隱蔽，工作人員光靠肉眼目測還是不夠的，這就是老化現象，其也是一種會隨著時間增長不斷惡化的實效表現形式，當然對于老化現象的實效檢測率也較低，不易被發現。

2.4 掉線事故產生概率

掉線事故也是嚴重影響到絕緣子在輸配電線路中運行的主要原因之一，其嚴重時更會導致電網的大面積停電，電力系統的部分區域癱瘓，因此需要工作人員的強加關注。而工作人員也對掉線事故進行了概率的統計與分析，并將之稱為掉線事故產生率，即在一年中絕緣子掉線事故的數量與使用絕緣子件數的分數比。根據所調查的數據顯示：玻璃絕緣子所產生的掉線事故幾乎沒有，其還是具有很好的安全可靠性，而瓷絕緣子的掉線事故就高達2×10-5。

2.5 可靠性的實驗評價

在對不同類型的絕緣子進行可靠性的安全實驗前，先要對玻璃絕緣子、瓷絕緣子以及復合絕緣子的基本性能與優劣勢做全面的了解，再采取加速壽命實驗與強制老化實驗來深入檢測并做好實驗后的數據搜集與評價工作。常見的實驗方式有熱機實驗、陡坡實驗、200萬次的高強度頻率與1500萬次的低強度頻率相互交替振動的抗疲勞實驗以及對絕緣子內部抗水壓性能的檢測實驗等。每次采取不同的實驗方式進行實驗后，都會得出不同的結論，但是綜合各種數據與結論，我們得出玻璃絕緣子的安全可靠性較瓷絕緣子與新型的復合絕緣子來說較高，值得我們去使用。

3 如何提高輸配電線路絕緣子的可靠性

3.1 采用合適的材料制作而成的絕緣子

在絕緣子的構成中，材料是最基礎且最重要的一步。市面上大多數的絕緣子都是由玻璃與硅酸瓷組成。從其的物質屬性上分析，玻璃屬于均質體，包含了液態與玻璃態的雙重性質，而硅酸瓷則屬于不均質體，是三相體的形成。除去對材料表面及力學形態方面的嚴格要求之外，還需對材料的內部缺陷作深入研究，這也是為什么鋼化玻璃優勝于其他材質的絕緣子的主要原因之一。而玻璃絕緣子中的玻璃材料主要是經過了高超的“玻璃熱鋼化”技術，這使得其玻璃表層附上了一層可以承載高達100～250MPa的保護膜，不利于其產生老化現象，絕緣性能良好，具有一定的穩定性。

3.2 采用產品結構良好的絕緣子

玻璃絕緣子的產品結構屬于罕見的圓柱頭結構，因此其各個零部件的承載受力都很均勻。而瓷絕緣子采取的仍是傳統的圓錐頭結構，相比于圓柱頭結構具有尺寸小、操作簡便、高強度的特性。同時玻璃絕緣子的線膨脹系數比瓷絕緣子的要大，但是卻又處于復合絕緣子與瓷絕緣子之間，與金屬或者是水泥的線膨脹系數相當，不具備一定的安全威脅性，受力狀況也是良好的，也不會在惡劣的環境條件下產生緩慢的老化現象。

3.3 采用制作水平精湛的絕緣子

國外例如西歐地區或者是俄羅斯地區的玻璃絕緣子的制作工藝與水平都是中上游的，而在國內的制作廠家中很難達到這種技藝的水準，因此在國外市場，玻璃絕緣子的使用范圍是最廣的。但是國內制作廠家對玻璃絕緣子的性能研究與開發也正逐步取得成功，通過開放引進與自主研發的方式，使得中國的玻璃絕緣子的性能優良，安全可靠性也很高，因此工作人員在選擇使用絕緣子時要注意選取制造水平精良的絕緣子投入電路的使用。

4 結語

綜上所述，絕緣子的五個基本方面成為了檢測其安全可靠性的重要評價因素，因此工作人員在實際的選擇與操作中，就要嚴格遵循以上所提到的方法來合理地配置輸配電線路中的絕緣子，當然玻璃絕緣子的安全性能相比其他兩種絕緣子來說是最佳的。除此之外，工作人員還需積極地利用各種類型絕緣子的優勢，采取取長補短的方式，不斷加強對于絕緣子的性能研發與創新，只有這樣才能更好地促進絕緣子性能的發展，促進我國電力系統的平穩運行。

參考文獻

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（責任編輯：周 瓊）