線路絕緣子技術專利綜述

劉歡

摘 要：文章從國際申請量、絕緣子材料、復合絕緣子三個方面對絕緣子制造技術進行了分析，并總結該領域的發展狀況，為相關領域的專利審查工作提供技術支持，并為相關技術提供參考依據。

關鍵詞：絕緣子；瓷；玻璃；芯棒

中圖分類號：TM216 文獻標志碼：A 文章編號：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 線路絕緣子技術概述

線路絕緣子按絕緣材料可分為三大類：瓷絕緣子、玻璃絕緣子和復合絕緣子[1]。瓷絕緣子是以無機材料氧化鋁陶瓷為絕緣體，通過水泥膠合劑與其他金屬吊掛件裝配而成。玻璃絕緣子是以鋼化玻璃為絕緣體，通過水泥膠合劑與其他金屬吊掛件裝配而成。復合絕緣子是以高分子有機材料為絕緣體，通過各種連接方式與端部金屬附件連接而成[2]。

我國分別于1915年、1958年、1985年和1986年成立瓷、玻璃、復合絕緣子和變電站絕緣子制造企業[3]。我國不同類型絕緣子經受了長期覆冰、高海拔、污穢、高溫、低溫、紫外線、淋雨、雷電、地震以及臺風等特殊運行環境的考驗[4]，成功運行經驗證明了不同類型絕緣子具有優異的電氣、機械、耐氣候等特性。

2 國際申請量分析

圖1顯示了國內外在線路絕緣子領域專利申請量的趨勢圖，從圖中可以看出，絕緣子的專利申請最早出現在20世紀60年代，之后在70年代初期、80年代中期、90年代后期以及05年至今這四個時期取得了快速的發展，而我國的專利申請最早出現在1985年以后，主要是由于我國于1985年4月1日才開始正式實施《專利法》。線路絕緣子的發展離不開電力工業的發展，國外高壓輸電技術發展較早，在輸電技術的發展過程中，離不開絕緣子這一關鍵的絕緣控件，因此，國外的線路絕緣子的研究從20世紀60年代開始一直處于穩定發展階段。

相比之下，我國的專利申請起步較晚，最早出現在1985年以后，主要原因在于我國1985年4月1日才開始正式實施《專利法》。且結合上圖可以看出，我國自從1985年以后，隨著特高壓輸電線路的發展，特別是近十年來，連續邁上了750kV交流、1000kV特高壓直流等幾個大的臺階，使得2007年開始我國絕緣子的專利申請數量出現大幅度增長趨勢，線路絕緣子的技術進步，也很好地支撐了中國電力工業的發展。

3 絕緣子材料及性能

自20世紀初近萬伏輸電線路的出現，瓷質絕緣子便開始在輸電線路和電站設備中廣泛使用。由于絕緣材料采用氧化鋁陶瓷，這種材料具有耐候性耐弧性好、強度高、性能穩定等特點，同時可根據防污的要求，將絕緣部分設計成標準型、耐污型、空氣動力型以滿足工程中的不同需要。之后出現的玻璃絕緣子結構尺寸小，重量強，運行檢修方便，玻璃絕緣子抗拉強度高、機械性能可靠、尺寸重量輕、電氣性能優良、應用范圍廣闊、在線檢測方便，但由于其可被擊穿、耐污性能不佳、有失效自爆特性。20世紀50年代就有一些國家開始研究使用環氧樹脂澆鑄的合成絕緣子，但這種絕緣子用于戶外很快就壞了。60～70年代德國、美國、法國、英國和意大利開始制造采用高分子聚合物傘裙和樹脂增強的玻璃鋼芯棒組成的合成絕緣子，傘裙用的聚合材料有硅橡膠、二元乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、環氧樹脂和聚四氟乙烯等。

4 長棒形瓷絕緣子性能及發展

長棒形瓷絕緣子是線路中用于懸掛或拉緊式的絕緣子，它由兩端部裝有外金屬附件并帶有多層傘裙的實芯瓷絕緣件用鉛銻合金澆鑄構成[5]。由于其由瓷材料構成，因此具有良好的抗張應力和抗老化性能；由于其為A型結構，產品無擊穿，沒有劣化絕緣子，因此線路無需檢測零值，且線路結點少，安裝簡易，運行維護方便，維護成本較低；此外，該絕緣子的自潔性強，防污性能好，且機械性能穩定。

20世紀30年代德國最早使用長棒形瓷絕緣子，以后在瑞典等歐洲各國推廣使用，并取得了豐富的運行經驗，1957年以來德國就采用了超聲波探傷試驗以提出產品中存在的任何缺陷；1972年以后使用鉛銻合金代替水泥膠合劑，解除了膠合劑在使用多年后容易膨脹產生的老化性；1973年開始，德國研制了氧化鋁質瓷質配方代替傳統的硅質瓷，機械電氣性能顯著提高。近幾十年來，德國、日本等國家均從外絕緣子結構、爬電比距、大小傘盤徑和傘面傾角上進行了改性。近年來，我國也開始了長棒形瓷絕緣子的研究和使用，由于我國環境污染嚴重，電壓等級越高污染越明顯。因此，在特高壓輸電中，抗污閃能力已成為選擇絕緣子的重要指標。

5 絕緣子主要分支的演進過程

羅森塔爾是德國有名的瓷器品牌，其在1977年公開的專利文獻DE 2650363 A1（參見圖2）中提出了一種戶外高電壓合成絕緣子。日本礙子柱式會社是世界最大空心復合絕緣子套管的制造者兼頭號陶瓷/復合絕緣子制造商。日本礙子開發生產擁有世界最高強度的UHV送電用絕緣子并使用了世界最大級變電用絕緣子套管，其中JPH09231845A（參見圖3）就是該公司的一個關于絕緣子套管的重要專利，其研發的陶瓷絕緣子在特高壓輸電網中具有較強的機械負荷力。江蘇神馬電力股份有限公司依靠自主技術創造新研發出技術填補國際空白的輸變電空心復合絕緣子、支柱復合絕緣子、復合絕緣子套管等，專利CN102254645A（參見圖4）就是該公司在空心復合絕緣子方面的一個重要專利。

6 結束語

本文結合線路絕緣子專利申請趨勢梳理了絕緣子材料、復合絕緣子發展兩個主要技術分支的發展情況，并對絕緣子領域的重要專利進行分析，且隨著科技的進步，相信我國在線路絕緣子方面將取得更大的進步。

參考文獻：

[1]張銳.輸電線路絕緣子行業發展和技術綜述[J].電力技術，2009（2）.

[2]張銳.我國復合絕緣子關鍵制造技術的發展與展望[J].高電壓技術，2007（33）.

[3]林鳳羽.送電線路絕緣子性能綜述[J].山東電力技術，1997（2）.

[4]姚君瑞.我國絕緣子避雷器行業發展現狀綜述[J].電工技術雜志，2003（6）.

[5]袁兆祥.長棒形瓷絕緣子的特性及其應用前景[J].江蘇電機工程，2005（24）.