绝缘子目前现状及未来趋势

1、.绝缘子目前现状及未来趋势目录一、绝缘子目前现状2(一)各类绝缘子主要特点及现状21、陶瓷绝缘子22、玻璃绝缘子33、复合绝缘子3（二）绝缘子运行状况41、劣化老化问题42、使用寿命问题53、绝缘子检测问题54、机电破坏强度问题6二、绝缘子未来趋势7（一）玻璃绝缘子未来趋势7（二）陶瓷绝缘子未来趋势7（三）复合绝缘子未来趋势7一、绝缘子目前现状我国电网正处于快速、健康、持续发展的新时期。以三峡电网为中心，电网互联，形成全国统一大电网的局面将很快形成。截至2003年底，我国66 kV及以上的输电线路总长度约为38.6万km。其中110 kV(包括66 kV)输电线路长度为19.4万km，220

2、kV输电线路为13.6万km，330 kV输电线路为1.3万km，500 kV输电线路为3.9万km，500 kV直流输电线路为0.35万km。投入运行的绝缘子总数约为5 700万片。在输电线路上采用的绝缘子按结构形式分有盘型悬式和棒型悬式二大类，而按电介质材料分类，有瓷、玻璃、有机合成绝缘子3种类型。在长期的运行中，绝缘子会受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高湿、温差等环境因素的影响，在电气上要承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用，在机械上要承受长期工作荷载、综合荷载、导线舞动等机械力的作用，综合分析3种类型绝缘子的运行性能及特点，研讨绝缘子在运行中出现的问题及解决措施，对于提高线路的运行

3、可靠性，是很有必要的。(一)各类绝缘子主要特点及现状1、陶瓷绝缘子陶瓷绝缘子制造工艺成熟，运行可靠性较高，但较容易发生雷害等不明原因的闪络。目前陶瓷绝缘子在电网中占据较大比例。在陶瓷绝缘子生产企业中，大连电瓷、苏州电瓷、西安电瓷是行业的龙头企业。实力雄厚，国家电网上游产品基本由以上企业所垄断，但是350KV以下产品任然存在巨大的市场空间。2、玻璃绝缘子具有较好的机电性能，其抗拉强度、耐电击穿性能、耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能等都优于瓷绝缘子。且与瓷绝缘子不同，玻璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力，这样就很容易被发现，无需对其进行绝缘测试。自爆率通常在前3年较高，这与瓷绝缘子相反。

4、数十年的运行和试验数据证明，钢化玻璃绝缘子具有长期稳定的机电性能和较长的使用寿命。防污型玻璃绝缘子为取得较大的爬电距离，只有在伞裙下表面增加数个深棱来实现（由于工艺的原因，无法像瓷绝缘子通过双伞或三伞增加爬距）。当用于粉尘污染较严重的地区，因这种钟罩深棱的伞型自洁能力差、清扫不便，下表面结垢严重，造成耐污闪能力大大降低。3、复合绝缘子在电网中得到较多应用，具有重量轻、机械强度高、表面憎水性能强、耐污闪性能好的优点，但是其表面面憎水层老化后容易直接击穿，在高湿度地区不利于运行，所以使用范围受到一定的限制。我国电网于20世纪80年代初开始使用复合绝缘子。在吸取国内外经验教训的基础上，我国电力行业从

5、一开始就针对高温硫化硅橡胶复合绝缘子进行了开发与研制。复合绝缘子在全国电网主网中的分布情况见图1，其中 92%主要集中在国网公司所属的华北、华东和华中电网，这些地区是我国电网污闪 (包括大面积污闪)的频发地区。 南方电网有限公司复合绝缘子的使用绝大部分集中在广东电网，广东电网的污闪频发地区主要集中在珠江三角洲。图1 全国电网中复合绝缘子使用总量的分布经过了20a的复合绝缘子生产与应用，国内已出现了一批优秀的复合绝缘子生产厂家，其产品已广泛应用于国内各种电压等级的交流线路和500kV 直流线路，有些厂家的产品已大量出口。各厂家20012005年超高压线路复合绝缘子供货数量如表1所示，其供货总量已

6、超过21 万支。可见，复合绝缘子在超高压输电线路绝缘子中已经占有很大比例。我国输电线路用绝缘子所采用的瓷、钢化玻璃和复合绝缘子都有相当的份额，大约各占1/3。输电线路用任何一种优质绝缘子都不能说适用于所有自然环境和特性，即对多雷区、重污区、重冰区、潮湿区、风沙区、干旱区均能适用。而应针对不同的自然环境和特点以及输电线路的电压等级和重要程度并根据绝缘子的特性对绝缘子进行选择。输电线路用绝缘子应朝着高可靠性、高污耐压、机电破坏值分散性小的方向发展，伞盘材料配方优良端部金具压接稳定的复合绝缘子、高强度长棒型瓷绝缘子、超防污型盘型悬式瓷绝缘子以及自爆率低的钢化玻璃绝缘子均可在输电线路的安全稳定运行中发

7、挥重要作用。（二）绝缘子运行状况由于瓷、玻璃及复合绝缘子在材料选取、结构设计以及制造工艺等各方面的差异，其运行性能也各不相同。经长期运行，由于外在和内在的各种影响因素作用，会出现影响线路安全运行的各种问题。总结并分析各种绝缘子的运行状况并针对不同问题进行特性比较，择优选取，才能解决运行实践中的突出问题。1、劣化老化问题复合绝缘子的故障率较国产瓷绝缘子的劣化率及玻璃绝缘子的自爆率低，国产瓷绝缘子的年劣化率约为千分之一，玻璃绝缘子的自爆率约为万分之几。目前，从运行情况来看，复合绝缘子的运行可靠性较差、玻璃绝缘子好，但随着运行时间的增长，有机材料的老化劣势将逐步突出。一是伞裙材料的老化将会降低防污性

8、能及电气绝缘性能，二是芯棒多年运行后因芯棒蠕变特性将降低机械强度，并暴露出端部金具连接中的问题。而且，由于国内不少产品是楔接式，在长期的运行中可能出现微量滑移，使密封胶开缝，在金具端部强电场的作用下，导致加速老化。2、使用寿命问题玻璃绝缘子具有零值自爆的特性，自爆原因一是来自制造过程中玻璃中的杂质和结瘤，若杂质和结瘤分布在内张力层时，在产品制成后的一段时间内，部分会发生自爆。所以制造单位在产品制造后应存放一段时间，以便发现制造中存在的质量隐患。若杂质或结瘤分布在外压缩层，在输电线路上运行一段时间后，在遇到强烈的冷热温差和机电负荷作用下，有可能引发玻璃绝缘件自爆。另外，运行中玻璃绝缘子在表面的积

9、污层受潮后，在工频电压作用下会发生局部放电。由局部放电引起的长期发热会导致玻璃件绝缘下降，引起零值自爆。所以在污秽严重地区运行的玻璃绝缘子其自爆率会有所增高。但是，玻璃绝缘子的自爆率不同于瓷绝缘子的劣化率和有机复合绝缘子的老化率。玻璃绝缘子的自爆率属早期暴露，随着运行时间的延长，自爆率呈逐年下降趋势，而瓷绝缘子的劣化率属后期暴露，随着时间延长，在机电联合负荷的作用下，其劣化率会逐渐增加。复合绝缘子由于有机材料本身的老化特性，其老化率及劣化率会随着时间增大，国外一般认为玻璃绝缘子和瓷绝缘子的老化寿命为50年左右，而复合绝缘子的老化寿命不超过25年。3、绝缘子检测问题瓷绝缘子由于瓷件与钢帽、水泥粘

10、合剂之间的温度臌胀系数相差较大，当运行中瓷绝缘子在冷热变化时，瓷件会承受较大的压力和剪应力，导致瓷件开裂，而且瓷绝缘子的瓷件存在剥釉、剥砂、臌胀系数大等问题，受外力作用时，会产生有害应力引起裂纹扩展。瓷绝缘子的劣化表现为头部隐形的“零值”和“低值”，对零值或低值瓷绝缘子，必须登杆进行逐片检测，每年需花费大量的人力和物力。由于检测零值和劣质的准确度不高，即使每年检测一次，也会有相当数量的漏检低值绝缘子仍在线路上运行，导致线路的绝缘水平降低，使线路存在着因雷击、污秽闪络引起掉串的隐患。玻璃绝缘子有缺陷时伞裙会自爆，只要坚持周期性的巡检，就能及时发现和更换。复合绝缘子的在线检测在目前还缺乏适当的检测

11、装置及方法，在国内外都是一个正在研究的课题。由于复合绝缘子是棒型结构，一旦失效，对线路的影响将大于由多个绝缘子组成的绝缘子串。4、机电破坏强度问题机电破坏负荷试验是检测绝缘子运行特性的一项重要指标。机电破坏负荷试验结果差的产品，随着运行时间的增长，其机械强度会呈现逐渐降低的趋势。对在线路上运行年限不同的瓷绝缘子、玻璃绝缘子进行机电性能对比试验，发现部分瓷绝缘子在运行1525年后，试验值已低于出厂试验标准值，不合格率随运行年限增加。而玻璃绝缘子的稳定性和分散性要好于瓷绝缘子。对瓷和玻璃绝缘子进行高频振动疲劳试验，试验结果表明振后玻璃绝缘子的机电强度变化不大，而振后瓷绝缘子的机电强度明显下降。这一

12、方面是因为国产瓷绝缘子厂家较多，由于材质及制造工艺等方面的因素，造成产品质量分散性大。另一方面，由于瓷质绕结体是不均匀材料，在长期的运行过程中，受各种机械冲击力、振动力的作用，可能对瓷体造成损失，导致机械性能下降。从目前国内外瓷绝缘子运行记录来看，国产瓷绝缘子水平与国际水平尚存较大差距。复合绝缘子在运行若干年后取下进行机械强度试验，发现存在程度不同的机械强度下降问题。有的是芯棒在额定机械负荷下出现滑移，有的是芯棒从端部金具中脱出，有的是出现断裂。分析其原因：一是由于端部连接的结构和工艺存在问题；二是由于芯棒蠕变特性及材料老化问题。在长期的运行中，由于受大气环境、电场、机械力等因素的联合作用，芯

13、棒中的玻璃纤维会产生机械疲劳，环氧树脂材料会老化，端部金具和芯棒连接配合亦会出现松动，因此，生产单位应在金属端头与芯棒的连接工艺上严格把好质量关。同时对于运行中复合绝缘子的机械强度应采取定期监测措施，结合运行年限的长短，比较机械强度的下降速率，防患于未然。另外，国内外复合绝缘子在运行过程中已发生多起脆断事故，脆断通常发生在绝缘子导线端的金具连接处附近，产生脆断的原因是由于水介质中的酸长期缓慢腐蚀芯棒截面造成的。当芯棒剩余截面无法承受外部机械负荷时则出现断裂。要防止复合绝缘子在运行中脆断一是要提高端头密封质量，防止出现缝隙；二是要防止硅橡胶护套出现局部缺陷和表面损伤；三是要改善端部电场的分布。事

14、实上，凡是发生脆断的复合绝缘子大多是在制造过程中存在缺陷或在运输、安装、运行中护套材料受到损伤的绝缘子。因此，在投入运行前应对绝缘子进行仔细检查，将存有缺陷的绝缘子在投入电网运行前予以剔除。二、绝缘子未来趋势（一）玻璃绝缘子未来趋势我国输电线路用绝缘子所采用的瓷、钢化玻璃和复合绝缘子都有相当的份额，大约各占1/3。输电线路用任何一种优质绝缘子都不能说适用于所有自然环境和特性，即对多雷区、重污区、重冰区、潮湿区、风沙区、干旱区均能适用。而应针对不同的自然环境和特点以及输电线路的电压等级和重要程度并根据绝缘子的特性对绝缘子进行选择。输电线路用绝缘子应朝着高可靠性、高污耐压、机电破坏值分散性小的方向

15、发展，伞盘材料配方优良端部金具压接稳定的复合绝缘子、高强度长棒型瓷绝缘子、超防污型盘型悬式瓷绝缘子以及自爆率低的钢化玻璃绝缘子均可在输电线路的安全稳定运行中发挥重要作用。（二）陶瓷绝缘子未来趋势中国电力发展长期存在“重发、轻供、不管用”的问题，输配电建设严重滞后于电源建设，城乡配电网建设滞后于主网建设，负荷中心受端电网建设滞后于送端电网建设。厂网分开后，电网建设速度虽然加快，但相当长时间内仍存在不出的“卡脖子”等现象。因此，随着4万亿元投资的逐步落实，城乡、农村电网改造工作将会成为中国电网建设的主要任务，这也为陶瓷绝缘子产品提供了市场空间。（三）复合绝缘子未来趋势从国内已运行线路的运行经验来看

16、，复合绝缘子在遏制电网污闪以及降低线路维护成本方面起到了很大作用。虽然复合绝缘子在运行中也出现了各种问题，但随着生产技术和检测技术的不断完善，这些问题都会逐步得到解决，复合绝缘子的可靠性也会越来越高。 在目前的500 kV线路设计中， 中等及以上污秽地区均推荐使用复合绝缘子。在1 000 kV线路设计中，清洁区的瓷绝缘子串长在 910m左右，污秽区串长可达 17m以上。如果采用多串并联方式，则串长和重量都会增加，这无疑会增加线路建设成本。而在重污秽和高海拔地区，不论从技术还是经济方面来看，复合绝缘子都要远远优于瓷或玻璃绝缘子。1 000 kV复合绝缘子的串长在 10m以下时不但可以有效遏制污闪的