浅议高压架空送电线路绝缘子设计选型

1、浅议高压架空送电线路绝缘子设计选型摘 要：送电线路绝缘子的正确选择和使用，可保 证绝缘子的安全稳定运行，从而减少停电和线路的运行维 护。为此，对送电线路绝缘子的种类及特点进行了分析、介 绍，提出了正确选择和使用绝缘子的建议。中图分类号：s611文献标识码：a1前言近年随着电网发展迅速，35kv以上新建及改造线路工程 增长迅猛。线路使用的绝缘子种类繁多，线路绝缘子性能的 优劣直接影响到送电线路运行的可靠性和经济性。如何科学 合理地选用线路绝缘子成为供电运行部门极其关注的问题， 也是设计、科研部门研究分析的重要课题。2绝缘子作用绝缘子是送电线路绝缘的主体，其作用是悬挂导线并使 导线与杆塔、大地保持

2、绝缘。绝缘子不但要承受工作电压和 过电压作用，同时还要承受导线的垂直荷载、水平荷载和导 线张力。因此，绝缘子必须有良好的绝缘性能和足够的机械 性能。3绝缘子种类送电线路用绝缘子的种类很多，它可以根据绝缘子的结 构型式、绝缘介质、连接方式和承载能力大小分类。按结构 型式分为盘形绝缘子和棒形绝缘子。按绝缘介质分有瓷质绝缘子、玻璃绝缘子、半导体釉和复合绝缘子四种。按连接方 式分有球型和槽型两种。按承载能力大小分为40、60、70、 100、160、210、300、420、550kn等多个等级。每种绝缘子 又有普通型、耐污型、空气动力型和球面型等多种类型。我 国目前在架空送电线路上使用的绝缘子主要有三

3、种，即瓷绝 缘子、钢化玻璃绝缘子和复合绝缘子。3. 1瓷绝缘子悬式瓷绝缘子分为普通型（标准伞形）和防污型（钟罩 形、双伞形及三伞形）。绝缘子用瓷是由石英、长石、粘土 和氧化铝焙烧而成。瓷是一种脆性材料，它的抗压强度比抗 拉强度大得多。瓷件表面通常以瓷釉覆盖，以提高其机械强 度，防水浸润，增加表面光滑度。瓷绝缘子特点是机械性能、 电气性能良好，产品种类齐全，使用范围广。缺点是在污秽 潮湿情况下，绝缘子在工频电压作用时绝缘性能急剧下降， 常产生局部电弧，严重时会发生闪络；绝缘子串或单个绝缘 子的分布电压不均匀，在电场集中的部位常发生电晕，产生 无线电干扰，并容易导致瓷体老化。在我国35220kv送

4、电 线路一般使用的有两种瓷绝缘子，一种是xp-7和xp-10的 普通型，另一种是xwp-7和xwp-10的防污型。从这两种瓷 瓶多年的来运行情况来看，普通型瓷瓶在污秽严重地段远不 能满足重污区污秽等级泄露比距的要求，与双伞防污型瓷瓶 相比较，耐污性能较差。所以劣化绝缘子的检测工作非常重 要，目前系统停电是较难的，即使线路停电，也无足够的时 间和人力进行全线绝缘子的检测工作。3. 2钢化玻璃绝缘子钢化玻璃绝缘子具有与瓷绝缘子同样的环境稳定性，生 产工艺简单，较易实现机械化，生产效率高。玻璃绝缘子主 要成分是由sio2、b203、a1203等酸性氧化物与na20、k20 等碱性氧化物组成，原料为包

5、括这些成分的硅砂、长石、硼 砂、碳酸钙，还有其他许多天然原料和工业药品。在1300°c 以上的高温下熔融成型后进行退火处理，急冷钢化使玻璃表 层得到钢化，经过退火和钢化处理后，玻璃表面形成永久性 的压应力，阻止其表面微裂纹的形成和扩散，使玻璃件机械 强度显著提高。图1：标准型悬式玻璃绝缘子lxy-240钢化玻璃绝缘子的优点是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。其抗拉强度是瓷绝缘子的2倍（瓷 绝缘子为39. 23 mpa,钢化玻璃绝缘子为88. 26 mpa）；耐电 击穿性能是瓷绝缘子的3. 44. 3倍（瓷绝缘子为

6、400kv / cm, 钢化玻璃绝缘子为13501700kv/cm）；耐振动疲劳、耐电 弧烧伤和耐冷热冲击性能均优于瓷绝缘子，而且钢化玻璃的 钢化压应力不随时间延长而降低，尤其在经受导线振动和舞 动等机械负荷冲击之后，仍可保持抗拉强度不衰减，具有长 期稳定的机电性能，即使用寿命长。它的最大优点是具有 “零值自爆”特性，其自我淘汰能力强，不需零值测试，只 要运行人员坚持周期性的巡检，就能及时发现缺陷。其缺点: 一是遇外力破坏时裙件易裂，较瓷绝缘损坏率高，特别是早 期自爆率较高，自爆后的残锤必须尽快更换，否则会因残锤 内部玻璃受潮而烧熔，会发生断串掉线事故；二是不宜在居 民区使用。3. 3复合绝缘

7、子复合绝缘子其主要结构一般由伞裙护套、玻璃钢芯棒和 端部金具三部分组成。其中伞裙护套一般由高温硫化硅橡 胶、乙丙橡胶等有机合成材料制成，芯棒一般是玻璃纤维作 增强材料、环氧树脂作基体的玻璃钢复合材料；端部金具一 般是外表面镀有热镀锌层的碳素铸钢或碳素结构钢。芯棒与 伞裙护套分别承担机械与电气负荷，从而综合了伞裙护套材 料耐大气老化性能优越及芯棒材料拉伸机械性能好的优点。 复合绝缘子的特点是质量轻、体积小，质量只有瓷质或玻璃 钢绝缘子的10%15%,方便安装、更换和运输。复合绝缘 子属于棒形结构，内外极间距离几乎相等，一般不发生内部 绝缘击穿，也不需要零值检测。绝缘子表面具有很强的憎水 性，防污

8、效果好，延长了清扫周期，大大降低了劳动强度。 缺点是投运时间短，使用寿命有待确定，抗弯、抗扭性能差, 承受较大横向压力时，容易发生脆断。图2：棒型悬式复合绝缘子从合成绝缘子运行中发生的事故、故障情况来看，大部 分是雷击闪络，这可通过增加干弧距离来解决。其次是不明 原因的闪络，不明原因的闪络是指闪络发生在系统无任何过 电压的情况下，且发生闪络后的绝缘子送到试验室检验时， 各项试验结果均合格。目前对不明原因的闪络问题尚无统一 的认识，有认为是绝缘子由于污湿原因，其憎水性会暂时消 失也有认为是鸟粪引起的。从事故后果的严重性来看，最严 重的是合成绝缘子的脆断问题，这种现象是由环氧树脂玻璃 纤维芯棒的玻

9、璃纤维受酸性侵蚀引起的，一般在暴露于酸性 环境中的玻璃纤维芯棒承受机械负载时发生。主要是密封层 较薄或破损，水气沿着金具与护套间的缝隙渗入芯棒后，形 成酸性环境，芯棒在此酸性环境和应力的作用下发生脆断。 制造厂和运行部门从多起脆断事故的经验教训中，已认识到 伞裙护套与金具之间可靠密封的重要性。对于复合绝缘子的 难点是解决有机材料在户外条件下的老化、芯棒的脆断和蠕 变。4浙江电网送电线路绝缘子设计选型经验浙江地区35kv以上送电线路，传统瓷绝缘子由于本身 固有缺陷，已基本退出运行，线路上目前大量采用的是钢化 玻璃绝缘子和合成绝缘子。1）在ii级污染以下或丘陵、山地的ii级污区，考虑到 维护的方便

10、和运行的可靠性，具有长期稳定的机电性能和较 长使用寿命的钢化玻璃绝缘子应是首选。合成绝缘子老化和 雷击闪络后的不可恢复破坏易造成机电性能急剧下降以及 芯棒受潮容易发生脆断成为突出矛盾，因此在污秽不太严重 地区，还是尽量避免使用。2）111级及以上污区，线路污闪成为主要矛盾，因此悬 垂绝缘子应主要采用防污性能优越的合成绝缘子。合成绝缘 子遭雷击闪络未被严重烧伤的伞裙大部分还具有憎水性，但 烧伤严重的伞裙其憎水性几乎完全丧失，将不能保证安全运 行。因此，保护伞裙不被严重烧伤是非常必要的。而绝缘子 端部金具一旦烧伤损坏，一方面可能导致密封的损坏，引起 内绝缘下降，另一方面机械强度也可能受到影响，引发掉串 等恶性事故。近年来，由于空气污染程度不断增加，大雾、 阴雨天气相对较多，防止绝缘子污闪成为运行单位最为关注 的突出问题，因此防污性能突出的合成绝缘子使用不断增 加，但合成绝缘子本身易老化造成机械性能下降、有效干弧 距离较同爬距玻璃或瓷绝缘子串较低造成理论耐雷水平较 低等缺陷不可忽视。参考文献：1 张殿生.电力工程高压送电线路设计手册（第二 版）m.北京：中国电力出版社.2003.2 gb 50061-2010. 66kv及以下架空电力线