复合绝缘子及其应用

PAGEPAGE1复合绝缘子及其应用为了提高绝缘子的机械强度绝缘强度和耐污闪性能提高生产效率和降低本钱克服电瓷和玻璃绝缘子固有的缺点适应电力系统的进展世界各国均着手研制以高分子有机材料基材料的复合绝缘子用来代替传统的电瓷和玻璃绝子自19世纪末出现高压输电线路以来瓷绝缘子用于高压外绝缘领域已有100连年历史随着电压品级的提高绝缘子所受的机点负荷的加重和大气污染的加重瓷绝缘子在利用中暴露出性能上的缺点复合绝缘子的利用弥补了瓷绝缘子的缺点与弱点。早在20世纪40年代中期双酚环氧树脂绝缘子就开始用于户内绝缘这种绝缘子重量轻耐冲击能力强易于加工成复合的绝缘结构但由于其耐老化性20世纪50好的脂环族树脂绝缘子，60年代初，已有少量此类绝缘子运行于400kV输电线路和500kV电站60末70合物绝缘子早众多的聚合物中高温硫化硅橡胶在耐老化耐恶劣环境方面优于乙丙橡胶等其他材料，取得了更为普遍的应用。随着时期的进展复合绝缘子不断取得改良和改善针对初期复合绝缘子运行中所暴露的问题除改善了伞裙的配方外还增加了芯棒的机械强度和耐水解的性能改良了粘接剂的材质和复合绝缘子两头的金具的密封结构和金具卡结构，从而使复合绝缘子的整体性能取得了改善。我国电力部门及生产厂家在连年的悬挂式复合绝缘子应用与制造的经验中，也逐渐体会到复合绝缘子除耐污性能优良外的其他诸多长处如重量轻体积小环境污染小等在野外施工及运行保护时电力部门对复合绝缘子的长处则有深刻的熟悉从而不断扩大了硅橡胶绝缘子的应用范围在很多轻污秽区或清公司也开始推行利用复合绝缘子。（compositeinsulator（hosingandshedFRPcore（end-fittin机合成材料制成如乙丙橡胶高温硫化硅橡胶等FRP芯棒一般是玻璃纤维做作增强材料还氧树脂做基体的玻璃符合材料端部金具一般是外表镀有热锌铝的碳素钢或碳素结构钢。初期的复合绝缘子芯棒与伞裙的连接方式是利用伞裙套内径与芯棒外径的负公差夸张套筒将单个伞裙逐个挤套在芯棒上芯棒与散套界面用介电类粘接剂密封粘接由此形成初期的复合绝缘子生产工艺第二带复合绝缘子为了保护芯棒免受外界潮湿大气的侵蚀开始先在芯棒上包一层弹性材料护套再用介电类粘接剂将伞裙护套粘接在护套上第三带工艺生产的复合绝缘子也有很多采用护套保护芯棒的方式，可是护套是由挤包机直接挤出包裹在芯棒上的。芯棒受力的合理与否对绝缘子的机械寿命影响甚大因此端部结构的合设计与安装是关系复合绝缘子机械性能的关键复合绝缘子的端部连接部份为的内外锲式的传统连接工艺代之以机械挤压极粘接剂连接而国内目前情是以上四种工艺并存。复合绝缘子按照利用特点不同其端部金具的结构也不同国内用于输电线路的合成绝缘子多数采用"球头-碗头"的结构型式。金属端头的设计除知足抗张强度知足要求与芯棒靠得住连接之外还需要知足在高电压下应用的特殊要求复合绝缘子一般都制成棒形自身电容小因此绝缘子表面的电压散布很不均匀。如此，在正常工作时，产生的电晕将带来危害，因此需要采用均压办法另外合成绝缘材料不能耐受几十千安电流的电弧在短路故障时会使靠近导线和杆塔处的伞盘烧毁因此需要采用引弧办法国内外普遍采用加装均压环的方式来均匀端部电场，减弱电晕，引开故障电弧。复合绝缘子的均压环是复合绝缘子的一个组成部份其作用是控制绝缘内部电场强度避免内部局部放电减小外部专门是金属连接部件表面的局小靠近端部表面的局部电场强度提高其抗污闪性能为了完成不同的作用压环的设计能够是不同的，目前尚未统一的标准。复合绝缘子是需要长期运行的外绝缘器件设计要求其利用寿命一般至少30~50荷是拉伸载荷因此对长期机械性能的研究主如果拉伸性能的研究复合绝缘子长期拉伸性能的一个最大特点是当载荷超过强度极限时强度随时刻推移而降即具有强度蠕变的特性为了保证绝缘子在长期运行后的强度仍能知足运行线路的负荷要求必需对绝缘子强度蠕变特性进行充分的研究以保证绝缘子的长期安全运行。国际上曾对复合绝缘子进行长期实验，并在IEC61109内JB5892只是引用了IEC61109没有自己的长期实验数据国内占主导地位的内锲模式绝缘子和新型压接式绝子的长期蠕变特性到底如何，对IEC61109主要的研究内容。有机复合绝缘子的机械强度受到三个方面因素的影响即金具强度芯棒强度和连接结构的强度目前国内外生产的复合绝缘子金具与芯棒的连接形式多种多样，其中主要的有锲接式接头结构（包括内锲式、外锲式和内外锲结结合式和压接式接头结构国内挂网运行的外锲式复合绝缘子数量比较少挂网运行中的主如果内锲式复合绝缘子在保证生产工艺的基础上生产出来的内锲式复合绝缘子在挂网运行中表现出了良好的性能在国内电网中取得大规模的利用利用量增加十分迅速其中运行时刻最长的已达十几年了通过如此长时刻的运行后绝缘子此后继续运行的安全性是用户紧密关注的问题压接式复合绝缘子的生产工艺决定了在其生产进程中不会对芯棒造成损坏在实验室中表现出良好的机械性能目前挂网运行的实际情形也证明了压接式接头结构工艺的优势运行中表现出良好的机械特性但国内压接式结构绝缘子挂网运行时刻比较短运行经验还很欠缺。虽然压接式复合绝缘子在国际上的利用已经有相当长的时刻有很丰硕的行经验可是在国内的使历时刻还比较短没偶什么运行经验对其长期性能的了解几乎是一片空白另一方面在这很短的利用期间内压接式复合绝缘子已经表现出优良的电气和机械性能受到用户和生产厂家的普遍欢迎压接式复合绝缘子的利用量正在迅猛增加对压接式复合绝缘子用户一样关心长期运行性能的稳固性。实验室模拟的内锲式复合绝缘子长期蠕变曲线图如图9-11所示其中最长的实验时刻达630天一样把其中短时耐受破坏的数据点和长期耐受坏的数据点合在一路进行线性模拟取得图中所示的压接式复合绝缘子全程强度强度蠕变曲线斜率为/对数时刻单位此斜率远优于/对数时刻单位的要求。对于老线路改造，咱们建议按以下原则选用复合绝缘子一、尽可能选择结构高度大的复合绝缘子针对结构高度为m及以下的复合绝缘子，发生各类闪络的概率比较高，有些电力部门就提出了增强复合绝缘子高度的要求，山东电力公司于年就下文要求各个电力分公司选用结构高度为1440mm的110kV这几年来，这种绝缘子很少闪络。海拔1000m以上的地域，结构高度还应更长些，高海拔地域，专门是有季节性水源的地域下季是南方的大型候鸟栖息的地方冬季又是西伯利亚来的大型候鸟栖息地利用结构高度为1350mm的复合绝缘子没有有效的防鸟害办法，发"不明原因"二、选择用合理均压环均压环的结构形式超级重要在市场上供给的大多数均压环结构不太合理均压环相对绝缘子的端部金属附件的边缘没有必然的举高均压效果差安装均压环的螺钉没有专门好的屏蔽起始电晕电压很低同时也没有避免反装的办法现场均压环反装的很多，不但均压效果差，而且连接螺钉完全暴露在电场当中，起始电晕电压很低在恶劣气象条件下电晕很严峻所以建议利用对接式合金均压环这种对接式均压环的特性在于均压环是由两个结构形状相同的半圆环薄壳对接组成圆环有比较大的曲率半径和举高使沿绝缘子轴线的电场进一步均匀散布在靠近绝缘子端部附件又有一个圆形电极对于均压环的连接螺钉有专门好的屏蔽作用因此大大提高了绝缘子的起始电晕电压等电气性能同时还有避免反装结构，能确保均压环的正确安装三、不宜选择太大的爬距复合绝缘子的最大优势就是硅橡胶表面有憎水性而且还有专门好的憎水移特性，落在复合绝缘子表面的尘埃，72~96h后，其污秽层也具有专门好的憎水性因此生产了一些爬距比相应瓷和玻璃绝缘子小的复合绝缘子几年来各地瓷和玻璃绝缘子发生大面积闪络事故时在重污秽区的复合绝缘子并无发大规模的闪络事故。的"爬距有效性"电比距能够适当小一点最多与瓷绝缘子相同比瓷绝缘子要求更高是没有必要的，有人提出在不增加结构高度的情形下增加几个伞裙，这并是不最好的选择因为多增加几个伞裙会使伞间距离减小伞间距与伞伸出之比减少爬距的有效性降低污闪有可能不沿伞表面进展而从伞边直接桥接限制了污闪电压的提高，因此，若是要加大爬距，就必需同时增大绝缘子的结构高度。四、复合绝缘子与瓷和玻璃绝缘子的重量问题在老线路改造用复合绝缘子代替瓷和玻璃绝缘子时绝缘子串要加长同时重量又减小了风偏加大了在刮大风时又可能致使绝缘子串高压端对杆塔放"风闪"了"配重均压环"利用的配重锤结合起来配重均压环用铸铁制造110kV重量为27kg左右220kV重量为40kg增加绝缘子串的重量对110kV而言带配重均压环的复合绝缘子串的重量已经大于瓷绝缘子的重量所以如此的绝缘子将比瓷绝缘子串小。五、适应耐张的复合绝