瓷复合绝缘子在高压输电线路中的应用

瓷复合绝缘子在高压输电线路中的应用

玉占张莹

中国电建集团青海省电力设计院有限公司青海西宁810008

摘要：绝缘子是架空输电线路主要构件之一,主要功能是在各种荷载和一定过电压作用下能支撑导线,并将带电部分与大地绝缘。随着高压架空输电线路的大规模建设,对绝缘子的需求量越来越大,要求也越来越高。绝缘子性能达不到要求、老化或损坏极易造成架空线路运行中出现闪络、掉线、爆炸、漏电等事故。目前，我国大多数地区在输电线路上使用了瓷复合绝缘子，从而得出瓷复合绝缘子之所以受到广泛用途。

关键词：瓷复合绝缘子；高压输电；输电线路；应用

当前，我国电网建设呈现出高压、特高压直流输电建设趋势。与普通输电线路相比，高压、特高压直流输电线路建设具有内容复杂、危险性高、距离远等特点，要求必须做好线路的保护工作。很多地区在输电线路上已经采用了瓷复合绝缘子，而减少了传统的瓷、玻璃或者复合绝缘子的应用。瓷复合绝缘子综合了盘型玻璃、瓷绝缘子以及复合绝缘子等绝缘子的优点。瓷复合绝缘子不管是在机械强度还是在防污性能上都有很大的改进。该产品被研制出来以后，大大改善了我国防污闪工作的正常进行，对我国整个电力发展来说都具有重要的意义。

一、瓷复合绝缘子的优点

瓷复合绝缘子近年在输电线路中已广泛使用，同时在污染严重的一些焦炭、水泥、钢铁厂也有使用，设备可靠性和抗污闪能力得到了检验。而目前发电厂尚未有瓷复合绝缘子的使用运行经验。瓷复合绝缘子汲取了瓷、玻璃绝缘子和硅橡胶绝缘子的优点，端部连接金具与瓷芯盘牢固胶装结构，保持了原瓷绝缘子的稳定可靠的机械拉伸强度。在瓷芯盘表面注射模压成型硅橡胶复合伞裙，又使其具备了憎水性好、抗老化性能好、耐电蚀能力强、防污闪、质量轻等一系列优于瓷、玻璃绝缘子的特点，解决了高压线路中耐张绝缘子串不能使用复合绝缘子的现状。该产品端部连接金具与相同规格的盘形悬式瓷、玻璃绝缘子一致，可以互换。对于玻璃绝缘子和瓷质来讲，其在使用当中有一个非常严重的缺陷，假如碰到了外力的冲击或者是特定的情况，使绝缘子出现了“零值”的时候，就会出现破损的情况。而瓷复合绝缘子，因为运用包裹的材料是硅橡胶复合的外套，所以可以抵抗一定的冲击，这样在空冷岛下使用瓷复合绝缘子还减少了上方空冷岛异物掉落砸伤绝缘子的风险。

二、输电线路对绝缘子技术要求

根据绝缘子的功能和使用条件,绝缘子要满足机械荷载及电气强度的要求,绝缘子的电气性能是指在一定的过电压工频电压、操作过电压、雷电过电压下不被击穿,确保输电线路的安全运行。因此,对绝缘子提出了绝缘强度和电气性能的要求。绝缘强度是指绝缘结构和绝缘材料在电场作用下不被击穿的承受能力。

1、工频电压。工频电压是电力系统正常运行时导线对地的最高电压。如果输电线路的外绝缘设计决定于操作过电压或雷电过电压,即使潮湿状况下的清洁绝缘子也能承受2倍以上工频电压。我们关心的是在潮湿天气如露、雾、毛毛雨污秽绝缘子在工频电压下的电气绝缘强度。在工频电压下的电气绝缘强度往往用绝缘子的泄漏距离或泄漏比距表征。在工频电压下绝缘子首先应满足一定的泄漏距离或泄漏比距的要求。绝缘子的泄漏距离是指在正常工作电压下在导电部分之间沿绝缘体表面的最短距离。在交流线路中,绝缘子串的电压分布是否均匀取决于绝缘子串的主电容,具有较大主电容的绝缘子有利于降低导线侧和接地侧附近绝缘子电压,降低无线电干扰及电晕损耗,同时提高绝缘子成串散落电压,延长绝缘子使用寿命。电力科学研究院高压研究所曾对瓷质和玻璃绝缘子的主电容和分布电压进行测试,证明玻璃绝缘子的主电容和分布电压均大于瓷质绝缘子。成串的玻璃绝缘子电压分布比较均匀,因此,玻璃绝缘子比瓷质绝缘子更具有优越性。直流输电线路的电压分布取决于绝缘子的电阻值,因此,作为电介质材料的瓷和玻璃的配方中应提高其电阻值,以满足直流输电的要求。

2、操作过电压。操作过电压是由于设备操作等原因引起持续时间很短的过电压。通常合闸后0.1min内出现的电压升高叫作操作过电压。330kV以下线路用工频耐受电压或干湿闪络电压表示;超高压系统用干、湿冲击耐受电压或干、湿操作冲击闪络电压来表示。在操作过电压下绝缘子因淋水使耐压水平降低,因此在操作过电压时淋水时的电压应特别注意。

3、雷电过电压。雷电过电压是由雷击引起的过电压。发生雷电过电压时污秽淋水对绝缘子没有影响,因此,干燥时电压特性受到重视。雷电过电压作用下的电气性能用雷电冲击耐受电压或闪络电压表示。为保证可击穿型绝缘子在运行中遭受各种过电压时不击穿,必须使绝缘子的泄漏距离、1min工频耐受电压、干湿耐受电压或干湿闪络电压及冲击闪络电压均应满足在相应过电压作用下的电气性能要求。

三、瓷复合绝缘子在特高压输电线路中的应用

1、特高压输电线路发展状态。±800kv特高压直流输电工程的建成运行标志着我国现代电网建设的高压、特高压方向已显现出来。特高压输电线路的建设在扩大电网运营规模、提高电网输电能力，满足社会用电需求中发挥了极其巨大的作用，但其在各个方面都提出了比普通线路更高的要求，包括外线路绝缘水平、电力工程技术，线路保护措等。若特高压输电线路外绝缘水平不高，保护措施不到位，势必会增加线路污闪、过电压、击穿等故障可能性。因而将瓷复合绝缘子应用到特高压输电线路中是非常必要的，也是现代各种电压等级电网建设的必要环节之一。

2、瓷复合绝缘子在特高压输电线路中的应用前景。瓷复合绝缘子在特高压输电线路中的应用，事实上目前已有一些实际应用案例，如±500kv高压输电线路、±800kv特高压直流输电工程等。实践应用表明，瓷复合绝缘子在特高压直流输电线路中的应用，可以有效减少线路污闪等故障的发生，提高线路运行稳定性，减少维护成本投入，增加电网运行经济效益。与瓷绝缘子、玻璃绝缘子相比，复合绝缘子是高压、特高压输电线路推荐使用的绝缘子，无论是从经济角度还是技术层面考虑，瓷复合绝缘子都表现出相对明显的优势。对1000kv特高压输电线路，采用串长10m以下的瓷复合绝缘子，尤其是耐张串上必须要安装瓷复合绝缘子，试验实践效果表明其可以有效降低铁塔载荷，有效遏制线路污闪现象的发生。即瓷复合绝缘子在特高压输电线路中的应用可以有效缓解由瓷绝缘子、玻璃绝缘子所带来的成本高、维护要求高和污闪故障率高问题。有关专家认为，未来特高压输电线路将有可能全部采用复合绝缘子，反映出了瓷复合绝缘子在特高压输电线路、在未来输电线路中的良好应用前景和广阔的发展空间。

综上，瓷复合绝缘子在我国使用现状充分体现出了瓷复合绝缘子在电网建设运行中的重要作用与地位。而特高压输电线路导线截面大、杆塔外负荷使用条件高等特点既体现出了瓷复合绝缘子应用的必要性与巨大应用前景，同时也对瓷复合绝缘子提出了较高要求。重污秽地区、高海拔地区、雷害频发等特殊地区对绝缘子有更高的技术的要求,出厂前要对其进行严格的外表检查、型式试验和批量抽检,出厂后要根据需要做一些必要的试验。因此，瓷复合绝缘子性能及其应用还需继续不断的优化。

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