聚酰亚胺绝缘子在中短波天馈线中的应用

聚酰亚胺绝缘子在中短波天馈线中的应用

陈悦

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摘要：本文主要介绍聚酰亚胺作为一种新型绝缘子材料应用于中短波天馈线中，显著提高了中短波天馈线的稳定性，为中短波台站的安全播出工作奠定良好基础。

关键词：聚酰亚胺；绝缘子；中短波天馈线；安全播出

目前在中短波天馈线系统中使用高频陶瓷材料作为绝缘材料，主要用在天线振子、馈线等与其他金属材料连接处或馈线间起绝缘作用的。结合新材料的应用，将聚酰亚胺作为绝缘材料应用到中短波天馈线中，显著改善绝缘子性能，提高了中短波天馈线系统的稳定性。

1 聚酰亚胺绝缘子的优点

聚酰亚胺是一种综合性能极佳的有机高分子材料，耐高温达 400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点，高绝缘性能，103 赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007。电气性能符合绝缘子材料的要求。虽然聚酰亚胺在紫外线照射情况下，老化快，且老化后容易断裂。但我们采取增加外保护层的方式解决了这个问题，通过多种材料尝试，我们采用抗紫外线性能好硅胶作为聚酰亚胺的外层保护膜，圆满解决了抗老化问题。

广播天馈线用绝缘子需要具备以下要求：耐高频电磁波、耐高电压；体积小、重量轻；机械强度高、不易破碎；易于安装运输、抗震性能良好；耐污性能高、运行维护方便等。

聚酰亚胺绝缘子均满足上述要求，经第三方检测机构检测，其介电常数（20℃）、介质损耗因数（20℃和85℃、受潮24小时）、体积电阻率（100℃）、电气强度、抗折强度、破坏拉力等各项指标均符合国家设计指标要求，如表1所示。

与传统绝缘子相比它具有以下特点：

（1）耐污性能优越：由于特种材料具有良好的憎水性，因此污闪电压是其他类型绝缘子的2-3倍，能有效地防止污闪事故发生，不需每年清扫。保障了绝缘子的安全运行。

（2）不可击穿：棒形悬式复合绝缘子为不可击穿型，可免除零值检测工作。

（3）机械拉伸强度高：在第三方单独测试聚酰亚胺抗拉性能中，其抗拉强度是陶瓷材料的5-6倍以上，与金属材料制作成绝缘子后，受限于金属材料其抗拉强度仍为传统绝缘子两倍左右。

（4）运输、安装方便：体积小，重量轻,不易破碎。重量是同电压等级陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子的1/7—1/10。

（5）制作工艺简单，供货周期短：聚酰亚胺属于高分子材料，可机械加工成型，与金属件连接简单、牢固。由于聚酰亚胺易于加工成各种形状、尺寸，可以替换中短波天馈线上各种型号的绝缘子。

2 聚酰亚胺绝缘子的应用情况

在确定了使用聚酰亚胺作为绝缘子的材料之后，我们制作了中短波天馈线中常用的各种类型绝缘子，并在部分无线局所属中短波台站开始实验工作，取得了良好的效果。

首先，为了确保播出安全，在获得无线局试验批复后，首先在中短波馈线上进行试验，主要是考虑，一旦发生问题，可以在最短的时间内恢复原始状态，将安全播出的不利影响降到最低限度之内。我们2016年3月至2016年8月，在北京地区一个短波台站的馈线上进行测试，之后逐步推广到中波馈线测试，馈线类型涉及无线局各种中短波馈线，主要是测试聚酰亚胺绝缘子电气和机械性能。截止目前，绝缘子一直运行稳定，未发生任何损坏现象。

经过近半年的馈线测试之后，我们对各种测试数据进行统计分析，认为可以推广到天线系统中。于是我们在2016年9月，选择无线局所属的两个天气比较极端的台站进行测试，这两个台站所属地区风力较大，传统绝缘子损坏较多，而且气候寒冷、温差大，比较有代表性。我们分别选取了150kw和500kw两种常用的天线进行测试。截至目前天线情况运行良好，这两幅天线未发生因绝缘子损坏而造成的停播事故。由于其良好性能，其中一个台站将其经常出现绝缘子故障的四幅天线的绝缘子全部更换为聚酰亚胺绝缘子。经过五年多的运行，证明聚酰亚胺绝缘子在低温及大风情况下运行稳定，电气和机械性能完全满足天馈线应用要求。

由于无线局所属台站各地气候差异较大，为了证实聚酰亚胺绝缘子的适用性，我们又选择了一个沿海台站和高原台站进行测试，主要测试聚酰亚胺绝缘子耐高温、高湿、高腐蚀、抗紫外线等性能。经测试绝缘子一直运行稳定，部分台站因聚酰亚胺绝缘子的优异性能，特别将易损坏部位的传统绝缘子更换为聚酰亚胺绝缘子，使用情况非常好，显著降低传统绝缘子故障率。在沿海和高原地区的测试，说明聚酰亚胺绝缘子抗腐蚀、抗紫外线和抗老化性能良好。

基于聚酰亚胺绝缘子五年来的优异测试性能，2021年在无线局某新建台站的短波天馈线上全部推广使用聚酰亚胺绝缘子。在这次推广使用中进一步证明了聚酰亚胺绝缘子的优点。在应用传统绝缘子的天馈线系统安装中，在安装过程期间，传统绝缘子极易损坏，甚至发生过天线幕刚刚架设完成，就发现有绝缘子断裂现象，还需要重新维修，因此在使用传统绝缘子进行天馈线安装时，一般需要比实际供货量多至少30%左右才能保证施工正常进行。在此次安装过程中，为发生绝缘子损坏现象，供货只比实际供货量多出不到1%。此外使用传统绝缘子的施工工期受限于绝缘子的供货周期影响较大，而此次由于其易加工的优点，2个月全部到货，提前合同要求2个月，未对施工造成任何影响。该新建台站去年播出，所处地区风力也很大，天馈线运行至今效果良好，为发生任何故障。

经过运行测试证明，新型聚酰亚胺绝缘子，完全适应高原、高温、高湿、高盐、强风、强紫外线、温差大等恶劣自然环境，保证了天馈线系统的安全稳定运行。在应用测试过程中，聚酰亚胺绝缘子性能稳定，没有出现传统陶瓷绝缘子容易出现的故障情况。说明聚酰亚胺绝缘子由于材料的特性，使得加工工艺可以保证产品性能的稳定。从根本上杜绝了传统陶瓷绝缘子由于产品性能差异而出现的极易发生故障的情况。

3 产品应用社会效益

目前，本产品经过测试，达到了良好的社会和经济效益。下面以无线局某台为例进行说明：

该台共有10幅同相水平短波天线。1副短波天线共有64个受力棒形绝缘，10副共计640个。更换新型棒形绝缘前，每年大概要抢修3-5次，最严重一次七幅天线发生棒形绝缘子断裂故障，首先于高空作业、损坏程度和天气等原因，每次抢修时间3-10天不等。

由于需要高空作业，本台不能完成抢修作业，须专业专业人员才能完成抢修工作。抢修一般情况2-3天，其中2019年7月，因天线破损严重，抢修历时12天。每次抢修需8至10人，综合考虑交通、住宿、人员补贴等成本，每次次抢修费用所需大概4万元左右。此外在天馈线恢复之前，故障天线在2-3天内不能进行播音，给台站的安全播出工作也带来隐患。

更换新型绝缘子后，减少抢修次数，每年可节约维护成本约20万元左右。同时，减少因天馈线故障导致的10至15天停播时间。因此使用聚酰亚胺产生较好的经济和社会效益。

4结语

聚酰亚胺绝缘子经过不同环境下的考验运行，运行稳定，很好地保障安全播出工作，同时减少了天馈线维护抢修的工作量，社会效益巨大，为“不间断、高质量、即经济、又安全”提供了强有力的技术保障。

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