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--公司新闻  
复合绝缘子

    复合绝缘子又称合成绝缘子、非瓷绝缘子、聚合物绝缘子、橡胶绝缘子等,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。其中伞裙护套一般是由有机合成材料制成,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和碳素结构钢。复合绝缘子的这种结构将机械强度与外绝缘性能分开,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。作为绝缘子结构的一部分,金具主要起传递机械应力与连接固定的作用。

    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多年的历史。随着电压等级的提高,绝缘子所受的机电负荷的加重,以及大气污染的加剧,瓷绝缘子在使用中暴露出性能上固有的缺陷。复合绝缘子的使用弥补了瓷绝缘子的缺陷与弱电。

    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,易于加工成复杂的绝缘结构。但由于其耐老化性能、耐漏电起痕及耐电蚀损性能差,不能用于户外。20世纪50年代出现了性能更好的脂环族环氧树脂绝缘子,60年代初期,已有少量此类绝缘子运行于400kV输电线路以及500kV电站。60年代末至70年代初,欧洲及美国开始制造用于输电线路的聚合物绝缘子。在众多的聚合物材料中,高温硫化硅橡胶材料在耐老化、耐恶劣环境条件等方面明显优于乙丙橡胶等其他材料,得到了更为广泛的应用。

    我国电力系统用复合绝缘子的研究始于20世纪80年代初。清华大学、武汉大学、华东电力试验研究院、西安电瓷研究所等单位经过“七五”期间的艰苦攻关,研制出110~500kV系列的帮型悬式硅橡胶复合绝缘子,并通过了IEC1109标准的全部试验项目。由于吸取了电气化铁道复合绝缘子的经验,一开始就采用了硅橡胶与乙丙橡胶作为伞裙材料。又由于乙丙橡胶绝缘子的几起试运行事故,最后伞裙材料只剩下硅橡胶一种,这种状况一直持续至今。

    我国电力部门及生产厂家在多年的悬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异外的其他诸多优点,如重量轻、体积小、不易破碎、运输安装方便、生产工艺简单、废品率低、生产能耗低、生产过程对环境污染小等。在野外施工及运行维护时,电力部门对复合绝缘子的优点则有更深刻的认识,从而不断扩大了硅橡胶复合绝缘子的应用范围,在不少轻污秽区或清洁区也开始推广使用复合绝缘子

    与传统的瓷绝缘子和玻璃绝缘子相比较,复合绝缘子的优点归纳起来,包括以下几个方面:

   (1)强度高,重量轻。复合绝缘子的强度重量比很高,即比强度很高。其高机械强度源于玻璃钢芯棒优异的机械性能,目前被大量采用的玻璃钢引拔棒的拉伸强度可达1000MPa以上,而芯棒密度仅为2g/cm³左右,因此其比强度很高,约为优质碳素钢的5~10倍。同时作为伞裙材料的硅橡胶密度一般也不到2g/cm³,因此复合绝缘子整体的重量很轻。相比之下,钢化玻璃及瓷的抗拉强度仅为90MPa和40MPa。在相同电压等级下,复合绝缘子的重量仅为瓷绝缘子的1/7~1/10.

   (2)湿闪污闪电压高。有机复合材料低能表面的憎水性是复合绝缘子优异耐湿污性能的主要原因。在大雾、小雨、露、溶冰等恶劣气象条件下,复合绝缘子表面形成分离的水珠而不是连续的水膜,污层电导很低,因此泄露电流也很小,不易发生强烈的局部电弧,局部电弧也难以进一步发展导致外绝缘闪络。运行一段时间,复合绝缘子表面积污后,憎水性可以迁移到污层表面的特性为硅橡胶材料所独有,在相同污秽度下,其污闪电压可以达到相同泄露距离瓷绝缘子的两倍以上。

    普通棒形悬式复合绝缘子的等效直径远小于普通瓷悬式绝缘子及支柱绝缘子,这也是其耐污性能优异的重要原因。在不利的条件下,憎水性可能因电气、环境等应力的影响而下降或丧失,但其等效直径不会变粗,所以污闪电压仍将保持较高的水平。

   (3)运行维护简便。有机外绝缘优异的耐污闪性能提高了电力系统运行的可靠性,在污秽地区无须像瓷及玻璃绝缘子一样定期清扫,也不存在普通悬式瓷绝缘子零值检测问题,大大降低了污秽地区绝缘子的运行维护费用。

   (4)不易破碎,防止意外事故。复合绝缘子耐冲击能力强,大大减少了安装、运输过程中造成的意外破损,并能有效防止枪击等人为因素的破坏。据文献报道,在美国、拉美等地区,复合绝缘子能够明显降低人为破坏率是它们被选用的重要原因。

    这些优点已经为各国的运行经验所证明。尽管复合绝缘子在早期有一些由于材料及制造工艺等原因造成的事故,并且现在依然还有一些问题需要解决,但是现在复合绝缘子的设计与制造技术已经达到了成熟的阶段,可以进行大规模的工业生产并大量投入商业运行。根据国际大电网会议绝缘子工作组2000年的估计,至2000年全球复合绝缘子的总量已达350万支,广泛用于交流110kV以上的各个电压等级。对70多家公司进行调查的结果显示:他们中间有54%的公司选用复合绝缘子用在污秽地区;有47%的公司选用复合绝缘子是因其在安装和运输中的优越性;有35%的公司从经济方面考虑选用复合绝缘子。

 

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