摘要：绝缘子在输电线路中是比较容易损坏的元件，一旦有绝缘子元件损坏，就会导致输电线路供电中断或丧失绝缘，甚至会造成电网瓦解，给国民经济造成不可估量的损失。因此，在输电线路上选用哪一类绝缘子，已成为电力设计部门尤为关注的问题。
关键词：输电线路；绝缘子特性
1绝缘子作用及能力介绍
(1)承受导线水平方向的拉力和垂直方向的荷重；
(2)承受综合荷载、长期工作荷载及导线舞动等机械力的作用；
(3)承受强电场、工频电弧电流、雷电冲击电流的作用：
(4)经受污秽、雷击、日晒、雨、冰雪、高温及温差等环境因素的影响：
(5)经受化学物质的腐蚀的作用。因此，要拥有这些作用和能力，绝缘子应当具备多方面的良好性能。
2对绝缘子可靠性评价的几项准则
2.1绝缘子寿命周期
产品在标准规定的使用条件下,能够保持其性能不低于出厂和标准的最低使用年限为“寿命周期”,此项指标不仅反映绝缘子的安全使用期,也能反映输电线路投资的经济性。我国曾先后多次对运行5-30年的玻璃和瓷绝缘子进行机电性能跟踪对比试验。结果表明:玻璃绝缘子的使用寿命取决于金属附件,瓷绝缘子的使用寿命取决于绝缘体。玻璃绝缘子的寿命周期可达40年,而瓷绝缘子除全面采用国外先进制造技术后有可能较大幅度地延长其寿命周期外,其平均寿命周期仅为15-25年,复合绝缘子经历了“三代”的发展。但从迄今世界范围内的试验及运行结果分析来看,其平均寿命周期只有7年。
2.2绝缘子失效率
运行中年失效绝缘子件数与运行绝缘子总件数之比称为年失效率。据国家电力科学院调查统计,国产瓷质绝缘子的失效率一般在0.1%-0.3%之间,国产钢化玻璃绝缘子的失效率一般在0.01%-0.04%之间。对于复合绝缘子,由于复合材料配方和制造工艺还不能安全定型,其失效率很难预测。
2.3绝缘子失效检出率
绝缘子失效后能否检测出来的检出率对线路安全运行的影响是比失效率本身更为重要的因素,检出率取决于绝缘子失效的表现形式和失效的原因。玻璃绝缘子失效的表现形式是“自动破碎”和“零值自破”,这两种表现形式极大的方便电力线路工程线路故障点的查找检修。“自破”不是老化,而是玻璃绝缘子失效的唯一表现形式,所以只需凭借目测就可方便地检测出失效的绝缘子,其失效检出率可达百分之百,瓷绝缘子失效的表现形式为头部隐蔽“零值”或“低值”,复合绝缘子失效的主要表现形式为伞裙蚀损以及隐蔽的复合“界面击穿”,此外,瓷和复合绝缘子失效的原因是材料的老化,而老化程度是时间的函数。老化是隐蔽的,因此给线路巡检与测量故障点带来极大的困难,造成检出率极低,对于复合绝缘子,实际上根本无法检测。
2.4绝缘子可靠性试验
为对绝缘子进行可靠性评价,国内外曾对玻璃绝缘子和瓷绝缘子作过各种方式的加速寿命试验和强制老化试验及耐压试验。如:陡波试验、热机试验、耐电弧强度试验、1500万次低频(18.5HZ)和200万次高频(185-200HZ)振动疲劳试验及内水压试验,都从不同角度得出结论:与玻璃绝缘子相反,绝大多数瓷绝缘子都不能通过这些试验。对于复合绝缘子,可靠性试验则还是一个有待于继续探索的课题。
3输电线路绝缘子性能分析
3.1成分材料及基本性能
架空线路中所用绝缘子，常用的有针式绝缘子、蝶式绝缘子、悬式绝缘子、瓷横担、棒式绝缘子和拉紧绝缘子等。现在常用的绝缘子有：陶瓷绝缘子，玻璃钢绝缘子与合成绝缘子。现对这三种常见的绝缘子的材料进行分析。
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瓷是一种多晶体，是一种非均质的硅酸盐材料。陶瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、抗气候变化的性能、耐热性和组装灵活等优点，被广泛用于各种电压等级的线路。但是此类绝缘也存在弱点， 主要有以下两点：一是瓷为亲水性物质，所以陶瓷绝缘子在潮湿条件下的绝缘性能会急剧下降；
二是陶瓷绝缘子出现损伤时不易被检测出来。玻璃是一种均质的非晶体，也为硅酸盐材料。玻璃绝缘子机械强度相对较高，比瓷要高2-3倍。由于玻璃具有透明性，所以玻璃绝缘子在出现损伤时容易发现，但玻璃也为亲水性物质，因此玻璃绝缘子在潮湿条件下其绝缘性能也会急剧下降。且与瓷绝缘子不同的是，玻璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力，这就使得绝缘子在绝缘性能下降时很容易被发现，无需对其进行绝缘测试。
3.2机械性能
对在线路上运行年限不同的各类常用绝缘子进行机电破坏负荷试验，有以下几点发现：
(1)部分瓷绝缘子在运行l5-20年后，试验值已低于出厂试验标准值，且不合格率随着运行年限的加长而增加。进行高频振动疲劳试验后，瓷绝缘子的机电强度明显下降。
(2)玻璃绝缘子的稳定性和分散性要优于瓷绝缘子，且进行高频振动疲劳试验后，玻璃绝缘子的机电强度没有很大的变化。
(3)复合绝缘子的耐机电破坏负荷强度相对较大，但在运行若干年后取下进行机械强度试验，发现其机械强度也存在一定程度的下降。
3.3雷击闪络性能
绝缘子发生雷击闪络有以下两种情况：
(1)反击：如果雷电直接击中杆塔或避雷线，会引起线路绝缘上的过电压，这种瞬时高压一旦超过绝缘子串的冲击放电电压，绝缘子就会发生闪络
(2)绕击：在架空电力线上方虽然有接地的避雷线，但雷电有时仍绕过它直接冲击到导线上去，即绕击，发生绕击时雷电将在线路上产生数十万伏雷电过电压，如果该过电压超过线路绝缘子串的冲击闪络电压，即绝缘子串将发生闪络而引起线路跳闸。
3.4污闪性能
污秽绝缘子的闪络电压要比干燥洁净绝缘子和干净湿润绝缘子的闪络电压，所以输电线路的绝缘子要具备一定的防污闪性能。通过人工和自然污秽试验，玻璃绝缘子的污闪电压比瓷绝缘子高，而在同样的爬距及污秽条件下，复合绝缘子防污闪能力明显高于瓷绝缘子和玻璃绝缘子。
3.5劣化性能
对于输电线路绝缘子的选择，必须考虑绝缘子的劣化问题。根据目前的运行经验，瓷绝缘子的劣化表现为头部隐形的“零值”和“低值”。对于零值或低值瓷绝缘子，必须登杆逐片进行检测，每年都需花费大量的人力和物力，而且检测的准确度在很大程度上受到作业人员的经验、大气湿度、人工调整火花问隙距离等因素的影响。另一方面，瓷绝缘子的劣化率属后期暴露，在机电负荷的作用下，其劣化率会随着运行时间的增加逐渐增加。
3.6抗老化率
随着运行年限的增加，不同类型的绝缘子在一定程度上都存在老化闯题。瓷绝缘子抗老化能力较强，但随着运行时间的增长，老化也日趋严重；玻璃绝缘予的电气强度一般在整个运行期间保持不变，其老化过程相对最慢；合成绝缘子是有机材料制成的，其老化速度比瓷、玻璃等无机材料要快得多。绝缘子的老化会造成其多方面性能的降低，因此在绝缘子的选择及维护上要对老化问题加以考虑。
结语
输电线路所采用绝缘子的型式及绝缘配置,对线路的安全运行有很大的影响。绝缘子是架空送电线路重要的组成元件,若绝缘子的选型和绝缘配置不当, 一方面会带来电网安全运行的不安全因素,另一方面使线路运行单位减人增效的要求难以落实。一条高压输电线路钻山越岭,经过各种地形,将会遇到不同的污染源,随着经济的发展,交通运输、水泥造纸等污染行业在快速发展。绝缘子种类的选择和绝缘配备恰当与否,对线路的安全运行管理至关重要。
参考文献
[1]闵定夫.钢化玻璃绝缘子的特性及其可靠性.中国科学技术文库，重庆：科学技术文献出版社,2015
[2]刘跃凌.高压绝缘子和避雷器.北京：机械工业出版社,2015:53～71
论文作者:涂小明,包瑞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/9
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