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摘要：本文从电网输电线路常用绝缘子的材质及运行性能进行入手，对瓷、玻璃、合成绝缘子的闪络性能、耐电弧性能、抗老化性能、机械强度性能、耐污性能和经济性能等方面进行了比较，提出了输电线路绝缘子选用原则的有关建议。
关键词：输电线路；绝缘子；性能；分析
1 概述
绝缘子是电力系统中数量最多的元件，也是线路故障的频发点。在架空输电线路上采用的绝缘子按电介质材料分类有瓷绝缘子、玻璃绝缘子、合成绝缘子3种类型。在长期的运行中，绝缘子会受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高温、温差等外在环境的影响，在电气上要承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用，在机械上要承受长期工作荷重载、综合荷载、导线舞动、外力冲击等机械力的作用，绝缘子常常发生雷击、自爆、污闪、零值等故障以危及线路安全运行。
2 绝缘子材质、电压分布及其老化原理
线路绝缘子在架空输电线中是支持或悬挂导线和避雷线用的绝缘部件。35kV及以上的高压、超高压和特高压架空输电线路都使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串，按其所采用的介质材料，可分为三类：瓷绝缘子、玻璃绝缘子、有机合成绝缘子。瓷和玻璃绝缘子主要材料为铁帽、钢化玻璃或电工陶瓷和钢脚组成，并且用水泥胶合计胶为一体。。有机合成绝缘子则是由硅橡胶伞裙、玻璃纤维环氧树脂芯棒和端部金具构成一体。
对瓷和玻璃绝缘子，从理论分析看，可将其视为一个电容器，瓷件为电介质，每个绝缘子的电容为G，绝缘子串可以看成许多C 串联。此外，每个绝缘子上的金属部分又分别和接地杆塔和导线形成电容C和C。因此，绝缘子串上的电压分布可由电容C 、C 和C 组成的等值电路来表示。
3绝缘子运行性能对比分析
3.1瓷绝缘子
盘形悬式瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点，早期曾大量应用于各级电压线路上。但由于早期的瓷绝缘子受限于制作工艺和水平，其产品制造存在质量不稳定，劣化率高的缺点，常发生污闪和雷击闪络掉串等事故。目前存量的瓷绝缘子主要是在35kV线路及个别边远地区的110kV线路仍有使用，大多数至今运行已有20年以上历史，随着运行时間的延长其绝缘性能会逐渐减低，即通常所说的瓷瓶老化现象。在日常运维中，必须依靠运维人员逐片测量其分布电压或绝缘电阻，以判断是否劣化，不仅需占用运维单位大量的人力资源，而且随着运行年限增加，“零低值”绝缘子有逐年上升趋势，错检、漏检现象时有发生，尽管线路绝缘设计时考虑一定的安全系数和裕度，在线路正常运行条件下，个别老化绝缘子的存在，尚不至于对线路安全运行造成危害，但是，混有老化绝缘子的绝缘子串，在遭受雷击闪络时，由于较高的雷电流和随后的工频续流（或短路电流），可能会使该老化绝缘子头部因瞬间骤热而发生爆炸，造成绝缘子串断裂而使事故扩大。因此，建议对运行多年的瓷绝缘子，应有计划地进行全面更换成玻璃绝缘子或有机合成绝缘子。
3.2钢化玻璃绝缘子
3.2.1钢化玻璃绝缘子“零值自爆”，维护简便
钢化玻璃绝缘子的最大优点在于它“零值自爆”的绝缘子自我淘汰能力。钢化玻璃绝缘子残锤的残留强度稳定，完全可以经受住各种设计气象条件的侵袭。线路上有几片残锤存在，在短期内是完全可以保证安全运行的。加上自爆易发现，只要巡线到位可以保证及早更换。“自爆”虽是质量问题，但对线路维护而言却是个有利因素，可免去维护人员登杆检测绝缘子“零值”的工作，对于地处高山，沼泽地区交通不便的线路维护更为有利。尤其对基础条件薄弱的边远山区供电系统，更应全面推广更换使用钢化玻璃绝缘子。
3.3有机合成绝缘子
有机合成绝缘子，它具有强度高、重量轻，无零值、污闪电压、高抗撞击、不破碎、易更换等诸多优点。合成绝缘子属不击穿型，无需对其进行绝缘检测，用硅像胶制成的复合绝缘子，由于硅像胶表面的憎水性，使它能经常保持干燥状态，加上硅像胶的憎水性迁移，附着在伞裙表面的污秽也具有憎水性。这不仅提高了合成绝缘子的抗污能力，而且免除了人工清扫绝缘子的困难，从而大大的节省了线路的运行维护费用。自2005年起，清远地区D级污区输电线路悬垂串绝缘子，已逐步推广使用合成绝缘子，通过近几年的运行观察，运行情况良好，没有发生故障。
3.4瓷、玻璃、合成绝缘子性能比较
3.4.1雷击闪络性能
绝缘子的雷电冲击特性是由其两端电极的距离所决定，由于合成绝缘子其伞裙直径较小，对同结构一高度来说，其干弧距离总是略小于瓷绝缘子和玻璃绝缘子，因此与瓷、玻璃绝缘子相比较，有机合成绝缘子的耐雷性能较差，特别是在110kV及以下电压等级的输电线路中显得较突出。在特殊情况下，有机合成绝缘了在耐雷方面也有优势的一面，它不会发生瓷绝缘子难以避免的零值、低值和玻璃绝缘子的伞裙自爆，因而不致因零值或低值绝缘子的存在而降低整串绝缘子的耐雷水平。另外，110kV级以上合成绝缘子一般均装设均压环，均压环使绝缘子串的电场分布更趋均匀，不仅可以减缓在长期工作电压下，因局部高场强引发局部放电而造成绝缘子老化或劣化，而且在同一放电距离下，可因电场均匀使放电电压提高，从而提高雷击闪络电压。
3.4.2 耐电弧性能
瓷绝缘子其伞裙表面有一层釉面，当绝缘子发生闪络后，容易烧蚀、损伤釉面，并可能产生微小裂纹导致绝缘子零、低值，瓷绝缘子闪络后一般不宜长期运行，应采取及时更换处理。玻璃绝缘子由于其玻璃体具有较高的耐击穿强度和热稳定性，虽然闪络后同样会在玻璃表面残存闪络、烧蚀痕迹，但只要绝缘子未发生自爆，其绝缘强度并未发生根本改变，适合继续长期运行。合成绝缘子闪络后，只在伞裙表面残留白色的蚀痕，对其绝缘性能影响不大，同样允许继续长时间运行。但出于提高设备的安全系数角度考虑，反措要求一般需将闪络过的玻璃和合成绝缘子纳入计划作更换处理。 3.4.3 抗老化性能
玻璃绝缘子的玻璃是一种均质无机材料，经过钢化处理后大大提高了其机械强度，而且玻璃、钢帽和钢脚、水泥胶合剂之间热膨胀系数比较接近，在运行过程中因温差和线膨胀系数差异造成的应力较小，因而玻璃绝缘子的使用寿命较长。瓷绝缘子瓷件在制作过程中，因配方、工艺、原料及焙烧等差异，容易导致瓷件内部产生裂纹、缝隙，使其劣化，在运行过程中需要定期进行劣化检测。合成绝缘子由有机材料制作而成，在长期运行过程中容易受大气、温差、紫外线、强电场等因素影响而老化，降低了绝缘子的性能，尤其是早期挂网的合成绝缘子，经过10多年的运行，已出现不同程度的老化、脆化现象。
3.4.4机械强度性能
玻璃绝缘子经过钢化处理，在表面形成很大的压应力，使其具有较强的机械强度，即使玻璃绝缘子自爆后，残存的钢帽仍具有足够的机械强度，不会发生掉串事故。瓷绝缘子与玻璃绝缘子具有相同的结构，两者机械强度基本一致，但由于瓷绝缘子抗老化性能较弱，随着运行时限的增加，瓷绝缘子的机械强度逊于玻璃绝缘子。合成绝缘子芯棒采用环氧玻璃纤维制成，具有很高的抗拉强度和良好的减振性、抗蠕变性以及抗疲劳断裂性，但早期产品并非采用整体模压生产工艺，容易潮气入侵芯棒造成“脆断”引发事故。目前，我国合成绝缘子在耐张串上使用不多，主要是出于对复合绝缘子机械强度方面的担心，毕竟我国合成绝缘子的运行经验比国外要少。尤其是在高压线路上出现有机复合绝缘子的断裂事故后，在耐張绝缘子串上使用的部分复合绝缘子又换为瓷或玻璃绝缘子，以保障机械强度稳定可靠。
3.4.5耐污性能
瓷、玻璃绝缘子表面有亲水性，容易附着污秽物，在经水浸润后容易形成导电通道，抗污闪性能较差，需要定期人工清扫或带电水冲洗。合成绝缘子具有良好的憎水性，不易附着污秽物，即使处于潮湿污秽环境中，绝缘子表面也不会形成连续的水膜，具有良好的耐污性能。
3.4.5 经济性能
合成绝缘子由于具有重量轻、安装维护方便，运行过程中无需人工清扫和带电水冲洗等特点，因而在后期运维过程中，合成绝缘子比瓷、玻璃绝缘子具有更为优异的经济性能。
4结语
总而言之，传统工艺的悬式瓷绝缘子存在劣化率高、后期运维成本高的缺点，虽然近年来有厂家创新工艺，可生产制造低维护瓷绝缘子、瓷复合绝缘子，但由于经济性能不具有优势，因此玻璃、合成绝缘子逐步替换原有的瓷绝缘子。而玻璃和合成绝缘子在防雷、防污闪、机械强度和经济性能方面互有优势，因此应根据工程、现场的实际需要而确定.
关键词：输电线路；绝缘子；性能；分析
1 概述
绝缘子是电力系统中数量最多的元件，也是线路故障的频发点。在架空输电线路上采用的绝缘子按电介质材料分类有瓷绝缘子、玻璃绝缘子、合成绝缘子3种类型。在长期的运行中，绝缘子会受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高温、温差等外在环境的影响，在电气上要承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用，在机械上要承受长期工作荷重载、综合荷载、导线舞动、外力冲击等机械力的作用，绝缘子常常发生雷击、自爆、污闪、零值等故障以危及线路安全运行。
2 绝缘子材质、电压分布及其老化原理
线路绝缘子在架空输电线中是支持或悬挂导线和避雷线用的绝缘部件。35kV及以上的高压、超高压和特高压架空输电线路都使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串，按其所采用的介质材料，可分为三类：瓷绝缘子、玻璃绝缘子、有机合成绝缘子。瓷和玻璃绝缘子主要材料为铁帽、钢化玻璃或电工陶瓷和钢脚组成，并且用水泥胶合计胶为一体。。有机合成绝缘子则是由硅橡胶伞裙、玻璃纤维环氧树脂芯棒和端部金具构成一体。
对瓷和玻璃绝缘子，从理论分析看，可将其视为一个电容器，瓷件为电介质，每个绝缘子的电容为G，绝缘子串可以看成许多C 串联。此外，每个绝缘子上的金属部分又分别和接地杆塔和导线形成电容C和C。因此，绝缘子串上的电压分布可由电容C 、C 和C 组成的等值电路来表示。
3绝缘子运行性能对比分析
3.1瓷绝缘子
盘形悬式瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点，早期曾大量应用于各级电压线路上。但由于早期的瓷绝缘子受限于制作工艺和水平，其产品制造存在质量不稳定，劣化率高的缺点，常发生污闪和雷击闪络掉串等事故。目前存量的瓷绝缘子主要是在35kV线路及个别边远地区的110kV线路仍有使用，大多数至今运行已有20年以上历史，随着运行时間的延长其绝缘性能会逐渐减低，即通常所说的瓷瓶老化现象。在日常运维中，必须依靠运维人员逐片测量其分布电压或绝缘电阻，以判断是否劣化，不仅需占用运维单位大量的人力资源，而且随着运行年限增加，“零低值”绝缘子有逐年上升趋势，错检、漏检现象时有发生，尽管线路绝缘设计时考虑一定的安全系数和裕度，在线路正常运行条件下，个别老化绝缘子的存在，尚不至于对线路安全运行造成危害，但是，混有老化绝缘子的绝缘子串，在遭受雷击闪络时，由于较高的雷电流和随后的工频续流（或短路电流），可能会使该老化绝缘子头部因瞬间骤热而发生爆炸，造成绝缘子串断裂而使事故扩大。因此，建议对运行多年的瓷绝缘子，应有计划地进行全面更换成玻璃绝缘子或有机合成绝缘子。
3.2钢化玻璃绝缘子
3.2.1钢化玻璃绝缘子“零值自爆”，维护简便
钢化玻璃绝缘子的最大优点在于它“零值自爆”的绝缘子自我淘汰能力。钢化玻璃绝缘子残锤的残留强度稳定，完全可以经受住各种设计气象条件的侵袭。线路上有几片残锤存在，在短期内是完全可以保证安全运行的。加上自爆易发现，只要巡线到位可以保证及早更换。“自爆”虽是质量问题，但对线路维护而言却是个有利因素，可免去维护人员登杆检测绝缘子“零值”的工作，对于地处高山，沼泽地区交通不便的线路维护更为有利。尤其对基础条件薄弱的边远山区供电系统，更应全面推广更换使用钢化玻璃绝缘子。
3.3有机合成绝缘子
有机合成绝缘子，它具有强度高、重量轻，无零值、污闪电压、高抗撞击、不破碎、易更换等诸多优点。合成绝缘子属不击穿型，无需对其进行绝缘检测，用硅像胶制成的复合绝缘子，由于硅像胶表面的憎水性，使它能经常保持干燥状态，加上硅像胶的憎水性迁移，附着在伞裙表面的污秽也具有憎水性。这不仅提高了合成绝缘子的抗污能力，而且免除了人工清扫绝缘子的困难，从而大大的节省了线路的运行维护费用。自2005年起，清远地区D级污区输电线路悬垂串绝缘子，已逐步推广使用合成绝缘子，通过近几年的运行观察，运行情况良好，没有发生故障。
3.4瓷、玻璃、合成绝缘子性能比较
3.4.1雷击闪络性能
绝缘子的雷电冲击特性是由其两端电极的距离所决定，由于合成绝缘子其伞裙直径较小，对同结构一高度来说，其干弧距离总是略小于瓷绝缘子和玻璃绝缘子，因此与瓷、玻璃绝缘子相比较，有机合成绝缘子的耐雷性能较差，特别是在110kV及以下电压等级的输电线路中显得较突出。在特殊情况下，有机合成绝缘了在耐雷方面也有优势的一面，它不会发生瓷绝缘子难以避免的零值、低值和玻璃绝缘子的伞裙自爆，因而不致因零值或低值绝缘子的存在而降低整串绝缘子的耐雷水平。另外，110kV级以上合成绝缘子一般均装设均压环，均压环使绝缘子串的电场分布更趋均匀，不仅可以减缓在长期工作电压下，因局部高场强引发局部放电而造成绝缘子老化或劣化，而且在同一放电距离下，可因电场均匀使放电电压提高，从而提高雷击闪络电压。
3.4.2 耐电弧性能
瓷绝缘子其伞裙表面有一层釉面，当绝缘子发生闪络后，容易烧蚀、损伤釉面，并可能产生微小裂纹导致绝缘子零、低值，瓷绝缘子闪络后一般不宜长期运行，应采取及时更换处理。玻璃绝缘子由于其玻璃体具有较高的耐击穿强度和热稳定性，虽然闪络后同样会在玻璃表面残存闪络、烧蚀痕迹，但只要绝缘子未发生自爆，其绝缘强度并未发生根本改变，适合继续长期运行。合成绝缘子闪络后，只在伞裙表面残留白色的蚀痕，对其绝缘性能影响不大，同样允许继续长时间运行。但出于提高设备的安全系数角度考虑，反措要求一般需将闪络过的玻璃和合成绝缘子纳入计划作更换处理。 3.4.3 抗老化性能
玻璃绝缘子的玻璃是一种均质无机材料，经过钢化处理后大大提高了其机械强度，而且玻璃、钢帽和钢脚、水泥胶合剂之间热膨胀系数比较接近，在运行过程中因温差和线膨胀系数差异造成的应力较小，因而玻璃绝缘子的使用寿命较长。瓷绝缘子瓷件在制作过程中，因配方、工艺、原料及焙烧等差异，容易导致瓷件内部产生裂纹、缝隙，使其劣化，在运行过程中需要定期进行劣化检测。合成绝缘子由有机材料制作而成，在长期运行过程中容易受大气、温差、紫外线、强电场等因素影响而老化，降低了绝缘子的性能，尤其是早期挂网的合成绝缘子，经过10多年的运行，已出现不同程度的老化、脆化现象。
3.4.4机械强度性能
玻璃绝缘子经过钢化处理，在表面形成很大的压应力，使其具有较强的机械强度，即使玻璃绝缘子自爆后，残存的钢帽仍具有足够的机械强度，不会发生掉串事故。瓷绝缘子与玻璃绝缘子具有相同的结构，两者机械强度基本一致，但由于瓷绝缘子抗老化性能较弱，随着运行时限的增加，瓷绝缘子的机械强度逊于玻璃绝缘子。合成绝缘子芯棒采用环氧玻璃纤维制成，具有很高的抗拉强度和良好的减振性、抗蠕变性以及抗疲劳断裂性，但早期产品并非采用整体模压生产工艺，容易潮气入侵芯棒造成“脆断”引发事故。目前，我国合成绝缘子在耐张串上使用不多，主要是出于对复合绝缘子机械强度方面的担心，毕竟我国合成绝缘子的运行经验比国外要少。尤其是在高压线路上出现有机复合绝缘子的断裂事故后，在耐張绝缘子串上使用的部分复合绝缘子又换为瓷或玻璃绝缘子，以保障机械强度稳定可靠。
3.4.5耐污性能
瓷、玻璃绝缘子表面有亲水性，容易附着污秽物，在经水浸润后容易形成导电通道，抗污闪性能较差，需要定期人工清扫或带电水冲洗。合成绝缘子具有良好的憎水性，不易附着污秽物，即使处于潮湿污秽环境中，绝缘子表面也不会形成连续的水膜，具有良好的耐污性能。
3.4.5 经济性能
合成绝缘子由于具有重量轻、安装维护方便，运行过程中无需人工清扫和带电水冲洗等特点，因而在后期运维过程中，合成绝缘子比瓷、玻璃绝缘子具有更为优异的经济性能。
4结语
总而言之，传统工艺的悬式瓷绝缘子存在劣化率高、后期运维成本高的缺点，虽然近年来有厂家创新工艺，可生产制造低维护瓷绝缘子、瓷复合绝缘子，但由于经济性能不具有优势，因此玻璃、合成绝缘子逐步替换原有的瓷绝缘子。而玻璃和合成绝缘子在防雷、防污闪、机械强度和经济性能方面互有优势，因此应根据工程、现场的实际需要而确定.