技术前沿

硅橡胶复合绝缘子技术发展趋势探讨

字号+ 作者:admin 来源:未知 2010-06-14 13:49 我要评论( )

硅橡胶复合绝缘子技术发展趋势探讨 张锐 绝缘子作为输电线路安全运行的重要设备之一,其技术性能得到电力运行部门及制造业的普遍关注。资料显示,我国复合绝缘子2008年的故障率为万分之一,虽然这个数据表明了国产复合绝缘子质量水平达到了新的高度,但绝缘

硅橡胶复合绝缘子技术发展趋势探讨
张锐


  绝缘子作为输电线路安全运行的重要设备之一,其技术性能得到电力运行部门及制造业的普遍关注。资料显示,我国复合绝缘子2008年的故障率为万分之一,虽然这个数据表明了国产复合绝缘子质量水平达到了新的高度,但绝缘子核心技术仍需要进一步发展。对此,本报特邀国网电科院专家对我国复合绝缘子的技术发展趋势进行探讨。

  电网的高速发展促进了复合绝缘子产业的迅速壮大,使我国硅橡胶复合绝缘子制造技术居世界领先水平。

  粗略统计,全国复合绝缘子制造企业已超过100家,但占市场主导的企业仅有10多家。而且,由于硅橡胶复合绝缘子制造水平、质量管理、运行条件等方面存在较大差异以及复合绝缘子使用数量的逐年增多,近年来复合绝缘子发生闪络、损坏事故日趋增多,表现在闪络、机械强度下降、击穿、脆断、劣化及外力破坏等,极大地影响电网的安全可靠运行,这也表明在硅橡胶复合绝缘子制造技术上还存在一些尚待研究的问题。

  复合绝缘子发展历程

  20世纪90年代以前,国内基本上以瓷绝缘子为主,玻璃绝缘子用量较少,而复合绝缘子尚处于研发阶段。

  棒形悬式复合绝缘子是在1995年以后开始进入实用化阶段。此后,复合绝缘子入网数量连年翻番。尤其是2001年以后,整体注射成型、压接式连接、多种形式密封措施等关键制造技术不断成熟,并积累了大量的成功运行经验,为复合绝缘子的推广应用提供了契机,使复合绝缘子成为我国解决污秽地区输电线路外绝缘污闪问题最为有效的方法之一。2004年以后,300~550千牛产品相继成功研发,国产产品逐渐占据主导地位,引领世界复合绝缘子制造技术的发展。

  随着棒形悬式复合绝缘子的广泛应用,输电线路污闪事故逐年下降,安全运行可靠性逐渐提高;而变电站设备用空心瓷绝缘子由于制造难度大,很难满足超高压电力设备的使用要求。为解决这个问题,借鉴复合硅橡胶在线路上的成功运行经验。2004年,国产复合空心绝缘子、复合支柱绝缘子、复合硅橡胶增爬裙等开始在110~550千伏变电设备上大量使用,并为遏制污闪事故的发生起到了重要作用。

  随着硅橡胶复合绝缘子在变电站推广应用并取得良好的运行效果,变电站设备外绝缘复合化优势和趋势日渐突出。各级变电站母线门型构架进出线上的耐张串、跳线串和悬垂串等逐渐使用棒形悬式复合绝缘子;其次,各类变电设备,包括变压器、断路器、避雷器、互感器、电抗器、隔离开关、组合电器、电缆终端、穿墙套管、母线支柱等大量使用硅橡胶复合绝缘子。

  以硅橡胶材料的复合绝缘结构改变了传统瓷为主的外绝缘结构,为高压输变电设备开拓一些新的技术领域。变电设备复合外绝缘的技术优势、经济性、可靠性已广被认同,成为替代瓷空心绝缘子并解决污秽地区变电设备用瓷绝缘子污闪、断裂、爆炸等问题的新一代产品。

  ◆延伸阅读

  绝缘子的作用

  绝缘子俗称瓷瓶,它是用来支持导线的绝缘体。绝缘子可以保证导线和横担、杆塔有足够的绝缘。它在运行中能够承受导线垂直方向的荷重和水平方向的拉力。它还经受着日晒、雨淋、气候变化及化学物质的腐蚀。因此,绝缘子既要有良好的电气性能,又要有足够的机械强度。绝缘子的好坏对线路的安全运行是十分重要的。

  ◆链接

  绝缘子的分类

  绝缘子可按结构形式、功能和使用材料进行分类。

  (1)按结构形式可分为针式绝缘子、棒式绝缘子和悬式绝缘子。

  (2)按功能不同可分为普通型绝缘子和防污型绝缘子。

  (3)按使用材料可分为瓷质绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子(有机硅人工合成)绝缘子。

  

  复合绝缘子

  复合绝缘子是棒形悬式有机硅橡胶绝缘子的简称。复合绝缘子与传统的瓷质绝缘子、玻璃绝缘子相比,具有质量轻、体积小、便于运输和安装、机械强度高以及耐污秽性能好等优点,同时在运行中可以免清扫,免预防性测试,可避免污闪事故。特别适用于城市电网和中等以上污秽地区使用。

  技术发展趋势

  压接强度控制

  目前,线路用硅橡胶复合绝缘子的最高机械强度均可达到550千牛强度等级,其机械裕度均可达1.4~1.5,甚至更高。复合绝缘子的制造技术成熟,工艺简单,芯棒强度、金具强度和压接强度的配合设计已较合理。按照现有的技术认识和运行经验,复合绝缘子的压接强度控制在(1.5~1.6)额定机构负荷,钢脚破坏强度控制在(1.4~1.5)额定机构负荷,应是较为合理的。但目前国内企业对压接式结构的复合绝缘子长期承受弯曲、扭转的机械性能研究并不充分,对高吨位压接式复合绝缘子的机械可靠性方面缺乏系统、深入地研究,这也不利于运行管理部门准确、快速掌握输变电设备的运行状态和使用特性。

  伞型设计

  复合绝缘子由于脱模上的困难,其伞裙直径难以同盘形悬式瓷、玻璃绝缘子的盘径大小一致,因此,早期复合绝缘子伞裙盘径和伞间距设计相比进行大量研究后,所确定的伞裙设计原则的盘形悬式瓷、玻璃绝缘子不大合理。当在长期高湿度大气条件下运行时,若复合绝缘子憎水性出现部分丧失或完全丧失时,易发生伞裙间飞弧短接而导致闪络事故,严重地威胁电网安全可靠运行。目前,对于输电线路用复合绝缘子,其伞裙形状较以往有了大幅改进,基本上以“大小伞”、“三伞结构五伞组合”和“两大两中”三种伞型为主,伞径达到200毫米,伞间距达到了140毫米;对于各类空心复合绝缘子,要防止较为密集的伞裙结构设计易在大雨或暴雨下雨水连成链状,引起雨闪。因此,复合绝缘子伞裙形状的优化设计仍是一个需要系统研究的重点。

  界面和密封结构设计

  界面和密封结构设计是复合空心绝缘子设计的关键,毕竟复合空心绝缘子的运行时间不长、数量不多,其很多关键性技术未经过运行环境长期考验,特别是端部附件、玻璃纤维增强环氧树脂管与伞套三者的界面,若处理不当,将会影响复合空心绝缘子的安全运行。近年来,由于密封质量下降导致套管出现事故的也很多,大多是端部附件浇装界面的硅填充物(RTV密封胶)不密实,或由于温差变化出现裂纹导致水分渗入,或者母线、开关、断路器等在自身重力、覆冰、风力的作用下,产生垂直于复合空心绝缘子轴向的拉力,引起端部连接界面裂缝扩大,进而漏油或漏气,引发严重事故。

  复合空心绝缘子的芯体是玻璃纤维浸环氧树脂高温缠绕的,它同时承受机械应力、电应力、六氟化硫及其分解物的化学作用,大气中的水分可能由于设计缺陷、质量缺陷等进入内部,使玻璃纤维增强环氧树脂管发生劣化。并且,玻璃纤维增强环氧树脂管的膨胀系数接近于零,而铝合金的膨胀系数为0.26×10-6,两者相差尽管很小,但气体无孔不入,为了保证产品在户外长期运行的可靠性与安全性,设计和制造时要能保证端部附件、玻璃纤维增强环氧树脂管和护套的界面联接和密封可靠。

  关键参数控制

  为降低劣化率,提高产品质量的稳定性和一致性,除加强生产管理和质量控制外,增加检验手段,提高技术参数也是剔除缺陷产品的一种有效途径。如对复合绝缘子关键是对压接过程的控制。现在已要求压接过程必须采用声发射探测法并配有其他有效的质量控制手段逐个检测,杜绝发生端部连接过压和欠压问题。要求复合绝缘子破坏负荷的平均值减去3倍标准偏差大于额定机械负荷。对于高吨位产品,还要求进行1.2SML持续24小时的机械拉伸负荷试验。芯棒的水扩散试验由早期规定的1毫安提高至小于0.3毫安。另外,对于不同电压等级的护套厚度进行了提高,芯棒要求逐个进行灯光透视检查,应能通过雷电冲击耐受电压试验和耐应力腐蚀试验及机械拉伸破坏负荷对比试验,伞裙护套材料的要求相比以往大大提高等。这些都是国内外首次进行的研究。

 

转载请注明出处。

1.本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2.本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3.作者投稿可能会经我们编辑修改或补充。

相关文章
  • 城市轨道交通领域安防系统集成的新趋势

    城市轨道交通领域安防系统集成的新趋势

    2010-11-22 19:55

  • 阻燃剂成为新型防火涂料技术的关键

    阻燃剂成为新型防火涂料技术的关键

    2010-09-29 22:10

  • 中国智能电网的发展方向

    中国智能电网的发展方向

    2010-09-09 18:49

  • 电子式互感器发展趋势

    电子式互感器发展趋势

    2010-08-25 11:54