架空输电线路常用绝缘子参数意义及详图

绝缘子是将架空输电线路导线绝缘地固定和悬挂在杆塔上的绝缘控件，其作用是悬挂导线并使导线与杆塔、大地保持绝缘。绝缘子不但要承受正常运行时的电压和过电压作用，同时还要承受导线的垂直荷载、水平荷载和导线张力。因此，绝缘子必须良好的绝缘性和足够的机械性能。

1 绝缘子的种类

 

输电线路用绝缘子的种类很多，根据绝缘通常分为可击穿型和不可击穿型；据绝缘子的结构型式可分盘形绝缘子和棒形绝缘子；根据绝缘介质分为瓷质绝缘子、玻璃绝缘子、半导体釉和复合绝缘子；根据连接方式分为球型和槽型绝缘子；根据承载能力大小分为40kN、60kN、70、100、160、210、300kN、420kN、550kN等多个等级绝缘子；根据使用环境要求，每种绝缘子又可以分为普通型、耐污型、空气动力型和球面型等绝缘子。

悬式瓷绝缘子

针式瓷绝缘子

瓷横担绝缘子

支柱式复合绝缘子

复合横担绝缘子

悬式复合绝缘子

钢化玻璃绝缘子

地线瓷绝缘子

瓷质拉线绝缘子

2 绝缘子型号及意义

 

2.1 盘形悬式瓷质或玻璃绝缘子

根据《标称电压高于I000V的架空线路绝缘子交流系统用瓷或玻璃绝缘子元件盘形悬式绝缘子元件的特性》（GB/T 7253-2005）

2.2 悬式复合绝缘子型号

3 绝缘子参数的意义

 

a. 公称结构高度H

为绝缘子最顶部的钢帽到绝缘子最下端的铁脚的垂直高度。

b. 悬式绝缘子公称盘径D

绝缘子成圆形的直径。

c. 最小公称爬电距离

最小公称爬电距离 是 绝缘子钢脚与钢帽间，沿瓷裙表面轮廊的最短 电气间隙的净距离，即为绝缘子绝缘件到上下铁件的最小尺寸。也可以直接理解为 泄露距离 ，如下图示的A～B之间虚线所示的距离

泄漏距离 是绝缘子重要特征之一。在一定的合理的伞棱条件下，绝缘子的污秽闪络电压，随泄漏距离的增加而直线上升。

泄漏比距 指单位电压（每千伏）在绝缘子表面上的泄漏距离。即绝缘子外绝缘的泄漏距离对系统最高工作电压有效值之比。泄漏比距是表示绝缘子抗污闪能力的重要技术指标。

d. 连接形式标记

连接形式是绝缘子脚球和帽窝的尺寸，一般有11、16、20、24、28、32等。若绝缘子槽型连接标号后用C表示，球形连接则不表示。

e. 机电破坏负荷

即绝缘子能承受的最大机械负荷，在此负荷下绝缘不发生破裂、棒心抽丝的现象。

其读数方法：

对于悬式绝缘子：U70BLP: 70即表示70kN的机电破坏负荷。

复合绝缘子：FXBW4-110/110:  110为其适用的电压等级为110kV,  100即表示110kN的机电破坏负荷。

f. 50%全波冲击闪络电压（峰值）

50%全波冲击闪络电压（峰值） 也叫冲击放电电压，一般是对试验的绝缘子多次施压，其中半数数据导致绝缘子发生闪络，那么用加权法得到最终数据，它主要用于反映绝缘子受冲击电压的能力。它与绝缘子的放电距离、轮缘、裙边、空气密度及湿度等有关。但由于冲击电压作用时间很短，冲击闪络电压绝缘子的冲击干放电。

g. 工频干（湿）放电电压

工频湿放电电压 是指绝缘子受雨量为3毫米/分钟，水电阻率为9500～10500Ω·m，水温为20℃的均匀的与水平面成45°角的雨水作用下，沿绝缘子表面引起火花放电的最小工频电压。绝缘子的工频湿放电电压与绝缘子的形状，绝缘子的放电距离，下雨时间等有关。

工频干放电电压 是在标准大气条件下，沿干燥而清洁的绝缘子表面发生火花放电时的最小工频电压。干放电电压与绝缘子的形状和大气条件关系较小，而主要决定于放电距离（是指两电极之间绕过裙边的最小距离）。

悬式绝缘子，湿闪电压一般为干闪电压的45%； 复合绝缘子，湿闪电压一般为干闪电压的95%。这样看来复合绝缘子抗污闪电压能力较强。

h. 工频击穿电压

工频击穿电压 是指引起绝缘子两极间本体绝缘击穿的最小工频电压。一般击穿电压为干放电电压1.2～1.5倍，主要于绝缘子的绝缘强度好坏有关。

i. 闪络

闪络是 在绝缘子表面的破坏性放电现象，取决原绝缘子的表面状态，污染程度、气候条件。电网中的大多数绝缘事故多为闪络事故。

j. 击穿

击穿是 在绝缘子内部的破坏性放电现象。

k. 污秽闪络

污秽闪络是 在雾、雪、毛毛雨、露等不利天气情况下，由于绝缘子表面污秽尘埃湿润，表面电阻降低，使绝缘子在工频电压和操作过电压的闪络电压大大降低，甚至在工作电压下发生闪络事故。 在同一长度的固体介质上，击穿电压要比闪络电压大的多。也就是说绝缘子的击穿电压要比闪络电压大的多。

l. 等值附盐密度

等值附盐密度 以绝缘子表面上每平方厘米的面积上有多少毫克Nacl（氯化纳）来等值绝缘子表面上导电物质的含量。是目前划分污区等级的重要技术指标。单位：（mg/cm2）。

m． 绝缘子表面积

绝缘子表面积 指绝缘子绝缘件外露表面积。是计算绝缘子等值附盐密度一个重要定量参数。

4 架空输电线路上常见绝缘子

 

从材料上分常见绝缘子分为：瓷质绝缘子、玻璃绝缘子、合成绝缘子。

4.1 瓷绝缘子

瓷绝缘子特点是机械性能、电气性能良好，产品种类齐全，使用范围广。缺点是在污秽潮湿情况下，绝缘子在工频电压作用时绝缘性能急剧下降，常产生局部电弧，严重时会发生闪络；绝缘子串或单个绝缘子的分布电压不均匀，在电场集中的部位常发生电晕，产生无线电干扰，并容易导致瓷体老化。国产瓷质绝缘子，存在劣化率很高，需检测零值，维护工作量大，遇到雷击及污闪容易发生掉串事故，目前已逐步被淘汰。

瓷绝缘子的主要结构是水泥、铁件、瓷质材料。

瓷绝缘子老化的原因：由于各个组件的膨胀系数相差较大，所以在温度变化较大的时候，他们之间就会产生裂缝，从而发生间隙放电，造成绝缘子绝缘强度下降。

4.1.1 盘形瓷绝缘子

盘形瓷绝缘子又分为普通型和防污型。

4.1.1.1 普通型绝缘子

普通型绝缘子 使用于一般场合。

球型连接绝缘子

槽型连接绝缘子

4.1.1.2．防污型绝缘子

防污型绝缘子又分为双伞型、三伞型、钟罩型、流线型（空气动力型）和大盘径绝缘子。

双伞型绝缘子

三伞型绝缘子

钟罩型绝缘子

空气动力型绝缘子

双伞型和三伞型于普通型绝缘子相比，爬电距离比较大，伞形光滑，积污量少，便于人工清扫。

钟罩型绝缘子是伞棱深度比普通型大得多，伞槽间距离小，易于积污，且不便于人工清扫。

流线型 （空气动力型） 绝缘子由于其表面光滑，不易积污，便于人工清扫，因而比普通型或其它防污型绝缘子有一定优势。但由于爬距较小，且缺少能阻抑电弧发展延伸的伞棱结构，因而其抗污闪性能的提高也是有限的。有些地区为防止冰闪及鸟粪污闪，在横担下第一片用伞盘较大的流线型 （空气动力型） 绝缘子可收到一定效果。

4.1.2  瓷质棒式绝缘子

一般用于10kV线路，35kV及110kV线路也有用到，在110kV的线路上，它的型号一般为XSH-110/70或XSH-110/100。

棒式绝缘子

另外在220kV及以上用到长棒形瓷绝缘子，长棒型瓷质绝缘子是在总结悬式绝缘子优缺点基础上，由双层伞实心绝缘子发展而来，它继承了瓷的电稳定性，消除了盘型悬式瓷绝缘子头部击穿距离远小于空气闪络距离的缺点，同时也改变了头部应力复杂的帽脚式结构。长棒型绝缘子有良好的耐污和自清洁性能，在同等长度和污秽条件下，其电气强度较瓷质盘式绝缘子高10～25％，由于绝缘子伞盘间无金具连接，相比盘型绝缘子串，在绝缘部分等长情况下，相当于增加20％的爬距。

长棒型绝缘子

长棒型瓷质绝缘子是一种不可击穿结构，避免了瓷质绝缘子发 生钢帽炸裂而出现的掉串事故。长棒型绝缘子使无线电干扰水平改善，不存在零值或低值绝缘子问题，从而省去了对绝缘子的检测、维护和更换工作。目前全世界长棒型绝缘子质量处于领先的国家是日本和德国，德国生产的长棒型绝缘子年平均故障率仅十万分之八。 近年来我国在长棒型绝缘子生产方面也得到了发展，已研制生产出 适用于500kV电压等级的高强度棒式绝缘子，在我国华东地区的线路上挂网运行。

通过对500kV线路运行情况的调查，对运行二年未清扫的长棒型瓷绝缘子表面测定盐密为0.0061～0.00686mg/cm2，而XWP－160瓷质绝缘子在同样地点（6月前曾清扫）测得的盐密为0.014～0.036mg/cm2，根据运行部门反映，运行两年的长棒型瓷绝缘子上表面仍光洁，下底面无结垢，而双伞型盘型绝缘子则下表面结垢明显。但长棒型瓷质绝缘子是由数节串接而成（一般500kV线路为三节），节间设有均压环或招弧角，每一节间距离被短接约30cm，其干弧距离较其他绝缘子同等长度下的短。

另外，由于安装了节间保护环，使其串长增加，可能增大塔窗距离，暴露了长棒瓷绝缘子串较合成绝缘子串长的弱点。对于高电压等级线路，由于串长较长，为铁塔设计的经济性及缩小线路走廊，长棒瓷绝缘子的使用将受到限制。经过比较，长棒型瓷绝缘子用于耐张塔还更能体现其各项优越性。但在施工方面，由于长棒瓷绝缘子每节重量较重，山区运输困难和易受损，加之长棒瓷质绝缘子目前还缺乏运行经验，其运行中的电气性能也无法检测，且价格较高。

4.2  盘形玻璃绝缘子

玻璃绝缘子具有与瓷绝缘子同样的环境稳定性。生产工艺简单，较易实现机械化，生产效率高。玻璃绝缘子主要成分是由SiO2、B2O3、Al2O3等酸性氧化物与Na2O、K2O等碱性氧化物组成，原料为包括这些成分的硅砂、长石、硼砂、碳酸钙，还有其他许多天然原料和工业药品。还要加少量辅助材料作为澄清剂和还原剂。在1300℃以上的高温下熔融成型后进行退火处理。急冷钢化使玻璃表层得到钢化。经过退火和钢化处理后，玻璃表面形成永久性的压应力，阻止其表面微裂纹的形成和扩散，使玻璃件机械强度显著提高。但由于工艺的原因，无法像瓷绝缘子通过双伞或三伞增加爬距，防污型玻璃绝缘子为取得较大的爬电距离，只有在伞裙下表面增加数个深棱来实现。当用于粉尘污染较严重的地区，因这种钟罩深棱的伞型自洁能力差、清扫不便，下表面结垢严重，造成耐污闪能力大大降低。

玻璃绝缘子特点是成串电压分布均匀，玻璃的介电常数为7～8，比瓷的介电常数5～6大一些，因而玻璃绝缘子具有较大的主电容。自洁能力好，积污容易清扫，耐污性能好。耐电弧性能好。机械强度高，钢化玻璃的机械强度可达到80～120MPa，是陶瓷的2～3倍，长期运行后机械性能稳定。由于玻璃的透明性，外形检查时容易发现细小裂纹和内部损伤等缺陷。玻璃钢绝缘子零值或低值时会发生自爆，便于发现事故隐患，无需进行人工检测。耐弧性能好，老化过程缓慢。缺点是遇外力破坏时裙件易裂，较瓷绝缘损坏率高，特别是早期自爆率较高，自爆后的残锤必须尽快更换，否则会因残锤内部玻璃受潮而烧熔，会发生断串掉线事故。

标准型悬式玻璃绝缘子

耐污型悬式玻璃绝缘子

4.3 复合绝缘子

悬式复合绝缘子具有防污闪性能好、重量轻、机械强度高、少维护等优点，在Ⅲ级及以上污区已普遍使用。复合绝缘子其主要结构一般由芯棒、伞裙护套（粘接层）、联接金具及附件（均压环）几部分组成，芯棒是由树脂粘接上百万根玻璃纤维沿轴线平行排列而形成的玻璃钢棒，芯棒受潮将发生水解反应，降低合成绝缘子的机械强度，引发掉串事故，因此确保芯棒不受潮是合成绝缘子安全运行的基本条件。合成绝缘子装配1～2只均压环，使电场分布均匀，防止高压电场加速合成绝缘子端部老化，并在过压时有引弧作用，缩短放电时间，确保伞裙表面不被电弧灼伤，因而对均压环的安装须要求严格操作。

复合绝缘子

复合绝缘子发生掉串事故的原因：一是由于端部联结的结构和工艺存在问题，二是由于芯棒蠕变特性及材料受潮老化。在长期的运行中，由于大气环境、电场、机械力等的联合作用，芯棒中的玻璃纤维会产生机械疲劳、环氧树脂材料会老化、端部金具和芯棒联结配合亦会出现松动，因此，生产单位应在金属端头与芯棒的联结工艺上严格把好质量关。

4.4 其他

4.4.1 半导体釉绝缘子

半导体釉绝缘子

半导体釉绝缘子是一种新型绝缘子，在绝缘子外层包含半导体釉，这种半导体釉的功率损耗使表面温度比环境温度高，从而在雾与严重污秽环境中可以防止由瓷凝聚所形成的潮湿，以此可以提高污秽绝缘子在潮湿环境下的工频绝缘强度。我国研发的锑锡半导体釉绝缘子，目前已取得良好的效果。

4.4.2 瓷复合绝缘子

瓷复合绝缘子，是在瓷盘表面附上硅橡胶复合外套，利用硅的 憎水性，提高抗污能力。

瓷复合绝缘子串

瓷复合绝缘子

5 绝缘子的组合形式

 

5.1 绝缘子端部金具压接形式

绝缘子端部的金具压接方式：内楔式、外楔式、压接式

内楔式绝缘子铁脚

内楔式绝缘子头部

压接式绝缘子铁脚

压接式绝缘子头部

压接式和内楔式、外楔式绝缘子的区别就在于压接式的棒芯仍然是个整体，棒芯在受力时不会像楔四绝缘子一样受到局部剪力作用发生端部耐力能力下降。

5.2 绝缘子的连接方式

一般绝缘子有双联和单串组合两种方式。

5.3 绝缘子串挂点选择

5.3.1 悬垂挂线点

现在的典设一般采用U形挂板或者U型挂环一点悬挂或两点悬挂连接 。

5.3.2 耐张挂线点

常用的耐张挂线点的连接方式页一般采用一般采用U型挂环。

5.4 绝缘配置

线路绝缘子每串最少片数和最小空气间隙 (m)

6 各种绝缘子的性能对比

 

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