绝缘子的分类与发展趋势

绝缘子的分类与发展趋势

杨刚

关键词：绝缘子；分类；发展趋势；

随着绝缘子在输电线路建设中的成本预算逐年下滑，自然资源短缺导致的原材料成本却逐年上涨，这使得我国绝缘子制造领域的技术创新和产品变革举步维艰。在当前环境下，制造企业对绝缘子新材料、新技术、新工艺的研究开发工作依然持续进行。

一、绝缘子的分类

1.陶瓷绝缘子。陶瓷是将无机非金属材料的粉末粘结塑型后，经高温烧结定型后制成的一种非匀质固体材料。根据绝缘用瓷所用原料类型与比例的不同，绝缘用瓷还可分为以下几类：一是含氧化铝瓷。此种瓷是为改善长石质普通瓷的机械强度低的不足而开发的高强度瓷。其特征是加入了１０％～４０％的氧化铝作为原料。烧成后的瓷，其结晶相除氧化铝以外，另有８％～２０％的莫来石以及不足１０％的石英。由于氧化铝结晶所具有的高弹性系数与固有强度，这种绝缘用瓷的机械强度要比长石质普通瓷高。二是氧化铝瓷。此种瓷为高温绝缘用瓷，与含氧化铝瓷相比，其原料中氧化铝所占比例更高，一般在８０％以上。由于氧化铝的烧结温度一般需要在１７５０℃以上，在工业上制造氧化铝瓷时，需添加烧结促进剂，使其在约１６００℃左右即可烧成。由此制得的氧化铝瓷具有以下特征：耐热温度高，耐磨性好。然而陶瓷作为三相（结晶相、玻璃相和气孔）共存的非均质材料，存在大量的内部缺陷。在长期使用过程中，这些缺陷会逐步扩展，导致机械性能的下降。在遇到污闪、雷击等的冲击时，这些缺陷可能导致铁帽炸裂，绝缘子掉落等情况的出现。要发现这些出现缺陷扩散问题的绝缘子，必须进行登杆逐片检测，需花费大量的人力、物力；此外由于误判和漏检等情况的存在，检测的作用也会大打折扣。

2.玻璃绝缘子。玻璃是由石英砂、白云石、长石、石灰石和其它化工原料经过高温熔融成液体后冷凝而成的一种均质非晶体。虽然具有无机材料的优异绝缘性能，一般的玻璃材料由于机械性能不足，并不能满足绝缘子材料的要求，直到钢化玻璃的出现，弥补了玻璃材料的这一缺陷。玻璃材料在加热到接近的软化点后，通过快速均匀的冷却即可得到钢化玻璃。此种玻璃由于获得均匀分布的钢化内应力，而显著提高了材料机械强度和耐冷热急变性能。

3.复合绝缘子。复合绝缘子，或称有机绝缘子，最早出现在１９世纪４０年代，当时采用环氧树脂作为绝缘材料制成了供室内使用的绝缘子，但由于其户外耐老化性能差、容易失效，未能实现户外应用。此后直到１９世纪六七十年代，德、美、法等国才开始制造由高分子聚合物伞裙和环氧树脂增强的玻璃钢芯组成的可供室外使用的复合绝缘子。采用高温硫化硅橡胶（ＨＴＶ）用于复合绝缘子。有机聚合物材料由于其稳定的共价键结构，其绝缘性能优异，此外还具有很低的表面能，从而保证绝缘子在潮湿环境下仍具有优异的绝缘性能。目前市面上常见的复合绝缘子主要由使用环氧树脂与硅橡胶作为其绝缘材料。根据硫化条件的不同，硅橡胶又可分为高温硫化橡胶与室温硫化橡胶。硅橡胶绝缘子电气性能和憎水性都很好，但价格较高并且在使用过程中在出现性能退化后，难以通过现场检测的手段发现，限制了它的使用。因此，亟需研究出能够进行快速在线检测的仪器以提高检测效率。绝缘子在运行中由于所处电场极不均匀，高压端的绝缘子伞裙会出现电晕现象，导致硅胶表面出现电蚀损和电痕化现象，从而降低其表面性能。

二、发展趋势

1.市场面。国内绝缘子的主要市场为国家电网公司和南方电网公司，随着两大电网公司集中规模招标采购的产品范围不断扩大，地方电力公司的采购量在绝缘子市场所占比重降低，另外国内绝缘子生产制造厂家众多，造成绝缘子市场的竞争异常激烈。集中规模招标在降低采购成本、提高物资供应效率、促进资源优化配置和实现集约化管理方面起到重要作用。但由于两大电网公司招标时不设标底价，企业间竞相压价，而且绝缘子在输电线路总投资中所占比重逐年下滑，造成绝缘子行业竞争趋于恶性。由于中标价格低但生产成本高，使得生产企业的经营遭遇困境。两大电网公司集中规模招标产品宽泛，刚刚起步或硬软件条件薄弱的厂家纷纷瞄准农网产品，这使得国家农网产品的质量堪忧。面对国内绝缘子市场的激烈竞争局面，亟需两大电网公司进行宏观调控，切不可一味追求低价，否则可能会造成绝缘子行业的停滞甚至萧条。全球石化能源紧缺，清洁能源成为趋势，电能以其清洁方便的优点得到广泛使用，因此电力网络的全面建设和广阔覆盖将会持续进行，同时，由于国外绝缘子制造企业的生产萎缩，国际市场前景一片利好。亚、非、拉发展中国家和欠发展国家目前尚无企业有能力生产高电压、高质量的绝缘子，这些产品基本依靠进口，而发达国家因人力资源和生产资料成本高导致产品价格竞争不占优势，因此国内的绝缘子制造企业在国际市场迎来机遇。面对绝缘子国际市场利好，国内生产企业应形成共识，以提高产品质量和售后服务为宗旨，建立对外市场竞争良性循环，树立国内绝缘子在国际行业领域的一流企业、一流服务和一流品牌。

2.技术面。智能电网作为当今世界电力系统发展变革的新制高点和未来电网发展的大趋势，给绝缘子制造行业带来新的机遇和挑战。在国内特高压坚强电网全面建设中，国内特高压绝缘子行业虽在国际同行业的前列，但绝缘子整体结构依然庞大笨重，新技术开发任重而道远。绝缘子是采用各种类型材料经过一系列工艺制造而成，绝缘子行业的发展主要取决于材料领域的发展。绝缘子新材料研究的方向有：机械性能非常优异、稳定且结构轻巧、电气性能永久卓越、机械电气性能均优。究，提高了内绝缘芯棒的耐酸能力，避免了因纤维遇酸引起的绝缘强度下降，有效地防止了复合绝缘子酸蚀脆断。随着国际智能电网的发展，绝缘子行业必须坚持对绝缘子新材料、新技术、新工艺的持续研发和创新，如先在芯棒外挤包薄层护套再放在橡胶模具中整体注射，可解决内外绝缘界面粘接和外绝缘多重界面问题；采用瓷绝缘子机械性能可靠和复合绝缘子硅橡胶材料耐污闪能力强的特点；在绝缘子两端加装一种新型屏蔽装置，则可以有效地提高绝缘子雷电冲击耐受电压，意味着绝缘子的电弧距离长短不一定完全受制于运行电压的高低。

绝缘子是电力系统发电、变电、输电、配电、用电领域不可或缺的绝缘设备，主要起机械连接和电气绝缘作用。绝缘子按材料不同分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子、复合绝缘子和混合绝缘子。绝缘子产品多样给线路设计人员提供了多种选择，也给生产制造企业奠定了广阔的创新前景，说明目前绝缘子行业还没有一种产品能彻底解决线路运行中方方面面的问题，绝缘子的研究开发还有很长的路要走。

参考文献：

[1]吴光亚，张锐.输电线路复合绝缘子运行状况调查[R].武汉：国家电网公司武汉高压研究院，2015.

[2]国家电网公司武汉高压研究院.交流复合绝缘子运行特性研究[R].武汉：国家电网公司武汉高压研究院，2016.

[3]陶元忠,包建强.输电线路绝缘子运行技术手册[M].北京:中国电力出版社,2015.