摘 要：文章提出和論述了評價超高壓（ EHV ）輸電線路絕緣子可先靠性的五項(xiàng)準(zhǔn)則：壽命周期、失效率、失效檢出率、事故率和可靠性試驗(yàn)。并由此得出結(jié)紙：為提高 EHV 輸電線路的可靠性，應(yīng)優(yōu)先采用玻璃絕緣子，集中力量研制復(fù)合絕緣子，加大改造力度以提高瓷絕緣子的制造水平。

　　關(guān)鍵詞 ： 超高壓輸電 絕緣子 可靠性評價

　　線路絕緣子性能的優(yōu)劣直接影響到輸電線路，特別是超高壓《 EHV 》輸電線路運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因此，如何評價 EHV 輸電絕緣子的可靠性，已成為電力部門和絕緣子制造部門尤為關(guān)注的問題。

　　在架空輸電線路上現(xiàn)在使用的有三種材料絕緣子——瓷絕緣子、玻璃絕緣子和有機(jī)復(fù)合絕緣子。我國目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀是以生產(chǎn)和使用瓷絕緣子為主，玻璃絕緣子國內(nèi)生產(chǎn)能力只占國內(nèi)絕緣子總需求量的 20% ；我國復(fù)合絕緣子的研制起步較晚，由于近年來國內(nèi)外在此技術(shù)上的進(jìn)展較快，生產(chǎn)和使用量已呈上升態(tài)勢。

　　1 對絕緣子可靠性評價的五項(xiàng)準(zhǔn)則

　　運(yùn)行的可靠性是決定絕緣子生命力的關(guān)鍵。最好的評價是大量絕緣子在輸電線路上長期運(yùn)行的統(tǒng)計結(jié)果和可靠性試驗(yàn)所反映出來的性能水平。因此，評價絕緣子應(yīng)遵循下述準(zhǔn)則：

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　　產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用條件下，能夠保持其性能不低于出廠和標(biāo)準(zhǔn)的最低使用年限為“壽命周期”，此項(xiàng)指標(biāo)不僅反映絕緣子的安全使用期，也能反映輸電線路投資的經(jīng)濟(jì)性。我國曾先后多次對運(yùn)行 5 — 30 年的玻璃和瓷絕緣子進(jìn)行機(jī)電性能跟蹤對比試驗(yàn)。結(jié)果表明：玻璃絕緣子的使用壽命取決于金屬附件，瓷絕緣子的使用壽命取決于絕緣體。玻璃絕緣子的壽命周期可達(dá) 40 年，而瓷絕緣子除全面采用國外先進(jìn)制造技術(shù)后有可能較大幅度地延長其壽命周期外，其平均壽命周期僅為 15 — 25 年，復(fù)合絕緣子經(jīng)歷了“三代”的發(fā)展。但從迄今世界范圍內(nèi)的試驗(yàn)及運(yùn)行結(jié)果分析來看，其平均壽命周期只有 7 年。

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　　運(yùn)行中年失效絕緣子件數(shù)與運(yùn)行絕緣子總件數(shù)之比稱為年失效率。對于國產(chǎn)玻璃絕緣子，其壽命周期內(nèi)平均失效率為（ 1 — 4 ）× 10 -4 /a [1] A ，對于國產(chǎn)瓷絕緣子的失效率，除個別合資企業(yè)產(chǎn)品將有可能降低外，比玻璃絕緣子約高 1 — 2 個數(shù)量級；對于復(fù)合絕緣子，由于壽命周期不能預(yù)測、復(fù)合材料配方和制造工藝還不能安全定型。其失效率很難預(yù)測。

　　⑶失效檢出率

　　絕緣子失效后能否檢測出來的檢出率對線路安全運(yùn)行的影響是比失效率本身更為重要的因素，檢出率取決于絕緣子失效的表現(xiàn)形式和失效的原因。玻璃絕緣子失效的表現(xiàn)形式是“自動破碎”和“零值自破” 。“自破”不是老化，而是玻璃絕緣子失效的唯一表現(xiàn)形式，所以只需憑借目測就可方便地檢測出失效的絕緣子，其失效檢出率可達(dá)百分之百，瓷絕緣子失效的表現(xiàn)形式為頭部隱蔽“零值”或“低值”，復(fù)合絕緣子失效的主要表現(xiàn)形式為傘裙蝕損以及隱蔽的復(fù)合“界面擊穿”，此外，瓷和復(fù)合絕緣子失效的原因是材料的老化，而老化程度是時間的函數(shù)。老化是隱蔽的，因此給檢測帶來極大的困難，造成檢出率極低，對于復(fù)合絕緣子，實(shí)際上根本無法檢測。

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　　年掉線次數(shù)與運(yùn)行絕緣子件數(shù)之比稱為年事故率。絕緣子掉串是架空輸電線路最為嚴(yán)重的事故之一。對于 EHV 輸電，若造成大面積、長時間停電，后果則不堪設(shè)想。

　　國產(chǎn)玻璃絕緣子 30 年來的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明：在 220 — 500KV 的輸電線路上，從來沒有因?yàn)椴ＡЫ^緣子失效而發(fā)生過掉線事故。而國產(chǎn)瓷絕緣子掉線事故率則高達(dá) 2 × 10 -5 。前蘇聯(lián)的研究指出，即使失效率相同，瓷絕緣子較玻璃絕緣子的事故率也至少高一個數(shù)量級 [3] 。由于復(fù)合絕緣子為長棒式，掉線事故一般很少發(fā)生。但導(dǎo)致內(nèi)絕緣擊穿、芯棒斷裂和強(qiáng)度下降的因素始終存在，一旦失效，事故概率會高于由多個元件組成的絕緣子串。

　　⑸可靠性試驗(yàn)

　　為對絕緣子進(jìn)行可靠性評價，國內(nèi)外曾對玻璃絕緣子和瓷絕緣子作過各種方式的加速壽命試驗(yàn)和強(qiáng)制老化試驗(yàn)。如：陡波試驗(yàn)、熱機(jī)試驗(yàn)、耐電弧強(qiáng)度試驗(yàn)、 1500 萬次低頻（ 18 ． 5 HZ ）和 200 萬次高頻（ 185 — 200HZ ）振動疲勞試驗(yàn)及內(nèi)水壓試驗(yàn)，都從不同角度得出結(jié)論：與玻璃絕緣子相反，絕大多數(shù)瓷絕緣子都不能通過這些試驗(yàn) [1] 。對于復(fù)合絕緣子，可靠性試驗(yàn)則還是一個有待于繼續(xù)探索的課題。

　　2 影響絕緣子可靠性的三大因素

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　　玻璃和瓷均屬鋁硅酸鹽，瓷是三相（結(jié)晶相、玻璃相和氣相）共存的不均質(zhì)體，而玻璃是液態(tài)和玻璃態(tài)互為可逆的均質(zhì)體。“均質(zhì)性”是影響絕緣材料介電強(qiáng)度的重要因素。脆性材料的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)勝，不完全取決于材料力學(xué)性質(zhì)，而極大程度上取決于材料內(nèi)部的缺陷和表面狀態(tài)。這就是鋼化玻璃較之退火玻璃和瓷，上 釉 的瓷較不上 釉的瓷強(qiáng)度高得多的原因。此外，玻璃的“熱鋼化”技術(shù)，賦予玻璃表層一個高達(dá) 100—250Mpa和永久預(yù)應(yīng)力。這就是“鋼化玻璃”強(qiáng)度鋼鐵化，熱穩(wěn)定性高，較瓷不易老化和壽命長的道理，對于復(fù)合絕緣子的難點(diǎn)是解決有機(jī)材料在戶外條件下的老化、芯棒的脆斷的蠕變?？梢?，鋼化玻璃既較瓷有高得多的機(jī)械、絕緣強(qiáng)度，又較有機(jī)材料具有優(yōu)良的抗老化性能，為絕緣子的可靠運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。

　?、飘a(chǎn)品結(jié)構(gòu)和耐污性能是關(guān)鍵

　　玻璃絕緣子采有圓柱頭結(jié)構(gòu)，承力組件受力均勻。較之國內(nèi)傳統(tǒng)瓷絕緣子數(shù)十年一貫制的圓錐頭結(jié)構(gòu)，具有尺寸小、重量輕、強(qiáng)度高和電性能優(yōu)良的特點(diǎn)。由于玻璃的線膨脹系數(shù)較瓷大得多，較復(fù)合絕緣材料小得多，且與金屬附件和水泥的線膨脹事故接近，因而受力組件材質(zhì)匹配良好。在各種氣候條件下，不會象瓷絕緣子和復(fù)合絕緣子那樣容易產(chǎn)生危險應(yīng)力而導(dǎo)致老化。且復(fù)合絕緣子很難解決復(fù)合界面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

　　但復(fù)合絕緣子具有優(yōu)良的耐污性能，而且通常無需清掃這就極大地減少了線路維護(hù)費(fèi)用。就此而論，復(fù)合絕緣子發(fā)展前景廣闊。玻璃的介電常數(shù)較大，因而單只玻璃絕緣子的干閃絡(luò)電壓比瓷絕緣子的低，但有較大的主電容來改善表面的電壓分布，使之與瓷絕緣子串的閃絡(luò)電壓相當(dāng)。加之玻璃絕緣子泄漏比距大，表面產(chǎn)生的凝聚物少，抵抗由污穢引起的熱應(yīng)力的能力強(qiáng)，因而不易因閃絡(luò)而出現(xiàn)事故。污閃實(shí)踐一證明，玻璃絕緣子的耐污性能優(yōu)于瓷絕緣子。

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　　在國外，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)均已形成相當(dāng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模、且具有工藝先進(jìn)的高自動化生產(chǎn)線。因而，整個西歐和前蘇聯(lián)，玻璃絕緣子的市場占有率高達(dá) 90%以上，整個北美復(fù)合絕緣子使用量為世界之最占本地絕緣子市場總量的25%—30%；在日本，瓷絕緣子則一統(tǒng)天下。在我國，所幸的是國產(chǎn)玻璃絕緣子通過技術(shù)引進(jìn)和自己開發(fā)，已具備了上述生產(chǎn)條件，對于瓷和復(fù)合絕緣子，除個別合資企業(yè)外，上述制造水平有我國尚未達(dá)到?？梢?，選用何種產(chǎn)品還取決于產(chǎn)品的制造水平和對產(chǎn)品性能及使用環(huán)境的全面了解。

　　3結(jié)束語

　?、沤^緣子的壽命周期、失效率、失效率檢出率、事故率和可靠性試驗(yàn)，應(yīng)居為綜合評價 EHV絕緣子可靠性的五項(xiàng)準(zhǔn)則。

　?、?擴(kuò)大使用國產(chǎn)玻璃絕緣子在當(dāng)前在著較大的優(yōu)勢。作為玻璃絕緣子制造者應(yīng)精益求精，有效降低絕緣子運(yùn)行頭幾年的失效率。

　?、?復(fù)合絕緣子有著較為廣闊的發(fā)展前景，應(yīng)集中力量開發(fā)研制，以求在延緩材料 老化和預(yù)測壽命周期上取得突破。

　?、染哂杏凭蒙a(chǎn)歷史的國產(chǎn)瓷絕緣子，應(yīng)加大技術(shù)改造力度，在材料配方、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造水平上取得更大的進(jìn)展。