大爬距合成绝缘子研究与应用

摘要：为保证水泥厂、化工厂附近污秽较严重地区输电线路安全运行，提高该地区复合绝缘子的运行可靠性，在乌海电网应用大爬距合成绝缘子，有效的防止重污秽地区闪络跳闸事故的发生，延长绝缘子清扫周期。

关键词：大爬距合成绝缘子防污应用

0 引言

内蒙古乌海市属于资源性工业城市，其所属乌达区和海南区重工业较多，粉尘密度大，污秽严重，属于四级重污秽区域。2010年因绝缘子污闪造成线路跳闸11条次，对电网运行造成极大的影响。针对重污秽线路运行的特殊要求，我局研究应用大爬距合成绝缘子，以满足线路安全可靠运行的需要，同时可以延长清洗周期，我局与内蒙古电力公司及江苏祥源电气设备有限公司共同合作研制大爬距合成绝缘子。

1 研究过程

1.1 研究概况及主要工作内容：

针对FXBW-220/100大爬距合成绝缘子所要承受的电气和机械负荷，结合江苏祥源电气设备有限公司20多年来的生产和运行经验，主要从满足产品技术要求着手，确定产品的结构高度、绝缘距离、爬电距离，对芯棒的外套材料及结构进行了选择，对产品金具的结构、伞裙结构和均压环进行了设计。

根据理论设计计算，FXBW-220/100大爬距复合绝缘选用ø24mm芯棒。金具连接件为特种钢精密锻造而成，具有极好的强度和延伸性，符合JB/T 8178和JB/T 9677的规定。金属附件的所有表面光滑、无尖角毛刺或不均匀性以防引起电晕。表面采用了热镀锌技术，压接后无起皮、裂纹等，符合JB/T 8177的规定。表面光滑无毛刺，无线电干扰水平满足GB/T19519第4.5条的规定。球头连接尺寸符合GB/T4056的规定。金具安装快捷方便。[1]

对伞裙护套的配方进行了优化，并对炼胶工艺进行了改进，第一，采用进口D4为基本复合硅橡胶分子量为60万，且分子量分布比较窄，这将对胶料的机械性能好，耐老化性好。第二，采用的气相法白炭黑全部都是国外进口。第三，原材料中的氢氧化铝采用超细微粉。其粒度越细，分散得越均匀，与硅氧烷分子的作用越强，阻燃性也越好，同时，本公司采用经硅烷偶联剂表面处理过的氢氧化铝，表面羟在高温下可引起硅氧键的断裂，使其由亲水性变成憎水性，与硅氧烷分子的相溶性更好，分散性更加均匀，阻燃性最优，同时耐老化性也更好。

依据JB/T 8460-1996《高压线路用棒形悬式合成绝缘子尺寸与特性》及国内外资料[2]，确定合成绝缘子产品结构高度、绝缘距离、爬电距离如下表：

220kV大爬距产品图

1.2 主要技术创新点

大爬距合成绝缘子主要是为重污秽地区进行研制开发，为了提高合成绝缘子耐污闪性能，保证产品在重污情况下不闪络，提高污闪性能，对金具结构、伞裙边设计、机械负荷控制、爬电距离等进行研究，针对传统形式存在的技术问题进行改革创新。

1.2.1一种防放电的绝缘子金具

传统合成绝缘子金具与芯棒连接处由于金具尖端面直角易引起压接部端面电场强度集中，造成尖端放电，烧损绝缘子伞裙护套，影响整体密封性能，甚至导致芯棒脆断引发事故，金具与芯棒结合端面采用防放电的球面结构有效克服了合成绝缘子的金具因放电造成的损害，保障产品运行可靠。

传统型金具结构改进后金具球面结构示意图

1.2.2一种绝缘子防雨闪伞裙边结构

传统合成绝缘子伞裙边设计为上下小圆弧加中间直流过渡，易造成伞裙边雨水垂直下滴造成水流桥接发生雨闪，我公司在伞裙设计上加厚伞裙裙边厚度，根据流体力学原理，将合成绝缘子伞裙的末端采用大小不等的圆弧连接，且伞裙边的上圆弧半径大于下圆弧半径，上圆弧采用半径R3，下圆弧采用半径R1（见下图），使得雨水能够沿该上圆弧表面迅速向外流出，避免积水上下直线流淌至下方与下伞裙造成桥接，增强伞裙的自洁能力，提高雨雾天气安全系数。

传统型伞裙边结构示意图防雨伞型裙边结构示意图

1.2.3一种合成绝缘子机械负荷分散性的控制

对影响合成绝缘子机械负荷生产制造工艺各生产环节确定最佳参数值，从原材料及工艺过程进行控制，严格做到金具材料、金相组织、金具尺寸、金具内孔粗糙度、金具的硬度、金具的同轴度、芯棒的尺寸、芯棒的密度、芯棒与金具的配合间隙、金具的压接力10个一致。达到合成绝缘子机械负荷的一致性稳定，为了确保机械强度安全裕度，杜绝压缩量过大造成芯棒损伤，压接时既控制压接压力，又控制金具的压接深度，在满足机械破坏负荷要求下避免因过压造成芯棒损伤。每批产品压接前均进行压接力点的试验与确认形成报告后压接，更有效地保证高压输电线路运行可靠性。[3]

1.3 应用效果及前景

研制成功的220kV大爬距合成绝缘子已在内蒙古乌海局化工厂附近重污秽地区输电线路上投行，运行情况良好。合成绝缘子与瓷、玻璃绝缘子相比，具有许多突出的优点：① 优异的抗污闪性能；② 结构简单、紧凑、连接点少、可靠性高；③ 体积小、重量轻，便于安装维护、运输降低工人劳动强度；④ 产品生产周期短，工艺简单，能耗低，不污染环境；⑤ 适应性强，用途广泛。

大爬距合成绝缘子除具有合成绝缘子的优点外，还具有较大的爬电距离，较好的耐污秽性能，社会经济效益显著。该产品不仅能满足污秽严重地区线路安全运行的需要，同时可有效地延长合成绝缘子清洗周期，对污秽严重地区线路运行提供了很好的经验。

目前，在全国输电线路中，对于水泥厂、化工厂、电厂等重污秽地区老线路改造、新建线路绝缘子防污闪尚未有很好的解决措施，大爬距合成绝缘子研制成功后将以其超大爬距、压接工艺分散有效控制及金具端面球面结构和防雨闪裙边专利技术的应用，增加合成绝缘子在重污秽地区的自洁性能力，延长清洗周期。将会全面在重污秽地区推广使用，有着广阔的市场前景。随着电力系统加强运行可靠性研究的深入，在水泥厂、化工厂、沙尘严重地区都会有着广阔的前景。

1.4 存在问题及改进方式

任何一个新产品的开发都有一个发展完善的过程，220kV大爬距合成绝缘子从设计、试验及试产都经过了反复的修正与完善。调整合理的注射压力、流速等工艺参数。解决了护套与芯棒粘接不良问题，摸索合理的注射温度、压力和硫化时间，选择最佳的硅橡胶粘合剂，对芯棒表面进行严格的处理并恒温保存，生产

过程中防止操作人员直接触摸粘接面，避免沾污芯棒。在防止芯棒高温受损及防止护套偏芯上做了以下工作：

1、选用耐高温芯棒，提高产品芯棒高温下的刚性度，使芯棒耐温达170℃。

2、设备模板采用油加温，使模具温度一致性稳定，温度高低落差在2℃之内，改变了传统的电热管加热温差在10℃左右的现象。

3、模具表面采用合理的镀层，模具产品部位采用镜面抛光处理，减小产品的附着力，便于产品出模，提高产品的光洁度。

4、模具上配有自动出模装置，使产品出模时整体平行顶出，确定出模时产品不弯曲，不因产品弯曲而损伤芯棒。

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5、采用不需芯棒定位装置整体注射成型工艺，确保不损伤芯棒，保证注射时芯棒不位移，满足护套4mm的设计厚度。

研制开发出的大爬距合成绝缘子，能适用于重污秽地区线路运行，对线路安全运行提供了保证。随着研究的深入，将进一步研制出性能更优良的合成绝缘子产品，特别加强污秽严重地区合成绝缘子的研制，为我国线路的安全运行作出贡献。

1.5 结束语

220kV大爬距合成绝缘子的研发与应用，有效的解决了水泥厂、化工厂附近污秽较严重地区输电线路安全运行问题，极大的提高了线路运行的可靠性，防止重污秽地区闪络等跳闸事故的发生，具有广阔的应用前景。

【参考文献】