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1.1 概述. 绝缘子是电力系统使用量最大的器件。在构成电力系统的不可或缺的各类输变电设备和器件中,绝缘子虽然结构简单,成本相对比较低,但其重要性不亚于其它任何设备和器件。输电线路的绝缘子串是并联运行的,任何一串绝缘子出现问题都会造成输电线路故障,甚至较长时间的停电,对电力系统的安全运行、工农业生产以及人们的日常生活造成很大危害。国内外绝缘子的技术发展很快,其中最主要的原因是污闪事故造成的影响给予的推动。. 附图: 500kV 交流输电线路边相绝缘子串.

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Presentation Transcript

1.1 概述

  • 绝缘子是电力系统使用量最大的器件。在构成电力系统的不可或缺的各类输变电设备和器件中,绝缘子虽然结构简单,成本相对比较低,但其重要性不亚于其它任何设备和器件。输电线路的绝缘子串是并联运行的,任何一串绝缘子出现问题都会造成输电线路故障,甚至较长时间的停电,对电力系统的安全运行、工农业生产以及人们的日常生活造成很大危害。国内外绝缘子的技术发展很快,其中最主要的原因是污闪事故造成的影响给予的推动。


附图: 500kV交流输电线路边相绝缘子串

  • 绝缘子是架空线路的重要组成部分。传输电能的导线处于高电位,杆塔处于低电位,绝缘子的作用一方面是使导线和杆塔在电气上绝缘,另一方面是使杆塔和导线在机械上连接。绝缘子要承受导线自重和导线的风载、覆冰等各种机械力的作用。这些作用力通过绝缘子传递给杆塔,杆塔还要承受绝缘子的自身重量。绝缘子同时要满足电气性能和机械性能二个方面的基本要求。


附图: 500kV交流线路中相绝缘子串布置

  • 绝缘子同时起电气绝缘和机械连接的作用。

  • 因此对绝缘子同时提出电气性能和机械性能的要求。


附图:交流1150kV特高压变压器

  • Transformer

  • Breaker

  • Potential Transformer

  • Current Transformer

  • Surge Arrestor

  • Switchgear

  • 变电站的电气设备,如变压器、断路器、电压互感器(PT)、电流互感器(CT)、避雷器、隔离开关等设备都有瓷套、棒形支柱等部件,这些部件也起着电气绝缘和机械支持的作用,大型瓷套同时起着电容器的作用,内部装着电器组件和绝缘油,这些瓷套和棒形支柱也统称为绝缘子。


附图:国网武汉高压研究院试验线段绝缘子串冲击放电(沿面电弧和空气电弧)

  • 在电气性能方面,绝缘子除了长期承受工作电压的作用外,还要承受暂态的操作过电压和雷电过电压的作用,要求绝缘子应能承受这些电压的作用,不发生绝缘击穿,不发生沿面闪络,更不能造成损坏。

  • 在机械性能方面,要求绝缘子在长期的机械荷载作用下稳定可靠地工作,同时要求对飓风和地震也要有较好的承受能力。



  • 我国区域性电网已形成了或将要形成以对绝缘子除电气性能和机械性能方面的要求外,还要求绝缘子有较好的耐候性能和抗老化性能,要求绝缘子能抵御雨雪冰霜、风吹日晒、酷暑严寒等各种恶劣气象环境。在各种恶劣气象环境下都能稳定可靠地工作,并且要求有几十年的寿命。500~1000kV(或330~750kV)、±500kV(及将来的±800kV)电压等级为主网架的联合电网,大型火电厂及水电厂通过超高压和特高压交、直流输电线路连接到主网架上,主网架的联络线将电能输送到负荷中心的降压站,再分配到各个用户。这是电网现代化发展的格局。这种格局使局部范围的故障,如个别发电厂、变电站或输电线路发生的事故,通过联网将事故损失降到最低限度。但电网也有其薄弱环节,一旦发生电网瓦解事故,负荷中心将失去电源,损失极其巨大。

  • 随着电力科学技术的发展,因局部故障造成电网瓦解的可能性已微乎其微,但当出现大批输电线路纷纷跳闸,发电厂、变电站不断失电时,就不可避免地要酿成电网瓦解的严重后果,绝缘子大面积污秽闪络就是造成这种灾难性事故的主要原因之一。


  • 污闪事故给我国电力系统造成了严重损失,如:污闪事故给我国电力系统造成了严重损失,如:1969~1983年,全国电网污闪跳闸2900次,年均146次;1986~1989年,全国电网污闪跳闸16000次,年均400次;1990年2月,全国电网污闪跳闸1000次,1986~1989年4月中,因污闪事故造成的年经济损失达3亿元。

  • 近年来,全国不时发生大面积污闪事故,如1996年、1998年、2000年等,因此,污秽是电力系统的主要灾害之一。


  • 输电线路和变电站的户外电气设备污闪事故给我国电力系统造成了严重损失,如:(特别是运行在工业地区、沿海和盐碱地区)外绝缘经常遭受工业污秽或自然界盐碱、灰尘、鸟粪等污染的影响。在干燥条件下,这些污秽尘埃的电阻很大,对绝缘子的可靠运行一般没有危险;但当空气湿度较高,例如在雾、露、毛毛雨、融冰(雪)等不利气象条件下,输电线路和变电站设备的绝缘子表面的污秽尘埃将被湿润,在运行电压作用下其表面电导和泄漏电流将大大增加,从而导致污秽绝缘子表面电气性能降低甚至发生全面闪络。


  • 早在污闪事故给我国电力系统造成了严重损失,如:1902年,就有英国沿海的高压输电线路在潮湿的早晨发生闪络事故的报道。据统计,由于污秽而引起的绝缘子闪络事故目前在我国电网总事故中已经占居第二位,仅次于雷害事故,但污闪事故造成的损失却是雷害事故的10倍。我国东部沿海工业较发达地区,1950年代就出现了污闪事故,1960年代污闪事故逐步向全国各电网发展,并且不仅发生在工业城市和沿海地区,而且也发生在农村和内陆,范围日广,频度日高,损失也越来越大。




问题:电网为什么会发生大面积污闪事故?在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

主要有三个方面的原因:

  • 输电线路和变电站外绝缘爬电比距低于所在地区的实际污秽等级的要求值,或者是随着工业发展、环境恶化,使原有设计满足不了污秽绝缘的要求。

  • 一些地区的电网设备维护管理薄弱,运行过程中清扫质量不高或者不能适时清扫,造成电气设备外绝缘实际抗污闪能力低。

  • 近年来,一些地区环境污染严重,在秋季、冬季久旱不雨时,积污量大,到冬末或春初,天气出现持久大雾或溶雪甚至酸雨相兼的不利气候,引发了大面积污闪。


问题:研究污秽闪络的意义和目的?在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

  • 污秽闪络是影响电力系统安全运行的严重危害。在一般情况下,绝缘子是可以正常运行的,但在污秽条件下,绝缘子的电气特性发生了显著变化。因此,污秽闪络给电力系统的安全运行带来了难以克服的困难和问题。为了避免和减少污秽闪络事故给电力系统带来的危害,必须研究和了解绝缘子在污秽条件的特性,不同绝缘子型式和绝缘子材料的积污特性的差异。

  • 防止绝缘子发生污秽闪络事故,是电力系统输变电运行部门的主要工作。掌握和了解绝缘子及其污闪特性的规律,其目的是更好的采取技术措施,防止或减少污闪事故的发生,推进电网的建设和发展。


1.2 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。绝缘子的种类和作用

  • 一般由固体绝缘材料制成,安装在不同电位的带电体之间或带电体与接地体之间,同时起电气绝缘和机械支撑作用。不同型式绝缘子的结构、外形虽有较大差异,但都是由绝缘本体和连接金具二大主要部分组成的。

  • 绝缘子种类按照要求不同有多种分类。


(在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。一) 按照用途分类

  • 线路绝缘子 line’s insulator

    应用于架空线路,如悬挂导线的悬式绝缘子,线路始端、末端、转弯或其它部位需要承受张力的耐张绝缘子等。

  • 支柱绝缘子 Post insulator

    应用于电站,支持母线或隔离刀闸等的绝缘子。

  • 套管 Hollow bushings

    使电器设备内部的带电端子和外部系统相连或者使室内带电端子和室外系统相连绝缘部件。

  • 套管类电站绝缘子 Hollow bushingsforStation Allpication

    应用与电流、电压互感器、避雷器等设备的容器及绝缘护套。

  • 电缆端头 Insulator for cable socket

    应用于连接电缆和架空线路。


(在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。二) 按照材料分类

  • 按照材料绝缘子主要有瓷、玻璃和复合绝缘子三种类型。

  • 瓷和玻璃绝缘子是由无机材料通过离子键结合构成的,其主要优点是化学稳定性好,运行寿命长;其缺点是易受潮湿润、笨重、易碎。

  • 复合绝缘子属于有机材料,通过共价键结合,其优点是轻、不易破碎、安装运输方便,而其缺点则是易老化,运行寿命有待检验。


(1)在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。瓷绝缘子

  • Ceramic disk insulator

  • 1906年美国发明的盘形悬式瓷绝缘子是最早应用于输电线路上的绝缘子,已有一百多年的历史。盘形悬式瓷绝缘子的发明推动了高压输电的发展。瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、抗气候变化的性能、耐热性和组装灵活等优点,被广泛用于各种电压等级的线路。

  • 盘形悬式瓷绝缘子属于可击穿型,它是采用水泥将物理、化学性能各异的瓷件与金属件胶装而构成的,在长期经受电场、机械负荷和大自然的阳光、风、雨、雪、雾等的作用下,会逐步劣化,对电网的安全运行带来威胁。特别是含有劣化绝缘子的绝缘子串发生闪络(由于雷击或污闪等原因)时,可能会使劣化的绝缘子头部瞬间发热爆炸,造成导线落地事故。


(2) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。玻璃绝缘子

  • 玻璃绝缘子在电网中的应用已有七十余年历史。钢化玻璃绝缘子具有较好的机电性能,其抗拉强度、耐电击穿性能、耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能等均优于瓷绝缘子。与瓷绝缘子不同,玻璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力,因此,运行中玻璃绝缘子丧失绝缘性能后很容易被发现,无需对其进行绝缘测试。

  • Open Profile Glass Disk Insulator


  • 玻璃绝缘子的自爆率通常在前在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。3年较高,这与瓷绝缘子相反。数十年的运行和试验数据证明,钢化玻璃绝缘子具有长期稳定的机电性能和较长的使用寿命。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(由于工艺的原因,不易像瓷绝缘子通过双伞或三伞增加爬距,但目前国外已经研制出双伞和三伞型玻璃绝缘子)。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。

  • Standard Profile Glass Disk Insulator


  • Long-rod composite suspension insulator在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

(3) 复合绝缘子

  • 国外自1970年代,我国自1980年代开始将复合绝缘子应用于电力系统,它具有质量小、强度高、耐污性能好、维护工作量小等诸多优点。硅橡胶复合绝缘子表面具有憎水性,且附着在伞裙表面的污染层也具有憎水性(即硅橡胶的憎水性迁移特性),因此大大提高了复合绝缘子的抗污闪能力。从我国的使用情况来看,历次的大面积污闪事故中,复合绝缘子都表现出优异的抗污闪能力,在外绝缘水平偏低和污染较重的情况下,复合绝缘子是个较好的选择对象。


(4) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。半导体釉绝缘子

Semi-conducting glaze insulator

  • 半导体釉绝缘子是普通瓷绝缘子表面涂覆一层半导体釉构成的绝缘子,主要用于污秽地区。半导体釉是在1940年代在欧洲发展起来的,其电阻率界于绝缘体和导体之间。普通釉的电阻率一般在1012 Ω·cm 左右,而半导体釉一般为106~109Ω·cm,比普通釉低几个数量级。从其它性能及外观来看,半导体釉与普通釉除色泽有差别外无多大差异。

  • 半导体釉是在普通釉基础上添加一定重量的导电性金属氧化物或化合物而制得,其基本结构是在釉玻璃基质中均匀分布着具有导电性的结晶网络或固溶体微粒。从其发展历史来看,迄今已经历了氧化铁型、氧化钦型、氧化铁一钦型、锑锡型以及碳化硅、二硅化钼等如此多种多样的演变过程。在工程中应用的具有代表性的半导体釉主要有三种:

    • 氧化铁型

    • 氧化钛型

    • 锑锡型


(在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。三) 按具体结构分类

  • 可分为线路悬式(盘形、棒形)、针式、横担绝缘子等,电站支柱绝缘子,瓷套和套管等。


(1) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。盘形悬式绝缘子

  • Suspension disk insulator

  • 组成:

    • 由铁帽(可锻铸铁)、钢脚(低碳钢)和瓷件(或钢化玻璃)组成。

    • 金具和绝缘件之间用水泥胶合。

    • 可方便地组成绝缘子串。组成串时,钢脚的球头插入铁帽的球窝中,成为球绞软连接,使绝缘子串只承受拉力,不承受弯矩和扭矩。。

  • 特点:结构简单,结构形状有多种选择,可满足不同地区使用的要求。串接成串后可在任意电压等级上使用。

  • 应用范围:高压输电线路使用最广泛的一种绝缘子。

    • 电压等级越高,其抗拉强度要求也越高。

    • 其型号不含电压等级。如XP-70型盘形悬式瓷绝缘子,仅标示其机电破坏负荷为70kN。


  • 悬式绝缘子串联使用,可用于不同电压等级。在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

  • 一般地区若采用普通悬式绝缘子,各电压等级输电线路采用的片数如下表。

表 各电压等级输电线路采用的片数


参考图:盘形悬式绝缘子结构在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。


参考图:常用盘形悬式绝缘子结构示意图在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

(c) 普通型-Standard profile

(e) 空气动力型-Open profile

(d) 钟罩型-Fog type


(2) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。棒形悬式绝缘子

  • 棒形绝缘子的优点:结构简单,绝缘部件属于不可击穿型,不必检测零值。

  • 分类:棒形悬式绝缘子的绝缘部件有电瓷和复合材料二类。


(a) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。瓷棒形绝缘子

  • 绝缘体由高强度氧化铝瓷制作,其瓷材料承受拉力。

  • 由于瓷材料本身耐压不耐拉,很难制造出具有很大机械破坏负荷的产品,应用面受到限制。

  • 应用:主要在欧洲生产和应用,由于其不必检测零值,且绝缘部件属于不可击穿型,近年我国也开始生产和应用。

  • 结构:一般情况下,长棒型瓷绝缘子串110 kV为1节,220 kV为2节,500 kV为3~4节。

  • Long-rod porcelain suspension insulator


(b) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。复合棒形绝缘子

  • 具有重量轻、机械强度高、制造工业简单、耗能小、耐污闪能力强等优点。

  • 在我国应用广泛,我国目前已经挂网1000万支以上。

  • 但存在老化、粹断等缺点。

  • 虽然应用复合棒形绝缘子主要目的是防止污闪,但实际运行中发现它也会发生污闪。


(3) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。针式绝缘子

  • 顶部有一线槽,导线可固定在槽内。

  • 主要应用:

    • 国内:6~10kV的配电线路;

    • 国外:20~35kV系统中也有使用。

  • 缺点:老化率高,尺寸较大。

  • 目前逐渐被悬式绝缘子替代。

  • Pin type porcelain insulator


(4) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。横担绝缘子

(a) 瓷横担绝缘子

  • 安装在电杆上支撑导线,既作为导线对地绝缘,又起横担的作用。

  • 电压等级较高时,对横担的机械强度要求也较高,横担绝缘子要承受弯矩的作用,单臂式不能满足要求时,可以采用两组横担组成V形衔架结构。

    (b) 复合横担绝缘子

  • 硅橡胶护套和环氧玻璃芯棒复合材料制造的横担绝缘子。

  • 具有机械强度高、重量轻、耐污闪能力强等优点,在美国应用较广泛。

  • Porcelain horizontal line post


  • Ceramic or composite Station post insulator在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

(5) 电站支柱绝缘子

  • 承担导电体和接地体之间的绝缘和机械固定连接的作用,如母线或隔离开关的支柱绝缘子。

  • 由实心瓷柱和上、下金属附件通过水泥胶装组成。支柱绝缘子沿外部空气的闪络距离和内部贯穿路径基本一致,因此只发生外部闪络,不会发生内部瓷介质的击穿,是不可击穿型。

  • 在电压等级较高时,采用多节串联。

  • 支柱绝缘子承受弯矩和扭矩,为提高机械强度,采用几组并联的方式。

  • 近年来,我国研制了瓷柱为芯棒、以硅橡胶为护套的复合电站支柱绝缘子。以瓷件承受机械力,圆柱形瓷件比带伞裙的瓷件易烧制,机械强度更高,硅橡胶的耐污闪能力强,具有瓷绝缘子和复合绝缘子的优点,具有较好的发展前景。


  • Ceramic Station post insulator在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

附图:电站支柱绝缘子


  • Ceramic hollow bushings在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

(5) 瓷套

  • 作用:电器内绝缘的容器,如电流互感器的瓷套、断路器的瓷套。

  • 要求:与支柱绝缘子一致,均对伞裙结构有较高的要求,要求有较高的耐污闪和雨闪能力。

  • 特点:瓷套外径一般较粗,外径增加,其耐污闪和雨闪能力下降,因此瓷套外绝缘的电气强度有更高的要求。特别是电流互感器的瓷套,结构形状是上细下粗,伞裙间更容易被雨水和冰凌桥接,耐雨闪和冰闪能力较低,在运行中问题较为突出。


(5) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。套管

  • Transformer bushings

  • 作用:将载流导线引入变压器或断路器等电气设备的金属箱内或母线穿过墙壁时的引线绝缘。

  • 特点:套管是一种典型的具有强垂直介质表面分量的绝缘结构,表面电压分布极不均匀,在中间法兰边缘处电场十分集中,很容易从此开始电晕和滑闪放电。

  • 套管的绝缘材料一般是电瓷,近年来开发了复合材料套管。由于硅橡胶有很好的耐污能力,复合套管的使用量增加很快,发展势头很好。

  • Wall bushings


1.3 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。绝缘子几何技术参数

  • 绝缘子的基本技术参数有:结构高度、盘径、爬电距离、机械强度等。

  • Installed height

  • Disk Diameter

  • Creepage or leakage distance

  • Mechanical strength


(1) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。爬电距离

  • 正常承受运行电压的二电极间沿绝缘件外表面轮廓的最短距离,一般以公称值表示。绝缘件表面如涂覆半导电釉,也包括在爬电距离之内。多元件串接或叠接的绝缘子,其爬电距离为各元件爬电距离之和。

  • 是绝缘子的重要特性之一。在一定的合理的伞裙布置条件下,绝缘子的污秽闪络电压随其爬电距离的增加而提高。


(2) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。爬电比距

  • 爬电比距是指绝缘子(串)的爬电距离与设备最高电压或试验电压均方根的31/2倍或电网额定线电压的比值,即

式中:λ为爬电比距,cm/kV或mm/kV;L为绝缘子(串)的总爬电距离,cm或mm;ue为电网额定线电压,kV。

  • 爬电比距是电力设备外绝缘设计中的重要技术指标。爬电比距值的选取是由绝缘子所在地区的污秽等级所决定的。在一定的污秽环境条件下,要满足相应的爬电比距值。


(3) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。绝缘子表面积

  • 绝缘子绝缘部件外露部分的总面积,即爬电距离绕绝缘子纵轴旋转一周所形成的面积。绝缘子表面积是测量污秽度时计算等值附盐密度所需要的一个定量参数,单位为cm2。绝缘子表面形状是不规则的,无法用简单的数学表达式来表示其表面形状,因此采用如下方法进行测量和计算:

    • 将绝缘子沿其爬电距离径向分成许多小等份,即Δl1、Δl2,…,Δln;

    • 测量微段Δli(i=1,2,3,…,n)对应的平均直径Di。

    • 计算绝缘子表面积A,即


(4)在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。形状因数

  • 绝缘子的形状因数是指其外绝缘表面沿爬电距离所取的微段dL与该处圆周长πD(L)之比沿爬电距离全长的积分值,即

式中:f为绝缘子的形状因素;dL外绝缘表面爬电距离微段;πD(L)相当于微段dL处的外绝缘表面圆周长,是L的函数,cm;lP为绝缘子爬电距离,cm。


1.4 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。污秽与覆冰绝缘的基本术语

  • 污秽与覆冰绝缘是外绝缘,其特性是外绝缘设计和运行的重要基础。


(1) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。外绝缘

  • 指空气间隙绝缘和暴露在大气中的绝缘子表面的绝缘。

  • 外绝缘的耐受电压值与大气条件密切相关。

  • 气隙击穿和沿面闪络是外绝缘丧失绝缘性能的表现形式,一般来说,击穿或闪络发生后,空气绝缘性能可自动恢复,属于自恢复性绝缘。


(2) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。内绝缘

  • 指不与大气直接接触的绝缘,其耐受强度与大气条件无关。

  • 内绝缘可由固体、液体、气体或多种介质的组合而成,内绝缘一旦击穿往往不能自动恢复,属于非自恢复绝缘。


(3) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。自恢复绝缘

  • Self-recovering Insulation

  • 自恢复绝缘的绝缘性能破坏后可以自行恢复,一般是指空气间隙和与空气接触的外绝缘。

  • 自恢复绝缘的绝缘强度统计特性相对比较容易获得。


(4) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。非自恢复绝缘

  • Non-self recovering insulation

  • 非自恢复绝缘放电后其绝缘性能不能自行恢复,通常是由固体介质、液体介质构成的设备内绝缘。

  • 由于影响因素较多,非自恢复绝缘的绝缘强度统计特性相对不容易获得。


(5) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。击穿

  • Breakdown

  • 绝缘物质在电场的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。

  • 固体介质内部发生的破坏性放电,通常会造成介质绝缘性能的永久性损伤。

  • 气体介质的击穿一般很快就会恢复,如雷电击穿空气间隙的情况。


(6) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。闪络

  • Flashover

  • 不同电位的二电极在高电压作用下,气体或液体介质沿绝缘表面(沿着固体介质和大气交界面)发生的破坏性放电现象,在闪络通道上可发生足够强的电离以产生电弧。

  • 其放电时的电压称为闪络电压。

  • 发生闪络后,电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化,损坏表面绝缘。

  • 简单来说,沿绝缘体表面的放电叫闪络。而沿绝缘体内部的放电则称为是击穿。


(7)在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。基本雷电冲击绝缘水平

  • 在特定条件下,对自恢复绝缘施加标准雷电冲击波,所得到的90%耐受概率的雷电冲击电压幅值。

  • Basic lightning impulse insulation level-BIL


(8)在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。基本操作冲击绝缘水平

  • 在特定条件下,对自恢复绝缘施加标准操作冲击波,所得到的90%耐受概率的操作冲击电压幅值。操作冲击耐受试验用的标准波为25/2500μs。超高压电气设备必须用操作冲击波进行试验,确定操作冲击绝缘水平。

  • Basic switching impulse insulation level-BSL


(9)在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。干弧距离或电弧距离

  • 正常施加有运行电压的两电极间沿绝缘子外部空气的最短距离。当绝缘子是由若干元件串接组成时,电弧距离指上述两电极间最短距离或是各元件二端金属附件间沿元件外部空气的最短距离之和,二者中较短者,即在二个端部电极之间通过中间介质的最短放电距离,或者是最短的通过若干电极的放电距离产,如图路径“E-B-L-F”。


(10)在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。连接长度

  • 导体和支撑结构之间的直线距离,包括绝缘距离和连接金具的长度,如图中的“H”。


(11) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。泄漏距离

  • 在导电部位之间沿着绝缘表面测出的最短距离之和,即绝缘子钢脚与钢帽间,沿伞裙表面轮廊的最短距离为“泄漏距离”。绝缘子串的泄漏距离是串中每片绝缘子泄漏距离之和。棒形绝缘子属整体结构,泄漏距离是指绝缘子的上端部金具与下端部金具球头之间的沿各个伞裙表面轮廊与芯棒表面形成的距离总和。


(12) 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。被保护泄漏距离

  • 不直接承受阳光、风、雨等自然因素作用的绝缘表面的泄漏距离。对于悬式瓷和玻璃绝缘子来说,被保护泄漏距离是指绝缘子下表面沿棱槽的泄漏距离。

  • Protected Leakage Distance


1.5 在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。绝缘子型号与标识

  • 悬式绝缘子不给出额定电压值,只给出机电破坏负荷值。110kV线路一般使用70kN级绝缘子,而500kV线路一般使用160kN或210kN级绝缘子。

  • 棒形绝缘子的长度决定了适用的电压等级。对棒形绝缘子的要求要同时给出额定电压等级和对机械性能的要求。对机械性能的要求多数以弯矩形式,有时以扭矩形式。


附表 常用绝缘子型号标识在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。


附图 盘形绝缘子的通用标示在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。


附录:绝缘子的机电破坏负荷定义在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

  • 在试品二端的金属附件之间施加与试品工频交流湿耐受电压相等的电压,同时在试品的轴线方向施加拉伸负荷,该拉伸负荷缓慢增加,直至破坏。

  • 有时绝缘子在拉伸负荷作用下虽有机械支持,但当头部瓷件开裂时,会丧失电气绝缘能力。

  • 无论是绝缘子丧失电气绝缘能力,还是发生机械破坏,都称绝缘子破坏。

  • 在上述试验条件下,绝缘子破坏所需要的机械负荷称为机电破坏负荷。


附录:高电压系统支柱绝缘子的组合特征在设备发生污闪事故时,重合闸成功率很低,往往造成大面积停电;污闪中所伴随的强有力的电弧还常导致电气设备的损坏,使停电时间增长;这种大面积、长时间的停电给工农业生产和人民生活带来的危害是相当严重的。随着超、特高压交、直流输电的发展,污秽条件下的电气绝缘问题显得更加突出。因此,电力系统的安全运行与污秽闪络密切相关,防止绝缘子发生污闪是提高电力系统安全运行的最为重要的手段和措施。

  • 结构型式220kV及以上棒形支柱绝缘子是由几个支柱绝缘子元件作迭装构成的绝缘子柱,其组合用元件数量按其额定电压而定。

  • 一般来说,220kV级由二个元件组成;330kV级由三个元件或二个元件组成;500kV级由三个元件或四个元件组成;500kV级三角架式由三柱十二个元件或九个元件组成。


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