高壓線路絕緣子的用途與分類

高壓線路絕緣子的用途與分類高壓線路絕緣子是指使用在高壓架空輸配電線路中，用來支持或懸掛導(dǎo)線使它對(duì)地絕緣的絕緣子。發(fā)電廠發(fā)出的電能必須靠架空輸配電線路或地下電力電纜來傳輸。由于地下電纜比較昂貴，施工也比較困難，一般僅使用在電站內(nèi)部、城市或水下等必要處。對(duì)于長距離傳輸電力，一般采用架空輸電線。因此，承擔(dān)線路絕緣作用并用來支持或懸掛線路導(dǎo)線的絕緣子具有極為重要的地位。高壓絕緣子在電力系統(tǒng)中用量極大，其中高壓線路絕緣子用量最多。近代的超高壓輸電線路上所用的絕緣子串元件少則幾萬個(gè)，多則幾百萬個(gè)，均要求能保證有良好的長期運(yùn)行性能。如果絕緣子長期運(yùn)行性能不良，則因絕緣子的不斷損壞和檢修而不斷停電，以至線路將無法正常運(yùn)行。應(yīng)該看到，絕緣子的長期運(yùn)行性能不良不同于其他絕緣結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@不僅是本身使用壽命長短的問題，而且是電力系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的問題。如果認(rèn)為絕緣子比其他電力設(shè)備價(jià)值較低而忽視其性能，則將造成電力系統(tǒng)的不可估量的損失。高壓線路絕緣子按結(jié)構(gòu)分類見表3-1。絕緣子的結(jié)構(gòu)是隨輸電電壓的提高以及絕緣子制造技術(shù)水平的提高而發(fā)展的。在輸電事業(yè)發(fā)展的初期，用低壓傳輸電能時(shí)，使用一般的低壓針式絕緣子也就行了。當(dāng)使用較高電壓傳輸電能時(shí)，這種絕緣子的閃絡(luò)電壓就顯得不夠，于是出現(xiàn)了高壓線路針式絕緣子（highvoltage1inepininsulator)，它的特點(diǎn)是尺寸加大并且傘棱形狀和布置方式不同，以增大絕緣子的閃絡(luò)距離，提高干、濕閃絡(luò)電壓。針式絕緣子制造簡單、成本低、安裝簡便，所以至今仍廣泛使用在6-35kV架空線路上。表3-1高壓線路絕緣子分類表為了保證必需的閃絡(luò)電壓，例如當(dāng)額定電壓超過35kV時(shí)，針式絕緣子尺寸的加大，導(dǎo)致它們的機(jī)械強(qiáng)度不能滿足要求。這是由于導(dǎo)線的張力和風(fēng)力所造成的機(jī)械負(fù)荷垂直于絕緣子軸線，因而即使當(dāng)負(fù)荷的數(shù)值不變的情況下，彎矩也將隨著絕緣子高度的增加而增大，這就促使產(chǎn)生了盤形絕緣子。盤形絕緣子的IEC英文術(shù)語是caPandpininsulator，因此可以直譯為“帽腳式絕緣子”，意即具有一個(gè)帽和一個(gè)腳的絕緣子。盤形絕緣子國內(nèi)又稱為盤形懸式絕緣子，過去還簡單地稱呼為懸式絕緣子，可能是因?yàn)檫@種絕緣子大部分使用于架空線路懸垂串上，起到懸掛導(dǎo)線的作用?？墒牵@種絕緣子也使用在耐張串上，并且數(shù)量也不少，因而采用“懸式絕緣子”這一名詞容易與“懸垂絕緣子（suspensioninsulator)”相混淆。可能就是因?yàn)檫@個(gè)原因，IEC文件中盤形絕緣子的英文術(shù)語采用“caPandpininsulator”。筆者提醒讀者注意，美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSIC29.1一1988中“capandpininsulator”是指“針式支柱絕緣子”，而“盤形絕緣子”該標(biāo)準(zhǔn)中卻使用術(shù)語“suspensioninsulator”。盤形絕緣子與針式絕緣子的區(qū)別在于導(dǎo)線張力和風(fēng)力所造成的機(jī)械負(fù)荷的方向是沿著絕緣子軸線的，不造成彎曲應(yīng)力，同時(shí)由于其結(jié)構(gòu)上采取了使瓷件變受拉狀態(tài)為受壓狀態(tài)的措施，獲得了優(yōu)越的機(jī)電強(qiáng)度。此外，通過元件的串接，可以獲得任何電壓等級(jí)的絕緣子串。因而它廣泛地使用于高壓、超高壓和特高壓線路上，是重要的線路絕緣子。盤形絕緣子與長棒形絕緣子相比具有絕緣件損壞時(shí)導(dǎo)線一般不落地的優(yōu)點(diǎn)。盤形絕緣子的缺點(diǎn)是：為了保證必要的導(dǎo)線對(duì)地間的跟離，電桿必須較高。在35kV電壓級(jí)以下，使用盤形絕緣子時(shí)的線路建設(shè)費(fèi)用比使用針式絕緣子時(shí)高，因此盤形絕緣子主要使用在35kv及以上線路，而針式絕緣子主要使用在6～35kV線路，特別是6～10kV線路。上述兩種絕緣子，即針式和盤形絕緣子，是目前廣泛應(yīng)用的線路絕緣子。盤形絕緣子屬B型絕緣子，運(yùn)行巾容易產(chǎn)生擊穿、損壞現(xiàn)象，鋼化玻璃絕緣子此時(shí)會(huì)自破，而瓷絕緣子不會(huì)自破。因而電業(yè)部門要花費(fèi)大量的人力、物力對(duì)瓷絕緣子進(jìn)行電氣檢測(cè)和預(yù)防性試驗(yàn)，在經(jīng)濟(jì)和安全供電方面有一定不足之處。因此，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，促使出現(xiàn)了線路（實(shí)心）柱式絕緣子（linepostinsulator）和長棒形絕緣子（longrodinsulator)，它們可以分別代替針式和盤形絕緣子。這兩種絕緣子均具有實(shí)心絕緣體，屬A型絕緣子，因而運(yùn)行中不必?fù)?dān)憂沿絕緣體內(nèi)部發(fā)生擊穿，這是它們的一大優(yōu)點(diǎn)。但這樣的絕緣子也具有一定的缺點(diǎn)，例如，運(yùn)行中這兩種絕緣子的絕緣體內(nèi)將承受較大的彎曲和拉伸應(yīng)力，這對(duì)陶瓷和玻璃材料將是不利的。瓷橫擔(dān)絕緣子（poroelaincross一arminsulator）是同時(shí)起到橫擔(dān)和絕緣子作用的一種絕緣結(jié)構(gòu)（見圖3一25)，這種絕緣子在我國是為了節(jié)約橫擔(dān)材料（金屬、水泥和木材）而發(fā)展起來的，它既可以水平安裝，也可以立裝．因而與盤形絕緣子或長棒形絕緣子相比，它還可以降低桿塔高度，簡化桿塔結(jié)構(gòu)。我國自從1963年第一條瓷橫擔(dān)線路投入運(yùn)行以來，幾十年來這種線路發(fā)展很快，目前110kV及以下線路，特別是6～35kV線路已大量推廣采用。蝶式絕緣子（shackleinsulalor）常與盤形絕緣子配合使用于6～10kv線路上，既節(jié)省了一個(gè)盤形絕緣子，又簡化了金具。目前生產(chǎn)的蝶式絕緣子，由于電氣性能（如閃絡(luò)電壓）比線路針式絕緣子低，尺寸大，除了不重要線路外，一般不單獨(dú)使用它。針式和線路柱式絕緣子（包括橫擔(dān)絕緣子）提供了架空線路導(dǎo)線的剛性支持，它們多半承受彎曲和壓縮負(fù)荷，因此IEC稱它們?yōu)閯傂越^緣手（rigidinsulator）。盤形和長棒形絕緣子是用來懸掛或張緊導(dǎo)線的絕緣子，使用作為架空線路導(dǎo)線的可撓支持物，因此它多半承受張力。它們一般由一個(gè)或多個(gè)元件組成絕緣子串使用。通常所述絕緣子串（insulatorstring）即指這兩種絕緣子的元件所構(gòu)成的。由