绝缘子干货

绝缘子是输配电系统使用最广泛的基础元件，用于支持导线并起到绝缘作用的机械支撑装置。

绝缘子的作用：

    1、为传输电流的导线提供机械支撑；            

    2）防止电流与大地形成通道接地。

目前输电线路上，主要使用盘式悬垂绝缘子、棒式绝缘子、针式绝缘子等；

输配电线路上广泛使用的盘式绝缘子主要有瓷绝缘子

玻璃绝缘子

棒型绝缘子

针式绝缘子

1、机械性能要求

绝缘子的机械性能包括抗拉、抗压、抗弯、抗机械冲击、残余强度等。机械强度安全系数K的计算：

式中：TaR —盘式的额定机电破坏负荷，为绝缘子的额定机械破坏负荷，kN；

  T—分别表示绝缘子的最大使用荷载、断线荷载、或常年荷载。

  常年荷载是指平均气温条件下绝缘子所承受的荷载。

            绝缘子机械强度安全系数K

已知XP—125型绝缘子，试问该绝缘子最大允许承载负荷是多少？

解：假设该型绝缘子在最大使用荷载是，安全系数取K=2.7

根据绝缘子型号的表示方法知XP—125型绝缘子的额定机电破坏负荷为125 kN。最大允许荷载T：

线路断线情况时，安全系数取K=1.8

若每串是双联，考虑断线时，最大允许荷载为 

2、电气性能要求

绝缘强度：

绝缘子的绝缘结构和绝缘材料应在电场的作用下，而不被击穿的耐受电压的能力。

该耐受电压的能力包括工频电压、操作过电压和雷击过电压。

工频电压：

电力系统中正常运行情况下，导线对地的最高电压。

对于绝缘子来说，在工频电压下的绝缘子的泄露距离（泄漏比距）应满足一定的要求。 

泄漏距离（泄漏比距）：

指加有正常工作电压下两部件间沿绝缘子瓷质或玻璃绝缘子外表面轮廓线的最短距离的总和。

在水泥或其它导电部分连接件表面测得的距离不应作

泄漏距离的一部分。

因此，要保证输电线路中可击穿型绝缘子在运行中，能承受各种过电压的作用，而不致使绝缘被击穿，产生永久性故障，就必须使绝缘子的泄露比距、1min工频耐受电压、干（湿）耐受电压或干（湿）闪络电压以及相应过电压的电气性能的要求。

3、热机性能要求

输电线路运行中的绝缘子受到机械负荷和自然界大气的作用负荷外，还要受到冷热气温的急剧变化的影响。为此，要求绝缘子必须具有良好的热机性能。

4、绝缘子的抗劣化性能

由于绝缘子长期处于高压场强、机械负荷和大气作用下随着时间的推移将会不断地劣化，使绝缘子的电气性能和机械承载能力不断下降，逐渐失去绝缘性能和机械能力，以致击穿或破坏。

因此要求绝缘子的电气性能和机械承载能力的下降速度尽可能的减慢，以延长绝缘子的使用寿命。

5、绝缘子的其他性能要求

1）当线路电压升到一定得时候，将会产生电晕放电，

这种电晕放电会对无线电产生干扰，因而绝缘子必须

满足电晕和抗无线电干扰的要求。

2）对绝缘子的附件，如弹簧销、钢帽和球头的防腐、

防锈以及尺寸均有严格要求。

3）对玻璃绝缘子必须将自破率控制在一定得范围内。

6、绝缘子的检验

1）制造厂商出厂前应进行严格的外表检查、型式试验和批量抽检，满足各项技术标准的要求。

2）对出厂后的绝缘子，因运输等因素的影响，对绝缘子必将产生一些不利的影响。

要求在使用前对（瓷）绝缘子进行耐压试验或绝缘测量。一般不再要求更多的试验，如有特殊使用要求，可根据需要进行一些必要的试验。 

盘型悬垂瓷绝缘子型号表示方法

我国生产地绝缘子型号一般由：

字母（绝缘子类型）

数字（绝缘子的机电破坏荷载）

字母（绝缘子的特征）三部分组成。

其型号表示方法如下图所示。

1）绝缘子的型号    

X表示悬式绝缘子；

XZ表示直流高压线路用盘型悬垂瓷绝缘子；

XD表示绝缘地线用盘型悬垂瓷绝缘子。

2）结构特征代号

结构特征代号：P 表示普通盘伞形；H表示钟罩盘形伞；WP表示双层盘形伞；AP表示大伞盘形伞。

3）特征数字

特征数字：表示额定机电破坏负荷（kN）。

4）安装与连接型号代号

安装与连接型号代号：

C表示槽型连接，球型连接不表示；N表示电极形式，N表示耐张式，悬垂式不表示。

例 XP—60C 表示悬式瓷质绝缘子，机电破坏荷载70 kN，槽型连接；

XP—160 表示普通悬式瓷质绝缘子，球窝形连接，机电破坏荷载160 kN；

XWP2—210表示盘形悬式耐污瓷质绝缘子（双伞形），机电破坏荷载210 kN；

 XHP1—160表示钟罩式耐污瓷质绝缘子，机电破坏荷载160 kN。

高压悬垂盘型瓷绝缘子结构

高压悬垂盘型瓷绝缘子结构组成：

钢帽、钢脚、销子（W、H等）、绝缘介质和填充材料。

特点：

具有良好的绝缘性能；

抗气候变化的性能；

耐热性能和组装灵活。

广泛的应用于各种等级的线路中。

盘式瓷绝缘子是属于可击穿型，它采用水泥将物理、化学性能各异的瓷件与金属件胶结而成的；

在长期经受电场、机械负荷和大自然的阳光、风、雨、雪、雾的作用，会逐渐劣化，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，造成导线落地的事故。

1）架空线路绝缘子的钢帽

钢帽一般采用高硅可锻铸铁制造，并采用热镀锌防腐

处理，其破坏强度0.4～0.6MPa。

部分钢帽的结构型式如下图

结构尺寸如下图

在钢帽结构中，为减少帽口处的应力，承力部分采用

二层台阶，钢脚的承力面取ν=250～300。

绝缘子的机电破坏负荷与绝缘件内孔承力面积S有关

承力面面积可按下列公式计算：

式中：

d1、d2 ：分别指绝缘件中以AB为斜长的圆台型内孔的上底和下底直径，mm。

h：绝缘件圆台内孔高度，mm。

H－r：绝缘件圆台内孔计算承力面得有效高度，mm。

L：绝缘件内孔斜长AB，mm。

为提高绝缘子机电强度在允许尺寸范围内，应尽可能增大承力面积，绝缘件的头部最好是平顶。

2)绝缘子的钢脚

采用碳素钢制造，并进行耐腐蚀处理，其强度要求比绝缘子计算强度大10%。

为了减少应力集中问题的影响，钢脚承力面做成待大弧度结构形式，以承力面锥度为宜。

悬式绝缘子头部结构中的钢脚端头直径d、d2 之比一般应在0.75～2.00。

用于直流架空线路的绝缘子的钢脚还要用锌套保护，作为“牺牲”电极的技术处理。

3）销子

采用有弹性的金属材料制造，它是保证绝缘子串的锁紧部件。

对球窝联结配有W、R型锁紧销(不锈钢制造)；

对槽型联结配有圆柱销（中碳钢制造）和驼背开口销(不锈钢制造)。

4）盘型瓷绝缘子的绝缘介质

盘型瓷悬垂绝缘子的绝缘介质为瓷质。瓷介质是用高质量塑性粘土加石英砂和微晶花岗岩制成白色、棕色、乳白色和蓝色等。输电线路中常用白色和棕色的。

5）钢帽、钢脚与瓷件之间的填充料

钢帽、钢脚与瓷件之间的填充料普遍采用高标号水泥作填充料

6)绝缘子用胶合剂

7）盘型瓷悬垂绝缘子的安装方式

盘型瓷悬垂绝缘子主要采用成串方式安装，并且要与线路金具配合。

其金具联结结构主要有槽型连接和球窝型连接两种

槽型连接，由扁脚、帽槽和圆柱销等构成一种连接，它具有有限的可挠性。

它的连接结构金具较简单，一般仅应用在10kV线路上。

球窝连接，由脚球、帽窝和锁紧销所构成的可挠连接。

具有连接挠度大，可转动，没有方向性且装拆方便、有利于带电作业，通常均采用此种连接结构。

钢帽一般采用可锻铸铁或球墨铸铁，脚一般采用Q235钢、低合结钢、优质碳素钢或合金钢制造。

球窝型绝缘子，是用球头和钢帽的球窝相连。

为防止球头从球窝内脱出，在球窝内、球头的底部加装有“W”或“R”型弹簧销。

它既可以防止球头从球窝内脱出，又可用专用工具将弹簧销从球窝内拉出，以便于更换。

由于它具有方便的特点，所以使用广泛。

复合绝缘子

复合绝缘子类型：

线路柱式绝缘子；

长棒形绝缘子；

支柱绝缘子；

空心绝缘子。

对于110kV及以上的合成绝缘子配备1～2只均压环。

复合绝缘子的特点：

与传统的盘形悬式瓷绝缘子相比，复合绝缘子有下列

突出的优点：

①抗振、阻尼、抗疲劳断裂以及抗秽闪、耐酸、耐老化和耐电性能力，密封性能好等性能方面要大大超过其他类型绝缘子。

②电气性能优越

硅橡胶伞裙据有良好的憎水性和迁移性，耐污闪能力强，能在重污秽地区安全运行，以及复合绝缘子具有不可击穿性能无须进行零值检测工作；污闪电压是瓷绝缘子的2～3倍，工频湿闪电是工频干闪的90%，可免除繁重的清扫工作。

③根据相关生产厂家提供的资料表明，伞裙研制的额定电压126kV、252kV弯曲破坏负荷不小于12kV、爬电比距25mm/kV的绝缘子，在0.12mg/cm2等值盐密下，可长期耐受最高运行相电压，即绝缘子Ⅲ级的爬电距离，可耐受Ⅳ级等值盐密污秽。

额定电压550kV爬电比距为25mm/kV的绝缘子可在0.06mg/cm2等值盐密下长期运行；

④重量轻、体积小

复合绝缘子只有瓷绝缘子的1/7～1/10，体积小，伞裙带有弹性，不易破碎，耐打击，运用安全轻便；

以质量为例，一基500KV的普通直线塔，当用瓷绝缘子

（27片绝缘子组成串），则总重量达600kg，而使用合成绝缘子，则只需3只，总重量75kg。两者质量比为（600/75）达8倍。

⑤机械拉伸强度高

复合绝缘部分采用整体模压成形工艺，端部连接技术采用压接式工艺，长期运行也能保证其可靠性和稳定性。芯棒的抗拉强度时瓷质材料的6～10倍；