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与绝缘子选择及规范相关 的基本原则回顾

March 3, 2017 • Insulator / 绝缘子, 最近文章汇总

目前,各有千秋的成熟的绝缘子技术 有三类:陶瓷绝缘子,钢化玻璃绝缘 子与复合绝缘子。由于每种绝缘子技 术都拥有各自的特点,并提供其相应 的独特优势,为了确保线路和电站 的高度可靠性以及其整个寿命期最 合理的成本,电力工程师应当对不同 材料绝缘子的优势和缺陷有很好的 了解。
本文由美国亚利桑那州州立大学的 Ravi S. Gorur教授所写,回顾了绝 缘子的选择方法,重点放在系统运 行电压高于700 kV AC或±500 kV DC,现在通常称为UHV。
 引言
19世纪后期,架空输电线首次被用于 北美与欧洲的电力输送,自此以来, 输电线路所采用的电压等级一直稳步 提高。许多原因论证了电压等级的提 高,例如:
1. 减小导线的热损耗;
2. 减少电能输送所要求的平均线路 走廊宽度;
3. 与低压输电系统相比,高压输电 系统的输电容量更大;
4. 由于需要维护的铁塔和组件数量 减少,高压输电系统可靠性更强。
  当线路长度超过1000 km或者需要 长距离地下线路时,高压直流输电系 统比交流系统更加经济合算。  
图一:架空输电线路系统电压等级(AC与DC)的变化历史。 绝缘子 与绝缘子选择及规范相关 的基本原则回顾 Fig11

图一:架空输电线路系统电压等级(AC与DC)的变化历史。

  几乎每隔25年,输电系统的电压等级 都迈上一个新的台阶。用电需求一直 在不断增加,表明每一次电压等级的 大跳跃都是为了满足当时那一阶段的 需求上升。
  目前,随着至少已有几个国家的 1000/1200 kV AC与±800 kV DC输 电系统或已投入运行或正在进行规 划,世界正处于下一次电网电压等级 的大提高阶段。
输电线路电压等级与早期相比有了 极大的提高。 绝缘子 与绝缘子选择及规范相关 的基本原则回顾 Pic210

输电线路电压等级与早期相比有了 极大的提高。

    绝缘子技术回顾
自从最早期的输电线路以来,一直采 用陶瓷与玻璃绝缘子。甚至今天,如 果把整个电力系统中的各种电压都涵 盖的话,它们仍然是绝缘子的主导材 料。并且,陶瓷也是电站中用于支持 和设备绝缘(例如护套、套管等)的 最普遍使用的材料。  
多年来,电瓷的材料和制造工艺一直在不 断进步。通常使用氧化铝基的陶瓷,以满 足多数输电电压(230 kV及以上)所要求 的高机械强度,而含硅酸陶瓷则用于生产 较低电压等级的绝缘子。户外玻璃绝缘子 采用钢化(或预应力)玻璃,使每一个玻 璃盘都具有很高的机械强度。  
昆明附近的±800 kV试验线路。 绝缘子 与绝缘子选择及规范相关 的基本原则回顾 Pic310

昆明附近的±800 kV试验线路。

  复合绝缘子于二十世纪六十年代首次出 现在输电线路中,它由玻璃纤维芯棒与包 裹其上的弹性护套材料组成。现在,复合 绝缘子被应用于所有电压等级下的输电 线路上。近年来,电站中的设备套管和护 套也开始越来越普遍地使用复合绝缘,尤 其对于电压等级高于230 kV的系统。在高 电压中,无论是线路绝缘还是设备绝缘, 硅橡胶已经迅速成为套管选用的聚合物 材料。  
聚合物材料中的乙丙橡胶(EPR)家族也 被用于制造绝缘子护套,特别是在中国以 外的地区。同时,环氧材料也被用于中压 绝缘设备中,例如干式仪表变压器,自动 开关,母线支撑等,在多年的运行中一直 表现出了优良的电气与机械性能。  
表1列出了各种不同类型绝缘子技术的 独到特性,这些特性成为了某些应用的 理想选择。表2则列举已知的每种线路 绝缘子在运行中的故障原因。尽管闪络 可能不必立即更换绝缘子,但是由于其 会造成供电的临时中断,因此,仍将其 归为一种绝缘子故障。   绝缘子 与绝缘子选择及规范相关 的基本原则回顾 Table11   如何设计与选择绝缘子以实现长期安全 稳定的运行,需要我们对绝缘子的故障 机理以及实施恰当的补救措施有深入 的了解。   绝缘子 与绝缘子选择及规范相关 的基本原则回顾 Table2  

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