摘要：文章提出和論述了(le)評價超高壓EHV輸電線路(lù)絕緣子(zǐ)可靠性的五項準則：壽命周期、失效率、失效檢出率、事(shì)故率和可靠性試驗。 并由此得出結論:為(wèi)提高EHV輸電線路(lù)的可靠性，應優先采用玻璃絕緣子(zǐ)，集中力量研制複合絕緣子(zǐ)，加大改造力度以提高瓷絕緣子(zǐ)的制造水平。 

關(guān)鍵詞：超高壓輸電 絕緣子(zǐ) 可靠性評價 

　線路(lù)絕緣子(zǐ)性能(néng)的優劣直接影響到輸電線路(lù)，特别是超高壓EHV輸電線路(lù)運行的可靠性和經濟性。因此，如(rú)何評價EHV輸電絕緣子(zǐ)的可靠性，已成為(wèi)電力部門和絕緣子(zǐ)制造部門尤為(wèi)關(guān)注的問題。
　　在架空輸電線路(lù)上(shàng)現(xiàn)在使用的有三種材料絕緣子(zǐ)——瓷絕緣子(zǐ)、玻璃絕緣子(zǐ)和有機複合絕緣子(zǐ)。我國目前的生(shēng)産現(xiàn)狀是以生(shēng)産和使用瓷絕緣子(zǐ)為(wèi)主，玻璃絕緣子(zǐ)國内生(shēng)産能(néng)力隻占國内絕緣子(zǐ)總需求量的20；我國複合絕緣子(zǐ)的研制起步較晚，由于近年來(lái)國内外在此技術上(shàng)的進展較快(kuài)，生(shēng)産和使用量已呈上(shàng)升态勢。
　　1　對絕緣子(zǐ)可靠性評價的五項準則
　　運行的可靠性是決定絕緣子(zǐ)生(shēng)命力的關(guān)鍵。的評價應是大量絕緣子(zǐ)在輸電線路(lù)上(shàng)長期運行的統計結果和可靠性試驗所反映出來(lái)的性能(néng)水平。因此，評價絕緣子(zǐ)應遵循下(xià)述準則：
　　1壽命周期
　　産品在标準規定的使用條件下(xià)，能(néng)夠保持其性能(néng)不低(dī)于出廠标準的zui低(dī)使用年限為(wèi)“壽命周期"。此項指标不僅反映絕緣子(zǐ)的安全使用期，也(yě)能(néng)反映輸電線路(lù)投資的經濟性。我國曾先後多次對運行5～30年的玻璃和瓷絕緣子(zǐ)進行機電性能(néng)跟蹤對比試驗。結果表明:玻璃絕緣子(zǐ)的使用壽命取決于金(jīn)屬附件，瓷絕緣子(zǐ)的使用壽命取決于絕緣件［1］。玻璃絕緣子(zǐ)的壽命周期可達40年，而瓷絕緣子(zǐ)除全面采用*制造技術後有可能(néng)較大幅度地延長其壽命周期外，其平均壽命周期僅為(wèi)15～25年；複合絕緣子(zǐ)經曆了(le)“三代"的發展，但(dàn)從迄今世界範圍内的試驗及運行結果分(fēn)析來(lái)看，其平均壽命周期隻有7年［2］。
　　2失效率
　　運行中年失效絕緣子(zǐ)件數與運行絕緣子(zǐ)總件數之比稱為(wèi)年失效率。對于國産玻璃絕緣子(zǐ),其壽命周期内平均失效率為(wèi)1～4×10－4/a［1］，對于國産瓷絕緣子(zǐ)的失效率，除個(gè)别合資企業産品将有可能(néng)降低(dī)外，比玻璃絕緣子(zǐ)約高1～2個(gè)數量級；對于複合絕緣子(zǐ)，由于壽命周期不能(néng)預測、複合材料配方和制造工藝還不能(néng)*定型，其失效率很難預測。
　　3失效檢出率
　　絕緣子(zǐ)失效後能(néng)否檢測出來(lái)的檢出率對線路(lù)安全運行的影響是比失效率本身(shēn)更為(wèi)重要的因素。檢出率取決于絕緣子(zǐ)失效的表現(xiàn)形式和失效的原因。玻璃絕緣子(zǐ)失效的表現(xiàn)形式是“自動破碎"和“零值自破"［1］。“自破"不是老化(huà)，而是玻璃絕緣子(zǐ)失效的*表現(xiàn)形式，所以隻需憑借目測就(jiù)可方便地檢測出失效的絕緣子(zǐ)，其失效檢出率可達；瓷絕緣子(zǐ)失效的表現(xiàn)形式為(wèi)頭部隐蔽“零值"或“低(dī)值"，複合絕緣子(zǐ)失效的主要表現(xiàn)形式為(wèi)傘裙蝕損以及隐蔽的複合“界面擊穿"。此外，瓷和複合絕緣子(zǐ)失效的原因是材料的老化(huà)，而老化(huà)程度是時(shí)間(jiān)的函數。老化(huà)是隐蔽的，因此給檢測帶來(lái)極大的困難，造成檢出率極低(dī)；對于複合絕緣子(zǐ)，實際上(shàng)根本無法檢測。
　　4事(shì)故率
　　年掉線次數與運行絕緣子(zǐ)件數之比稱為(wèi)年事(shì)故率。絕緣子(zǐ)掉串是架空輸電線路(lù)zui為(wèi)嚴重的事(shì)故之一(yī)。對于EHV輸電，若造成大面積、長時(shí)間(jiān)停電，後果則不堪設想。
　　國産玻璃絕緣子(zǐ)30年來(lái)的運行經驗證明:在220～500kV的輸電線路(lù)上(shàng)，從來(lái)沒有因為(wèi)玻璃絕緣子(zǐ)失效而發生(shēng)過掉線事(shì)故［1］，而國産瓷絕緣子(zǐ)掉線事(shì)故率則高達2×10－5 。前蘇聯的研究指出，即使失效率相同，瓷絕緣子(zǐ)較玻璃絕緣子(zǐ)的事(shì)故率也(yě)至少高一(yī)個(gè)數量級［3］。由于複合絕緣子(zǐ)為(wèi)長棒式，掉線事(shì)故一(yī)般很少發生(shēng)，但(dàn)導緻内絕緣擊穿、芯棒斷裂和強度下(xià)降的因素始終存在，一(yī)旦失效，事(shì)故概率會高于由多個(gè)元件組成的絕緣子(zǐ)串。
　　5可靠性試驗
　　為(wèi)對絕緣子(zǐ)進行可靠性評價，國内外曾對玻璃絕緣子(zǐ)和瓷絕緣子(zǐ)作(zuò)過各種方式的加速壽命試驗和強制老化(huà)試驗。如(rú):陡波試驗、熱機試驗、耐電弧強度試驗、1500萬次低(dī)頻18.5Hz和200萬次高頻185～200Hz振動疲勞試驗及内水壓試驗，都從不同角度得出結論:與玻璃絕緣子(zǐ)相反，絕大多數瓷絕緣子(zǐ)都不能(néng)通過這(zhè)些(xiē)試驗［1］。對于複合絕緣子(zǐ)，可靠性試驗則還是一(yī)個(gè)有待于繼續探索的課題。

2　影響絕緣子(zǐ)可靠性的三大因素
　　1材料是基礎
　　玻璃和瓷均屬鋁矽酸鹽，瓷是三相結晶相、玻璃相和氣相共存的不均質體(tǐ)，而玻璃是液态和玻璃态互為(wèi)可逆的均質體(tǐ)。“均質性"是影響絕緣材料介電強度的重要因素。脆性材料的機械強度和熱穩定性，不*取決于材料力學性質，而極大程度上(shàng)取決于材料内部的缺陷和表面狀态。這(zhè)就(jiù)是鋼化(huà)玻璃較之退火(huǒ)玻璃和瓷，上(shàng)釉的瓷較不上(shàng)釉的瓷強度高得多的原因。此外，玻璃的“熱鋼化(huà)"技術，賦予玻璃表層一(yī)個(gè)高達100～250MPa的*預應力。這(zhè)就(jiù)是“鋼化(huà)玻璃"強度鋼鐵化(huà)，熱穩定性高，較瓷不易老化(huà)和壽命長的道理(lǐ)。對于複合絕緣子(zǐ)的難點是解決有機材料在戶外條件下(xià)的老化(huà)、芯棒的脆斷和蠕變。可見，鋼化(huà)玻璃既較瓷有高得多的機械、絕緣強度，又較有機材料具有優良的抗老化(huà)性能(néng)，為(wèi)絕緣子(zǐ)的可靠運行奠定了(le)良好(hǎo)(hǎo)的基礎。
　　2産品結構和耐污性能(néng)是關(guān)鍵
　　玻璃絕緣子(zǐ)采用圓柱頭結構，承力組件受力均勻。較之國内傳統瓷絕緣子(zǐ)數十年一(yī)貫制的圓錐頭結構，具有尺寸小、重量輕、強度高和電性能(néng)優良的特點。由于玻璃的線膨脹系數較瓷大得多，外型尺寸較複合絕緣材料小得多，且與金(jīn)屬附件和水泥易連接，因而受力組件材質匹配良好(hǎo)(hǎo)。在各種氣候條件下(xià)，不會象瓷絕緣子(zǐ)和複合絕緣子(zǐ)那樣容易産生(shēng)危險應力而導緻老化(huà)。且複合絕緣子(zǐ)很難解決複合界面的結構質量。
　　但(dàn)複合絕緣子(zǐ)具有優良的耐污性能(néng)，而且通常無需清掃。這(zhè)就(jiù)極大地減少了(le)線路(lù)維護費用。就(jiù)此而論，複合絕緣子(zǐ)發展前景廣闊。玻璃的介電常數較大，因而單隻玻璃絕緣子(zǐ)的幹閃絡電壓比瓷絕緣子(zǐ)的低(dī)，但(dàn)有較大的主電容來(lái)改善表面的電壓分(fēn)布，使之與瓷絕緣子(zǐ)串的閃絡電壓相當。加之玻璃絕緣子(zǐ)洩漏比距大，表面産生(shēng)的凝聚物少，抵抗由污穢引起的熱應力的能(néng)力強，因而不易因閃絡而出現(xiàn)事(shì)故。華東電網十年來(lái)的污閃實踐一(yī)再證明，玻璃絕緣子(zǐ)的耐污性能(néng)優于瓷絕緣子(zǐ)。
　　3制造水平是保證
　　在國外，産品的生(shēng)産均已形成相當經濟規模、且具有工藝*的高自動化(huà)生(shēng)産線。因而，整個(gè)西(xī)歐和前蘇聯，玻璃絕緣子(zǐ)的*高達90以上(shàng)；整個(gè)北美複合絕緣子(zǐ)使用量為(wèi)世界之zui，占本地絕緣子(zǐ)市(shì)場(chǎng)總量的25～30［2］；在日本，瓷絕緣子(zǐ)則一(yī)統天下(xià)。在我國，所幸的是國産玻璃絕緣子(zǐ)通過技術引進和自己開發，已具備了(le)上(shàng)述生(shēng)産條件。對于瓷和複合絕緣子(zǐ)，除個(gè)别合資企業外，上(shàng)述制造水平在我國尚未達到。可見，選用何種産品還取決于産品的制造水平和對産品性能(néng)及使用環境的全面了(le)解。
　　3　結束語
　　1絕緣子(zǐ)的壽命周期、失效率、失效檢出率、事(shì)故率和可靠性試驗，應成為(wèi)綜合評價EHV絕緣子(zǐ)可靠性的五項準則。
　　2 擴大使用國産玻璃絕緣子(zǐ)在當前有着較大優勢。作(zuò)為(wèi)玻璃絕緣子(zǐ)制造者應精益求精，有效降低(dī)絕緣子(zǐ)運行頭幾年的失效率。
　　3 複合絕緣子(zǐ)有着較為(wèi)廣闊的發展前景，應集中力量開發研制，以求在延緩材料老化(huà)和預測壽命周期上(shàng)取得突破。
　　4 具有悠久生(shēng)産曆史的國産瓷絕緣子(zǐ)，應加大技術改造力度，在材料配方、産品結構和制造水平上(shàng)取得更大的進展。
　

　參考文獻
　　[1]　闵定夫.鋼化(huà)玻璃絕緣子(zǐ)的特性及其可靠性.中國科學技術文庫，重慶：科學技術文獻出版社,1997 
　　[2]　劉躍淩.高壓絕緣子(zǐ)和避雷器(qì).北京：機械工業出版社,1995: 53～71
　　[3]　季霍捷耶夫著.1150kV輸電的關(guān)鍵技術.吳維韓,王鳳鳴譯.特高壓輸變電技術三，電力工業部科學