雷亮 许晓晨

摘 要：高压交流和直流输电在现代电网系统中显现出非常明显的优势，输电容量大，传输距离远，电能损耗低，线路造价低，线路走廊窄，适合于大型能源基地电力传输到遥远的负荷中心，能够提高并列运行的交流输电线路的输电能力，具有良好的社会和经济效益。同时，近四十年来工农业水平飞速发展，高压输变电设备的应用越来越广泛，体现出越来越重要的作用，需求量大大增加，因此要求高压设备和高压输电线路具有更加可靠、稳定的绝缘水平，开展对于高压输变电设备和高压输电线路整体及局部绝缘更加深入细致的研究越来越迫切。

关键词：高电压；绝缘技术；外绝缘；绝缘材料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.159

0 前言

绝缘材料和绝缘结构是高压设备的重要组成部分，绝缘系统的好坏决定着高压设备的安全性能和运行性能。实际上，50%的设备故障与绝缘有着直接或间接的关系。绝缘材料和绝缘结构的合理与否对高压设备的质量、运行效率乃至使用寿命都有着至关重要的作用。高压设备的绝缘技术水平主要是由他们选择的绝缘结构和绝缘材料确定的，绝缘材料的优劣与绝缘结构的合理与否决定着高压设备绝缘水平的高低，这也就说明高压绝缘的研究主要聚焦在绝缘材料与绝缘结构两方面。制造和选择更加稳定可靠的绝缘材料以及设计更加优良的绝缘结构将进一步提高高压设备的绝缘水平，增强高压设备的运行稳定性，减少高压设备的故障发生率，延长高压设备的使用寿命，提升高压设备的整体运行性能。

交流电压在短时间内对绝缘造成的化学和热影响是比较小的，可以忽略不计。但是，外施电压作用时间较长时，绝缘长时间地受到电、热、化学和机械力等因素的影响和作用，会发生一系列物理、化学变化，致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化。户外运行的绝缘系统比室内的更为复杂，面临的问题也更多，解决起来更为棘手，在此，绝缘系统的主要部分是研究户外绝缘。大型发电厂和大型变电站是高压设备最为集中的场所，因此在研究高压绝缘过程中，要针对性地采集这些场所的长期运行外部环境的数据，分析户外环境对于高压设备绝缘破坏的形成过程和严重后果，为制定更高质量的绝缘设计提供依据。

1 高电压设备外绝缘的主要材料

电工陶瓷是以前使用最多的高压设备外绝缘材料。因为这种材料有着非常良好的电气性能，机械强度较高，并且具有绝大多数材料无法达到的环境稳定性。但陶瓷毕竟是一种脆性材料，有着高抗压强度的力学性能，但是其抗拉强度较低，抗冲击性能甚至更糟。而且电工陶瓷表面的亲水性导致其易发生湿闪和污闪现象，造成电力系统安全事故。伴随着工业制造技术的迅速发展，许多有机材料制成并不断改良优化，很多有机材料之前性能表现不佳，如今得到很大提升，所以一些有机材料被引入了高电压外绝缘领域，电力系统中通常使用复合结构的有机绝缘材料，包括脂乙丙橡胶、环族环氧树脂、聚四氟乙烯、硅橡胶或类似物。

2 电压绝缘技术的应用与发展趋势

2.1 有机绝缘材料在高电压外绝缘中的应用

有机绝缘材料在高压外绝缘领域使用的越来越广泛，几乎扩展到所有涉及绝缘的电气产品，甚至制造出电工陶瓷和钢化玻璃所没有的产品。棒形悬式复合绝缘子和线路支柱复合绝缘子的有机材料在高压应用领域中的绝缘是最成功的代表，目前，高压电力传输系统越来越多地使用棒形悬式复合绝缘子和线路支柱复合绝缘子。

2.2 有机外绝缘产品的主要优点

目前实际应用的绝缘子主要有瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子三类，复合绝缘子与前两类相比，具有更明显的优势。在同样的承受电压下，复合绝缘子要比瓷绝缘子和玻璃绝缘子的重量轻许多，所以强度重量比更高，对于输电线路和杆塔的机械受力要求更低；有机复合绝缘材料表面具有良好的憎水性，因此它的耐湿和耐污能力更好，湿闪和污闪电压更高，污层电导很低，泄露电流很小，在相同污秽度和相同绝缘泄露距离条件下，其污闪电压要比其他绝缘子更高。复合绝缘子如此优异的性能大大减少了电力系统发生故障的几率，提高了系统的运行稳定性。同时由于复合绝缘子的良好耐污性能使得它在高污染地区也不必定期清扫，也不需要进行零值检测，大幅度减少了高污地区绝缘子的运维成本。此外，由于复合绝缘子耐冲击能力强，在运输和搬运过程中不易碰伤和碎裂，减小了它受到人为因素的破损风险。

3 高电压有机外绝缘需要研究解决的主要问题

作为高压设备外绝缘，老化几乎是一个永恒的问题，有机绝缘材料也不例外。复合绝缘子以硅橡胶为主添加多种填充剂制成，外绝缘长年暴露在室外复杂的大氣环境中， 长期承受高强度电磁场的作用和阳光暴晒、风吹雨淋、高温严寒等的浸蚀， 使得绝缘材料不断劣化， 降低了绝缘水平，危及电网安全，所以，研究外绝缘老化性能是十分重要的。硅橡胶具有优异的耐强光辐射、耐高温、耐臭氧和耐霉菌等性能， 但是硅橡胶质量、填充剂性能和塑炼硫化工艺参数等的变化都会影响外绝缘的耐老化性能。另外，复合绝缘子外绝缘硅橡胶在生产过程中所用原材料质量不一， 合成工艺、质量控制水平和分子大小及分布不同， 都将影响硅橡胶耐老化和劣化水平。因此，找出影响外绝缘老化因素， 制定出外绝缘所需各种原材料性能指标， 确保外绝缘耐老化性能的稳定性，是十分有必要及早加以认真研究的。

4 结束语

国外公司成功地将机绝缘材料应用在输变电设备上， 我们应尽快地学习应用， 促进我国高压设备有机绝缘行业更新发展。从目前国内外趋势来看， 有机绝缘体的发展势不可挡； 成为电气绝缘领域发展的重要方向之一。而且有机绝缘材料应用得越来越广泛，只要能解决相应的技术问题， 同时制定出明确的国家标准， 有机绝缘材料拥有光明的发展前景。

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