摘要：文章提出和論述了評價超高壓EHV輸電(diàn)線路絕緣子可靠性的五項準則：壽命周期、失效率、失效檢出率、事故率和可靠性試驗。 并由此得出結論:爲提高EHV輸電(diàn)線路的可靠性，應優先采用玻璃絕緣子，集中(zhōng)力量研制複合絕緣子，加大(dà)改造力度以提高瓷絕緣子的制造水平。 

關鍵詞：超高壓輸電(diàn) 絕緣子 可靠性評價 

　線路絕緣子性能的優劣直接影響到輸電(diàn)線路，特别是超高壓EHV輸電(diàn)線路運行的可靠性和經濟性。因此，如何評價EHV輸電(diàn)絕緣子的可靠性，已成爲電(diàn)力部門和絕緣子制造部門尤爲關注的問題。
　　在架空輸電(diàn)線路上現在使用的有三種材料絕緣子——瓷絕緣子、玻璃絕緣子和有機複合絕緣子。我(wǒ)(wǒ)國目前的生(shēng)産現狀是以生(shēng)産和使用瓷絕緣子爲主，玻璃絕緣子國内生(shēng)産能力隻占國内絕緣子總需求量的20；我(wǒ)(wǒ)國複合絕緣子的研制起步較晚，由于近年來國内外(wài)在此技術上的進展較快，生(shēng)産和使用量已呈上升态勢。
　　1　對絕緣子可靠性評價的五項準則
　　運行的可靠性是決定絕緣子生(shēng)命力的關鍵。的評價應是大(dà)量絕緣子在輸電(diàn)線路上長期運行的統計結果和可靠性試驗所反映出來的性能水平。因此，評價絕緣子應遵循下(xià)述準則：
　　1壽命周期
　　産品在标準規定的使用條件下(xià)，能夠保持其性能不低于出廠标準的zui低使用年限爲“壽命周期"。此項指标不僅反映絕緣子的安全使用期，也能反映輸電(diàn)線路投資(zī)的經濟性。我(wǒ)(wǒ)國曾先後多次對運行5～30年的玻璃和瓷絕緣子進行機電(diàn)性能跟蹤對比試驗。結果表明:玻璃絕緣子的使用壽命取決于金屬附件，瓷絕緣子的使用壽命取決于絕緣件［1］。玻璃絕緣子的壽命周期可達40年，而瓷絕緣子除全面采用*制造技術後有可能較大(dà)幅度地延長其壽命周期外(wài)，其平均壽命周期僅爲15～25年；複合絕緣子經曆了“三代"的發展，但從迄今世界範圍内的試驗及運行結果分(fēn)析來看，其平均壽命周期隻有7年［2］。
　　2失效率
　　運行中(zhōng)年失效絕緣子件數與運行絕緣子總件數之比稱爲年失效率。對于國産玻璃絕緣子,其壽命周期内平均失效率爲1～4×10－4/a［1］，對于國産瓷絕緣子的失效率，除個别合資(zī)企業産品将有可能降低外(wài)，比玻璃絕緣子約高1～2個數量級；對于複合絕緣子，由于壽命周期不能預測、複合材料配方和制造工(gōng)藝還不能*定型，其失效率很難預測。
　　3失效檢出率
　　絕緣子失效後能否檢測出來的檢出率對線路安全運行的影響是比失效率本身更爲重要的因素。檢出率取決于絕緣子失效的表現形式和失效的原因。玻璃絕緣子失效的表現形式是“自動破碎"和“零值自破"［1］。“自破"不是老化，而是玻璃絕緣子失效的*表現形式，所以隻需憑借目測就可方便地檢測出失效的絕緣子，其失效檢出率可達；瓷絕緣子失效的表現形式爲頭部隐蔽“零值"或“低值"，複合絕緣子失效的主要表現形式爲傘裙蝕損以及隐蔽的複合“界面擊穿"。此外(wài)，瓷和複合絕緣子失效的原因是材料的老化，而老化程度是時間的函數。老化是隐蔽的，因此給檢測帶來極大(dà)的困難，造成檢出率極低；對于複合絕緣子，實際上根本無法檢測。
　　4事故率
　　年掉線次數與運行絕緣子件數之比稱爲年事故率。絕緣子掉串是架空輸電(diàn)線路zui爲嚴重的事故之一(yī)。對于EHV輸電(diàn)，若造成大(dà)面積、長時間停電(diàn)，後果則不堪設想。
　　國産玻璃絕緣子30年來的運行經驗證明:在220～500kV的輸電(diàn)線路上，從來沒有因爲玻璃絕緣子失效而發生(shēng)過掉線事故［1］，而國産瓷絕緣子掉線事故率則高達2×10－5 。前蘇聯的研究指出，即使失效率相同，瓷絕緣子較玻璃絕緣子的事故率也至少高一(yī)個數量級［3］。由于複合絕緣子爲長棒式，掉線事故一(yī)般很少發生(shēng)，但導緻内絕緣擊穿、芯棒斷裂和強度下(xià)降的因素始終存在，一(yī)旦失效，事故概率會高于由多個元件組成的絕緣子串。
　　5可靠性試驗
　　爲對絕緣子進行可靠性評價，國内外(wài)曾對玻璃絕緣子和瓷絕緣子作過各種方式的加速壽命試驗和強制老化試驗。如:陡波試驗、熱機試驗、耐電(diàn)弧強度試驗、1500萬次低頻(pín)18.5Hz和200萬次高頻(pín)185～200Hz振動疲勞試驗及内水壓試驗，都從不同角度得出結論:與玻璃絕緣子相反，絕大(dà)多數瓷絕緣子都不能通過這些試驗［1］。對于複合絕緣子，可靠性試驗則還是一(yī)個有待于繼續探索的課題。

2　影響絕緣子可靠性的三大(dà)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爲可逆的均質體(tǐ)。“均質性"是影響絕緣材料介電(diàn)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(dà)程度上取決于材料内部的缺陷和表面狀态。這就是鋼化玻璃較之退火(huǒ)玻璃和瓷，上釉的瓷較不上釉的瓷強度高得多的原因。此外(wài)，玻璃的“熱鋼化"技術，賦予玻璃表層一(yī)個高達100～250MPa的*預應力。這就是“鋼化玻璃"強度鋼鐵化，熱穩定性高，較瓷不易老化和壽命長的道理。對于複合絕緣子的難點是解決有機材料在戶外(wài)條件下(xià)的老化、芯棒的脆斷和蠕變。可見，鋼化玻璃既較瓷有高得多的機械、絕緣強度，又(yòu)較有機材料具有優良的抗老化性能，爲絕緣子的可靠運行奠定了良好的基礎。
　　2産品結構和耐污性能是關鍵
　　玻璃絕緣子采用圓柱頭結構，承力組件受力均勻。較之國内傳統瓷絕緣子數十年一(yī)貫制的圓錐頭結構，具有尺寸小(xiǎo)、重量輕、強度高和電(diàn)性能優良的特點。由于玻璃的線膨脹系數較瓷大(dà)得多，外(wài)型尺寸較複合絕緣材料小(xiǎo)得多，且與金屬附件和水泥易連接，因而受力組件材質匹配良好。在各種氣候條件下(xià)，不會象瓷絕緣子和複合絕緣子那樣容易産生(shēng)危險應力而導緻老化。且複合絕緣子很難解決複合界面的結構質量。
　　但複合絕緣子具有優良的耐污性能，而且通常無需清掃。這就極大(dà)地減少了線路維護費(fèi)用。就此而論，複合絕緣子發展前景廣闊。玻璃的介電(diàn)常數較大(dà)，因而單隻玻璃絕緣子的幹閃絡電(diàn)壓比瓷絕緣子的低，但有較大(dà)的主電(diàn)容來改善表面的電(diàn)壓分(fēn)布，使之與瓷絕緣子串的閃絡電(diàn)壓相當。加之玻璃絕緣子洩漏比距大(dà)，表面産生(shēng)的凝聚物(wù)少，抵抗由污穢引起的熱應力的能力強，因而不易因閃絡而出現事故。華東電(diàn)網十年來的污閃實踐一(yī)再證明，玻璃絕緣子的耐污性能優于瓷絕緣子。
　　3制造水平是保證
　　在國外(wài)，産品的生(shēng)産均已形成相當經濟規模、且具有工(gōng)藝*的高自動化生(shēng)産線。因而，整個西歐和前蘇聯，玻璃絕緣子的*高達90以上；整個北(běi)美複合絕緣子使用量爲世界之zui，占本地絕緣子市場總量的25～30［2］；在日本，瓷絕緣子則一(yī)統天下(xià)。在我(wǒ)(wǒ)國，所幸的是國産玻璃絕緣子通過技術引進和自己開(kāi)發，已具備了上述生(shēng)産條件。對于瓷和複合絕緣子，除個别合資(zī)企業外(wài)，上述制造水平在我(wǒ)(wǒ)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及使用環境的全面了解。
　　3　結束語
　　1絕緣子的壽命周期、失效率、失效檢出率、事故率和可靠性試驗，應成爲綜合評價EHV絕緣子可靠性的五項準則。
　　2 擴大(dà)使用國産玻璃絕緣子在當前有着較大(dà)優勢。作爲玻璃絕緣子制造者應精益求精，有效降低絕緣子運行頭幾年的失效率。
　　3 複合絕緣子有着較爲廣闊的發展前景，應集中(zhōng)力量開(kāi)發研制，以求在延緩材料老化和預測壽命周期上取得突破。
　　4 具有悠久生(shēng)産曆史的國産瓷絕緣子，應加大(dà)技術改造力度，在材料配方、産品結構和制造水平上取得更大(dà)的進展。
　

　參考文獻
　　[1]　闵定夫.鋼化玻璃絕緣子的特性及其可靠性.中(zhōng)國科學技術文庫，重慶：科學技術文獻出版社,1997 
　　[2]　劉躍淩.高壓絕緣子和避雷器.北(běi)京：機械工(gōng)業出版社,1995: 53～71
　　[3]　季霍捷耶夫著.1150kV輸電(diàn)的關鍵技術.吳維韓,王鳳鳴譯.特高壓輸變電(diàn)技術三，電(diàn)力工(gōng)業部科學