复合绝缘子及技术介绍 COMPOSITE INSULATORS

（一）
        绝缘子是将导线绝缘地固定和悬吊在杆塔上的电器元件。一般由绝缘体（如瓷件）和金属附件（如钢脚、铁帽等）等部分构成。绝缘子在电力系统中应用很广，一般属于外绝缘，在大气条件下工作。架空输电线路、发电厂和变电所的母线和各种电气设备的外部带电导体均须用绝缘子支持，并使之与大地（或接地物）或其他电电位差的异体绝缘。
        输电线路要将巨大的电流从发电厂送到远方用户，必须具备两个基本条件，一是为传输电流的导线提供机械支撑；二是防止电流接触大地，而绝缘子就具备这两种基本功能，所以绝缘子在输电线路中占有重要地位。
        线路绝缘子是输配电线路中固定导线用的绝缘部件，按其结构不同分为针式、悬式和横担三类。
        架空线路中所用绝缘子，常用的有针式绝缘子、蝶式绝缘子、悬式绝缘子、瓷横担、棒式绝缘子和拉紧绝缘子等。
        依绝缘子的材质分类，现有＂瓷质绝缘子＂，＂玻璃钢绝缘子＂和＂复合绝缘子＂。
        瓷质绝缘子：是世界是最早的绝缘子，从最早的电报绝缘子至今有一百多年的历史了。瓷质绝缘子主要由钢脚、瓷绝缘伞裙、铁帽构成，存在劣化率很高，需检测零值，维护工作量大，易发生污闪甚至掉串事故，目前已逐步被淘汰。瓷质绝缘子的寿命取决于绝缘体，平均为15-25年。
        玻璃绝缘子：20世纪三十年代中期，最初由英国皮尔金顿公司研制，二战后法国、意大利、美国等国家开始生产玻璃绝缘子。玻璃绝缘子由钢脚、钢化玻璃伞盘、铁帽组成，并用水泥胶合剂胶合为一体。具有零值自爆，不需维护检测等特点，钢化玻璃件在雨水冲刷下有一定的自洁能力，在Ⅰ、Ⅱ级污区已普遍使用。玻璃绝缘子的寿命取决于金属附件，最长可达40年。
        复合绝缘子：20世纪五十年代以来，美国就开始研究和使用复合绝缘子，主要使用环氧树脂、树脂增强玻璃钢芯棒、橡胶或氟塑料等聚合材料，主要是为了防止枪击、石头甩砸等人为外力破坏。
        到八十年代，美国、德国等国的复合绝缘子发展非常迅速，主要有以美国为代表的乙丙橡胶复合绝缘子和以德国为代表的高温硫化硅橡胶复合绝缘子。两者都具备强度高、重量轻、安装运输方便，不易破碎，而后者更是因材料本身的憎水性和憎水迁移性具备了防污性能，湿闪污闪电压极高，运行期间不需要维护。
        现在一般意义上提到的复合绝缘子多指由金属附件、高温硅橡胶和环氧玻璃引拔棒构成的复合绝缘子。目前在美国、加拿大、德国、英国、法国、意大利、中国等四十多个国家广泛应用于10-1000kV交流和直流输电线路和变电站所。

（二）
        最开始出现的绝缘子是电报绝缘子。
        1914年，美国俄亥俄州的一家公司创造出了圆盘式的悬式绝缘子，这种绝缘子链的各元件连接得很灵活，因此当时称之为铰链式绝缘子。
        1918年，美国西屋公司制造出了新型的针式绝缘子，这种绝缘子的电场比以前的绝缘子要均匀，所以它的冲击系数不大。
        1921年，德国的一家公司改善了上述的绝缘子，创造出了上裙很大的针式绝缘子。实验表明：这种绝缘子在冲击闪络时可以保护下部伞裙不会损伤。
        1924年瑞士摩托公司首先创造出有两个伞裙的绝缘子，它的击穿电压很高，这是棒式绝缘子的前身，历史上称为摩托型绝缘子。
        在20世纪三十年代中期，研究人员也找得了钢化玻璃件可以作为制造高压绝缘子介电材料，最初的悬式钢化玻璃绝缘子是英国皮尔金顿公司研制的，第二次世界大战后，法国也掌握了玻璃绝缘子的生产方法。随后，在意大利、美国和当时的西德也都开始生产玻璃绝缘子。
        自20世纪50年代以来，美国就开始研究和使用复合绝缘子了，当时主要使用环氧树脂浇注结构，一般安装在户外。
        20世纪60年代后期，出现了由树脂增强玻璃钢芯棒和以橡胶或氟塑料等聚合材料为伞裙护套的复合结构绝缘子，并陆续在30多个国家和地区的各种工业线路和试验线路运行，额定电压为交流15～1500kV，直流为400～500kV。
        从20世纪80年代开始，国外复合绝缘子推广应用非常迅速。美国是使用复合绝缘子最早和应用最广泛的国家，据有关资料介绍，截至1989年底，复合绝缘子占绝缘子市场的20％，复合支柱绝缘子占全部支柱绝缘子的33％，棒形悬式复合绝缘子占悬式绝缘子的15％，使用电压等级从交流115～765kV，直流到500kV。棒形悬式复合绝缘子平均运行时间已有7年，最长使用寿命已达30余年。其中78％的用户反映使用良好，18％的用户认为使用还可以，4％的用户反映有问题。
        20世纪80年代中期，北美35kV及以下电压等级的输电线路至少有200万支复合绝缘子在运行，德国积累了15万支复合绝缘子的运行经验，瑞士也有近20万支复合绝缘子运行10年以上。
        据《我国硅橡胶合成绝缘子的应用与展望》记载：截止1997年，在中国挂网复合绝缘子数量达到40万支。还有一数字讲到：到1998年底，中国35kV-500kV交流输电线路复合绝缘子的使用量已达60万支，并且全部为硅橡胶复合绝缘子。
        《输配电线路应用复合绝缘子的选择与技改研究》（杭州供电公司　张智伟）一文中指出，（截止2007年），进入中国电网的复合绝缘子仅几千万支，而且地域分布不均，推广面积不宽。
        同样出自张智伟的文章《应用复合绝缘子防污闪的新探寻》指出，现在（2008年），中国的复合绝缘子年需求量已突破300万支，使用数量已成为仅次于美国的第2大国，年需求量在近10年将会以20％以上的速度递增。中国到2010年新增输电线路和电气化铁路线路4．8万km，按测定每公里高压输电线路所需绝缘子4万元，就需近20亿元的绝缘子产品。
         中国在建设特高压交流、直流试验基地和示范线路时，70%以上的绝缘子均采用复合绝缘子。一方面瓷和玻璃绝缘子已经不能满足特高压线路建设的需要，无法应对特高压污秽外绝缘问题；一方面电压等级愈高，复合绝缘子的性价比愈高；另一方面，中国也想通过这次示范线路的建设让瓷和玻璃绝缘子在特高压领域做一些试验和检验。


（三）        
         我国电力系统用复合绝缘子的研究始于20世纪80年代初。清华大学、武汉大学、华东电力试验研究院、西安电瓷研究所等单位经过“七五”期间的艰苦攻关，研制出棒形悬式硅橡胶复合绝缘子，并通过了ＩＥＣ1109标准的全部试验项目。由于吸取了电气化铁道复合绝缘子的经验，一开始就采用了硅橡胶与乙丙橡胶作为伞裙材料。又由于乙丙橡胶绝缘子的几起试运行事故，最后伞裙材料只剩下硅橡胶一种，这种状况一直持续至今。
         1987年，湖北襄樊一家电力设备企业开始引进武汉大学复合绝缘子技术，开始生产复合绝缘子，成为中国，也是世界上第七家复合绝缘子生产企业。1988年正式生产出中国第一支复合绝缘子。
         1990年春，中国华北电网发生大面积污闪，而所有挂网复合绝缘子，虽然在重污区，但却经受住了那次大面积污闪事故的考验，无一支发生闪络事故。从此，复合绝缘子获得电力部门和电力专门的广泛认同，当时的国家电力部甚至专门下文在污秽区推广。
         中国复合绝缘子市场出现供不应求的局面，中国河北、江苏、上海等地都建起复合绝缘子工厂，复合绝缘子行业的竞争从此开始了。
         中国复合绝缘子经过以下三个阶段的发展，已经成为一个成熟的产品。
         1.1　1981～1990年是合成绝缘子开发研制、成果转让与产品化阶段。
         1.2　1990～1994年是合成绝缘子工业性试运行阶段。
         1.3　从1995年开始，合成绝缘子进入全面实用化阶段。
         至1995年，复合绝缘子不仅得到运行部门的广泛好评，而且引起设计部门的关注，500kV线路的调爬开始大批量使用复合绝缘子，新建线路也开始批量甚至全线采用复合绝缘子。
         主要标志是JB/T8460-1996“高压线路用棒形悬式复合绝缘子”行业标准公布和国调中心调网［1997］93号文颁发“合成绝缘子使用指导性意见”。
         据国调中心1997年颁发的“入网合成绝缘子质量保证必备条件”显示，当时有一定规模的复合绝缘子厂家已经达到十多家，在这十多家企业中，各种所有制和投资方式都有，中国复合绝缘子行业历经了一个个充分竞争的阶段。在这个阶段中，各厂家引进、消化和自主研发新技术、新工艺的拼劲十足，到本世纪初，中国复合绝缘子的技术已经达到国际领先水平。其中，仅襄樊国网公司一家就拥有相关专利15项。
         从2006年，甚至更早，中国开始着手建设特高压线路，复合绝缘子作为特高压线路中的重要元件受到了一点有的重视，各主要厂家先后研发出特高压交直流复合绝缘子，并在随后的试验基地和示范线路批量挂网。
        
        
（四）        
         作为世界上第七家，中国第一家复合绝缘子生产、研发企业，襄樊国网公司历经22年的创业和守成已经发展成为亚洲、乃至世界上最大的复合绝缘子制造企业，具备年产100万支复合绝缘子生产能力，在产品技术、市场开拓和企业规模等方面均领先于其它企业。
         4.1　襄樊国网公司自1998年至今始终为湖北省高新技术企业，公司产品自1996年至今始终为湖北省名牌推介产品，其中500kV产品曾被中国科学技术委员会等五部委联合认定为“国家级新产品”，被中国国务院授予“国家重大技术装备成果”证书。襄樊国网公司交流1000kV特高压产品被认定为“国家重点新产品”和“国家自主创新产品”，被列入“国家火炬计划项目”，企业由此成为“国家火炬计划重点高新技术企业”。
         4.2　襄樊110-500kV合成绝缘子及500kV直流复合绝缘子在国内均是首家通过鉴定并首家挂网，交流1000kV和直流±800kV特高压复合绝缘子以“产品技术达到国际领先水平”的成绩通过鉴定。目前襄樊复合绝缘子累计挂网数量达到600万支，无一项重大恶性质量事故发生。
         4.3　襄樊国网公司产品先后通过荷兰KEMA实验室5000小时工作电压、模拟气候条件下耐老化试验，意大利ＣＥＳＩ实验室产品型式实验，加拿大魁北克电力实验室电气试验，并成功出口英国、意大利、印度等36个国家，成为国际知名品牌。
         4.4　襄樊国网公司目前拥有近百亩的专业生产基地，拥有包括1000kV工频试验装置、1200kV陡坡冲击试验装置、400kV直流发生器、2200kN拉力试验机在内的大型、全套检测设备，可以满足全部原材料入厂验收试验、半成品检验和成品试验。公司还拥有大型炼胶设备、注射成型设备、挤包设备、套装设备和金具压接设备，具备年产100万支标准复合绝缘子生产能力。
         4.5　近年，襄樊国网公司着眼细分市场，加大研发力度，先后开发出防风偏复合绝缘子、防冰闪复合绝缘子、复合相间间隔棒、支柱式和横担式复合绝缘子、电气铁道用复合绝缘子等新特绝缘子，具备较强的产品设计能力，能够根据线路环境提供方案服务。
         4.6　襄樊国网公司目前领先于其他厂家的研究还有：
         复合绝缘子电场分布仿真计算及均压坏配置优化研究；
         半导体绝缘子研究；
         复合绝缘子直流人工污秽研究；
         复合绝缘子覆冰闪络特性研究；
         光纤导入式复合绝缘子研究等。