耐高压绝缘材料的研究现状及进展

唐苑雯

摘要：随着我国经济的迅速发展，能源需求不断增加。从发展趋势来看，高导热绝缘、耐热绝缘、环保型绝缘、纳米改性绝缘是研究开发的重点关注方向。输电线路绝缘子承担着输电导线对地绝缘的重要作用，绝缘子的覆冰可能导致其电气绝缘强度的下降，严重覆冰时导致冰闪事故的发生，绝缘子的防冰研究显得更加迫切并具有重要工程意义。基于此，文章就耐高压绝缘材料的研究现状及进展进行简要分析。

关键词：耐高压绝缘材料；研究现状；进展

1玻璃绝缘子基本特性

1.1零值自破

零值，即绝缘子的两端电压差为零，失去绝缘作用。当玻璃绝缘子长期运行的过程中，受到外界因素影响，自身绝缘性能降低。介质损耗提高，电流泄露增大，产生了大量的热，易导致热击穿，使绝缘性能降低到零，这时绝缘子就可以称为低值绝缘子或零值绝缘子。此时，若受到外力撞击或有缺陷时，内外力平衡遭到破坏，玻璃件就会发生破碎，这就是所谓的零值自破。

零值自破是玻璃绝缘子优于陶瓷绝缘子和复合绝缘子的最基本特点。由于零值自破，发生损坏的绝缘子可以很容易用肉眼检查出，及时检修，而不必像瓷绝缘子和复合绝缘子那样需要登杆检测。不仅节约了线路的检修费用，还可以及时发现更换零值绝缘子，避免造成闪络事故，提高线路运行质量，为国家电路的顺利运行提供可靠保障。

1.2电压分布均匀

绝缘子本身可以被看作一个电容，绝缘子串上的每一个单体被分布在不均匀电场中，因此每个绝缘子片所承受的电压是不等的，靠近导线一侧，电压最高，接地侧，电压最低。这就给高压，超高压输电线路的安全运行埋下了隐患。如果两端的电压超过零界点，则会加速玻璃体的损耗、老化。

玻璃的介电常数比陶瓷和复合高分子材料要大，因此玻璃绝缘子串拥有较高的主电容。在服役过程中，玻璃绝缘子的电压分布也就比陶瓷绝缘子和复合绝缘子来得均匀。黑龙江高压所的测试结果证实了这一理论。因此，使用玻璃绝缘子作为较高电压等级输电线路的支撑，可以达到防止无线电干扰、降低绝缘子损耗和延长绝缘子服役时间的目的。

1.3机械强度高

经过钢化后的玻璃绝缘子表面形成了很大的预应力，可以阻止表面徵裂纹的形成和扩展。试验表明，瓷的拉伸强度为32.23MPa，而钢化玻璃的拉伸强度可达88.26MPa，远高于瓷的强度。因此，钢化绝缘子能够承受更大的机械载荷。

1.4使用寿命长

由于钢化玻璃绝缘子的性能稳定，其使用寿命基本取决于金属附件的耐腐烛程度，在一般的环境下，使用40年后，机电性能都能保持无明显变化。

2耐高压绝缘材料的研究现状及进展

2.1交流盘形悬式瓷（玻璃）复合绝缘子

交流盘形悬式瓷（玻璃）复合绝缘子结构设计合理，伞裙材料采用高温硫化硅橡胶，具有良好的憎水性和憎水迁移性，大大提高了外绝缘表面的防污性能，伞裙直径特别大，伞下光滑无棱，流线型结构，自洁性好，积污量小，使用特点是将其穿插在交、直流线路绝缘子悬垂串的上部和中部，特大的盘径结构可以起到抑制冰溜和鸟粪造成的线路污闪情况发生。有效地防止输电线路污闪跳闸事故，保证线路的安全运行。

交、直流盘形悬式瓷（玻璃）复合绝缘子系列产品成功问世八年来，已挂网运行300多万片，它的优越性能得到了充分证明，得到了使用单位的一致认可，推进了输电线路绝缘子更新换代的步伐，成为全面建设坚强智能电网的中流砥柱，意义重大！

盘形悬式瓷（玻璃）复合绝缘子的优越性：

2.1.1优异的耐污闪性能

由于硅橡胶外套具有优良的憎水性及憎水性的迁移性，因而提高了工频湿闪络电压和抗污闪能力。通过人工污移闪络电压对比试验，每片瓷（玻璃）复合绝缘子的污移闪络电压比相同类型的瓷绝缘子提高幅度为70%以上。同时该产品伞形设计合理，有很好的风雨自洁能力，积污速度慢，特别是在粉尘类污秽环境中，愈见其优。该绝缘子容易调整外绝缘爬距，可满足重污区运行线路对绝缘子爬电距离的要求。

2.1.2稳定可靠的机械性能

该绝缘子的端部联接金具（钢脚、铁帽），全部采用盘形瓷（玻璃）绝缘子的结构，玻璃芯盘采用钢化玻璃，强度高，从而可靠的保证了作用于绝缘子上的力矩的承接和传递。试验结果证明，机械性能稳定可靠，完全达到瓷绝缘子的水平。

2.1.3结构独特合理

瓷（玻璃）复合绝缘子的外形结构，铁帽的设计在原瓷绝缘子铁帽的基础上增加了一个凹形槽，便于本绝缘子进行安装更换时使用工具夹持。绝缘子铁帽和钢肢联接尺寸、结构高度与原瓷绝缘子完全相同，具有良好的互换性。尤其在现运行的线路上，可直接更换瓷（玻璃）复合绝缘子，无需对原线路塔高、弧垂进行调整，更换极为方便，大大减少了检修人员的工作量。

2.2环保型绝缘材料

绝缘材料中的有害物质，在制造、检测、安装及维护过程中对人员的身体健康有相当大的危害。欧盟2002年颁布了《电器与电子设备废料指令》（WasteElectricalandElectronicEquipmentDirective，WEEE）和《电器与电子设备所含有毒物质限制指令》（TheRestrictionoftheUseofCertainHazardousSubstancesinElectricalandElectronicEquipment，RoHS）指令。为此，绝缘材料行业开发少、无污染和资源保护型的高环境性能绝缘材料已成当务之急。

制备电磁线所用的绝缘漆中，绝大部分用的是甲酚和二甲苯等有毒溶剂，这些有机溶剂毒性较大，目前试制开发低毒或无毒溶剂，用乙二醇醚类、二乙二醇乙醚和N-甲基吡咯烷酮等代替毒性较大的甲酚及二甲苯作溶剂。另外，通过提高漆的固体含量、降低粘度、减少溶剂甲酚及二甲苯的含量，在国内也被逐步认识，高固体含量漆的应用也日益增多。利用水基溶剂漆和无溶剂漆的技术目前也在研制中，但是合成原材料成本较高，技术上的问题有待解决。

2.3脂环族环氧复合绝缘子

环氧树脂中环氧基和羟基是活泼的反应基团。环氧基可与伯胺、仲胺、叔胺、酚类、羧基、无机酸反应。羟基可与酸酐、羧酸、热固性酚醛树脂、氨基树脂、异氰酸酯和硅醇等反应。从溶解性上来看，环氧树脂的溶解性随分子量增加而降低，可溶于酮类、酯类、醇醚类氯化烃类溶剂。高分子量的环氧树脂一般难溶于芳烃类、醇类溶剂。脂环族环氧复合绝缘子的憎水性脂环族环氧化合物材料具有如下特性：（1）化学结构是饱合脂环，不含苯核，因此有良好的抗紫外线能力和耐候性能，即使在恶劣应用环境下也能保持。（2）固化物交联度高，具有很高的耐温性，可耐热190℃以上，热分解温度360℃以上，适用于户外使用。（3）具有耐电弧性，耐漏电痕迹性等优良电气特性，可用于高压环境中作电气绝缘材料，受到各行业日益广泛垂识。（4）设计灵活性高、绝缘体机械强度高、重量较轻、憎水性能和憎水迁移性能优异。

参考文献：

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