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复合绝缘子优缺点

复合绝缘子是有机硅橡胶材料 复合制成的高电压绝缘子。主要产品有棒式和横担式，在35kV、110kV及220kV线路上作为悬垂及耐张承载绝缘。目前也有用于10kV线路的绝缘子产品。

复合绝缘子外形结构近似悬式绝缘子，有端部金具、硅橡胶伞裙及护套和绝缘芯棒构成。

它具有以下优点：

(1)　机械性能优越：由于芯棒由环氧玻璃纤维制成，其扩张强度为普通钢的1.5倍，是高强瓷的3～4倍，轴向拉力特别强，并具有较强的吸振能力，抗震阻尼性能很高，为瓷绝缘子的1/7～1/10。

(2)　复合绝缘子串抗污闪性能好：复合绝缘子具有憎水性，下雨时在复合绝缘子的伞形波纹表面不会沾湿形成水膜，而是呈水珠状滴落，不易构成导电通道，其污闪电压较高，为同电压等级瓷绝缘子的3倍。

(3)　耐电蚀性优异：绝缘子表面漏电闪络形成不可逆性劣变起痕现象，一般标准为不低于4.5级(即4.5kV)，而复合绝缘子为6～7级。

(4)　抗老化性能好：经十年实践检测表明，复合绝缘子除颜色略有变深并介电常数和介质损失角稍有增加外，对表面不沾湿性及耐电蚀起痕性均无变化，说明抗老化性能良好。

(5)　结构稳定性好：一般瓷悬式绝缘子是内胶装配结构，由于电化腐蚀，运行中会产生低零值绝缘电阻，而复合绝缘子为外胶装配结构，其内心为实心棒绝缘材料，不存在劣化合击穿，不会出现零值绝缘子。

(6)　线路运行效率高：由于复合绝缘子的风雨自洁性好，又不产生零值绝缘子，故清扫检查工作可改为每4～5年一次，从而缩短检修、停电时间。

(7)　重量轻：含成绝缘子自身重量轻在运输、施工作业中，可大大减轻工作人员的劳动强度。

但是事物一分为二，复合绝缘子也存在一些缺点：

(1)　复合绝缘子价格高。

(2)　复合绝缘子承受的径向(垂直于中心线)应力很小，因此，使用于耐张杆的高压绝缘子严禁踩踏，或任何形式的径向荷重，否则将导致折断。

(3)　复合绝缘子在施工或平时运行时严禁硬物跌落、碰擦，因其伞部为硅橡胶，质地比较柔嫩，极易损伤而破坏密封性，导致绝缘性能下降。

复合绝缘子设计与制造
尺寸偏差
除非另有规定，复合绝缘子尺寸偏差应符合如下规定（d为检查尺寸，单位mm）：
a）当d≤ 300时：±（0.04d+1.5）mm ；
b）当d＞ 300时：±（0.025d+6）mm，最大偏差为±50mm。
复合绝缘子设计与制造
复合绝缘子至少由两部分绝缘体组成，即芯棒和护套，并配以金属附件。
复合绝缘子芯棒
复合绝缘子芯棒是复合绝缘子的内绝缘部分，用于保证设计的机械强度。芯棒用玻璃纤维增强树脂棒制成，应具有较好的耐酸腐蚀性能，宜采用耐酸芯棒。
复合绝缘子芯棒应能在较大温度范围内承受长期的机械负荷，同时还应承受长期的工作电压和短时过电压的作用。注射工艺应采用耐高温芯棒。芯棒应满足DL/T 864的要求。
复合绝缘子芯棒在纵向和横向介电强度、玻璃丝含量、吸湿性等方面应满足严格的质量控制标准，其染色渗透试验、水扩散试验应分别符合GB/T 19519附录D的第5.4.1条和5.4.2条的规定。
护套和伞裙护套是复合绝缘子的外绝缘部分，它提供所需的爬电距离和保护芯棒免受气候影响。伞裙是护套的突出部分以增加爬电距离。220kV及以下电压等级芯棒护套的最小厚度应不小于3.0mm，500kV电压等级芯
Q/JDL 1.108—2006
棒护套的最小厚度应不小于4.5mm，护套伞裙为同种材料制成。
复合绝缘子护套与伞裙应是整体成型（采用注射或热压成型）。

摘　要：总结了中山电网使用110 kV及以上合成绝缘子的运行情况，对输电线路使用合成绝缘子必须注意审核其雷电全波冲击耐受电压水平是否满足该地点的耐雷水平等问题进行了具体分析、探讨，并指出合成绝缘子具有足够的有效干弧距离是满足所需耐雷水平的关键。
关键词：输电线路；合成绝缘子；耐雷水平
合成绝缘子在110 kV及以上输电线路中的应用，近年来已日益广泛。它具有防污性能好、不出现零值或低值、重量轻、便于安装和基本免维护等优点。1996年广东省明确规定“处在Ⅱ级污区及以上的污秽地区，电压为110 kV及以上的架空线路，垂直绝缘子串应使用合成绝缘子”，输电线路使用合成绝缘子调爬已作为防污闪工作的主要措施之一。统计至1998年底，中山电网已使用110 kV及以上合成绝缘子共4 925支，约占线路杆塔总基数的67.8%。从总体上看，中山电网合成绝缘子运行情况良好，未出现过污闪跳闸事故，只出现过13次雷击输电线路导致合成绝缘子沿面闪络、均压环引弧棒烧伤的故障，均因重合成功而未造成停电损失。但通过运行分析，合成绝缘子在防雷性能上存在着有利与不利两方面的因素。有利因素是它不会发生瓷或玻璃绝缘子不可避免的零值或低值现象，因而可在运行中保持整支绝缘子有较高的防雷水平；其不利因素是由于合成绝缘子伞裙直径小，有效干弧距离较同高度的瓷或玻璃绝缘子串短，正常防雷水平有所下降。本文将对这些问题进行具体的分析。
1合成绝缘子运行分析
中山电网区域位于广东中南部，因纬度低、太阳辐射强，气流旺盛，导致区域雷电活动频繁，年雷暴日平均约90 d／a，中山电力系统所辖35 kV及以上输电线路的雷害故障率占输电线路综合故障的73.6%。
随着中山电网的不断扩大，城市大气环境污染的加剧，对输电线路瓷绝缘子维护工作日趋困难。从1996年开始，中山电网陆续使用合成绝缘子，并结合防污闪调爬工作，对110 kV及以上输电线路实施改造。中山电网先后使用过湖北某厂、广东某公司生产的合成绝缘子(结构高度约1 235～1 245 mm，110 kV高压侧一端加均压环后的有效干弧距离约1 000 mm)和河北某绝缘子厂生产的加长型合成绝缘子(结构高度约1 250 mm，有效干弧距离约1 045 mm)。运行3 a来，未出现过合成绝缘子伞裙断裂、钢帽脱落或硅橡胶材料表面严重喷霜等现象。由于中山电力局所属区域处于雷电活动强烈地区，落雷密度较大(1997年度统计约4.40次／(km2.a)、雷电流幅值较高(1997年统计年平均值约38.5 kA)。往年的输电线路雷击跳闸率居高不下，且部分线路导致重合不成功甚至出现瓷绝缘子钢帽烧脱掉串事故。运行经验表明，随着电网使用合成绝缘子的比例增大，输电线路瓷绝缘子零值或低值现象减少，输电线路雷击跳闸率在逐年下降。显然，由于合成绝缘子是棒形绝缘结构，一般不发生内部绝缘击穿，无零值或低值现象，使整支绝缘子在运行中保持较高的防雷水平。就普通型合成绝缘子而言，其50%冲击闪络电压(幅值)不小于540～580 kV，虽然较110 kV线路7片瓷绝缘子串(干弧距离约1 150 mm)的50%雷电全波冲击闪络电压(幅值)低8%～13%，但不会出现像瓷绝缘子串零值过多(2～3片及以上)而造成绝缘水平严重下降的现象。因此，110 kV及以上输电线路雷电跳闸率逐年降低也就不足为奇了。
对于多雷区或雷电活动特别强烈地区，使用普通型合成绝缘子，必须注意审核其雷电全波冲击耐受电压水平是否满足该区域的耐雷水平，这是影响合成绝缘子雷击闪络的主要原因之一。中山电网发生的13次合成绝缘子雷击闪络、均压环引弧棒烧伤故障，有3次为加长型合成绝缘子，其余为普通型。而加长型合成绝缘子占运行总数2／3，遭雷击闪络的比率仅为总故障次数的23%。

普通型合成绝缘子(尤其110 kV级)有效干弧距离仅1 000 mm左右，它的耐雷水平先天劣于同长度无零值的瓷绝缘子，对于类似中山这样多雷且雷电流幅值较大的区域而言，现行标准规定的干弧距离实际上偏小。因此在不影响线路杆塔结构的情况下，适当加长合成绝缘子的有效干弧距离，能明显提高合成绝缘子的耐雷水平。另外，110 kV合成绝缘子高压端采用加深高度的均压环后，其伞裙电压分布得到明显改善，高压端芯棒与金具连接处的场强得以降低，合成绝缘子沿面闪络拉弧点大多集中在均压环放电极上，易于维护和更换。

2、合成绝缘子使用对策
2.1、要有足够的有效干弧距离
使用合成绝缘子必须注意审核其雷电全波冲击耐受电压水平应满足该地点的耐雷水平的设计要求，而合成绝缘子具有足够的有效干弧距离是保证其满足所需耐雷水平的关键因素。因此，对于110 kV合成绝缘子，有效干弧距离应选择1 050～1 100 mm；对于220 kV合成绝缘子，有效干弧距离应选择1 950～2 000 mm。适当加长后的110 kV合成绝缘子，50%雷电冲击闪络电压(正极性)约在640～680 kV范围，接近于110 kV线路耐雷水平的设计值。
2.2、注意导线弧垂、风偏等影响
在输电线路调爬或改造过程中，使用加长型合成绝缘子，应注意校核导线弧垂、风偏等技术参数。目前部分厂家生产的胶装式整体注射成型合成绝缘子，金具接头较短，对于相同结构高度，可令其干弧距离足够，这是解决普通型合成绝缘子的雷击闪络问题的较好途径。
2.3、采用均压环
110 kV及以上电压等级合成绝缘子均采用均压环，以改善合成绝缘子电场分布。110 kV级合成绝缘子高压端配一个均压环，220 kV合成绝缘子配两个均压环，均压外径250～300 mm，管径30～40 mm，抬高距离25～30 mm。均压环采用开口环加放电极，便于拆卸更换。110 kV合成绝缘子在高压端配一个均压环，其50%雷电冲击闪络电压比不带均压环的下降了1.5%～3%左右，但采用加长型合成绝缘子后，伞裙电压分布又得到改善，高压端芯棒与金具连接处的场强有所降低，既起到伞裙和端部金具不易严重烧伤的作用，又有利于均压环的运行维护。
2.4、做好故障检查记录
运行中的合成绝缘子，因遭雷击发生沿面闪络，但线路重合成功。经运行部门登杆检查，未发现伞套表面严重烧伤或电蚀粉化，伞盘破损或严重变形等缺陷，合成绝缘子的电气性能、增水性能一般不会受损，可继续投入使用，但运行部门必须做好故障检查记录。内容包括：电压等级；安装地点；故障日期；故障原因(污闪、雷击、不明)；故障性质(闪络、击穿、机械故障)；损坏部位(均压环放电极、伞裙、伞盘、芯棒端部介面、端部金属件等)。此外，还要建立详细的合成绝缘子台帐和运行记录。
2.5、在变电所进线端加装避雷器
输电线路全线采用合成绝缘子后，其耐雷水平趋于稳定，而雷电波沿输电线路入侵变电站母线的概率相应增大。文献［1］规定，110 kV开关断口的额定雷电冲击耐受电压(峰值)为450 kV或550 kV。在雷雨季节，变电所进线隔离开关或断路器可能经常断路运行，而线路侧又带电，因此必须在进线端加装避雷器。有条件时，可选择输电线路雷击跳闸率较高的易击段，装设线路型氧化锌避雷器，也是输电线路防雷对策的一种积极尝试。

3、结论
a)普通型合成绝缘子在防雷性能上存在着有利与不利两方面的因素，对其雷电闪络的问题必须引起生产厂家、运行部门的足够重视。
b)使用合成绝缘子必须注意校核其雷电全波冲击耐受电压水平应满足该地点的耐雷水平的设计要求，而合成绝缘子具有足够的有效干弧距离是满足所需耐雷水平的关键。

复合绝缘子在我国挂网运行约200万支，它同瓷、玻璃绝缘子一样时有闪络发生。下面就复合绝缘子闪络的原因进行分析：

一、电压引起闪络的原因

在正常工频电压作用下，特别是暴露在污秽大气中的复合绝缘子，有可能沿绝缘子表面发生沿面闪络。为了防止这类故障所需的电气绝缘强度，可由绝缘子的污耐压特性来确定。目前采用比照瓷、玻璃绝缘子的爬电距离来确定不同电压等级复合绝缘子的污秽绝缘强度。由爬电比距法确定瓷、玻璃绝缘子串片数，若考虑爬电比距有效系数，其确定的污秽绝缘强度与由污耐压确定的片数基本吻合。而复合绝缘子的放电机理完全不同于瓷、玻璃绝缘子。相同爬电比距和憎水性优良时，其有效系数较瓷、玻璃绝缘子小，也就是说其污秽绝缘强度优于瓷、玻璃绝缘子。运行经验表明，复合绝缘子运行不同年限后，其憎水性丧失可达HC4级及以上，其表面击穿强度也出现不同程度降低。在此工况下，其有效系数较瓷、玻璃绝缘子大。运行经验还表明，运行输变电设备外绝缘配置总体水平不足，所以目前采用爬电比距法确定复合绝缘子的工频绝缘强度，在运行若干年后有可能偏低是复合绝缘了发生闪络的隐患。

二、干、湿闪络特性

在同一结构高度和相同运行条件下，复合绝缘子的干、湿闪络电压较悬式瓷、玻璃绝缘子串明显降低。湿闪络特性除取决于尺寸、开头和电压分布外，还与伞隔水效果相关，通常是伞间距增大后，其同一绝缘子伞间距一般为50mm左右。干、湿闪络电压值低于某一临界值，无疑会导致复合绝缘子发生闪络。另外，复合绝缘了运行若干年后憎水性降低，其工频电气强度明显下降，也是复合绝缘了发生工频闪络的原因之一。

三、结构和工艺原因之一。

复合绝缘子相对悬式瓷、玻璃绝缘子而言易遭受工频电弧损坏，表现为伞裙和护套粉化、电蚀和漏电起痕及碳化严重、芯棒暴露和机械强度下降。所以复合绝缘子一定要在两端安装均压装置，使工频电弧飘离绝缘子连接区不因漏电起痕及电蚀损导致密封性能破坏。为了达到此目的，复合绝缘子必须安装均压装置，其干弧距离小于相同结构高度的瓷、玻璃绝缘子串，无疑降低了电气绝缘强度。同时，伞套的成型工艺及乎裙形状不合理性对复合绝缘子整体绝缘也有一定的影响。

总之，正常运行状态下的工频电压、短时过电压和过电压皆可能导致复合绝缘子发生闪络；复合绝缘子本身的结构和工艺以及绝缘用材料的固有特点使其电气强度会出现不同程度降低，优其是对单伞粘接工艺，在长时间作用下的击穿电压将比短时间作用下的整体的击穿电压和沿面闪络电压低得多，应引起重视、沿绝缘子表面的击穿强度大于沿面临界击穿强度，绝缘子一旦发生闪络，应从导致降低绝缘子沿面击穿的种种因素去分析工作电压、短时过电压、操作过电压和和大气过电压4种电气强度是否满足运行对其要求。

1、支持（柱）绝缘子：用于支持和固定户内、外配电装置的软、硬母线、隔离开关的动、静触头，并使之与地绝缘。
2、套管绝缘子：用于母线或引线墙壁、天花板以及由户内、外的引出或引入。
3、线路（悬式）绝缘子：用于固定架空输电线路的导线和户外配电装置的软母线，并使之与地绝缘。

复合绝缘子重量轻、防污性能好、防人为破坏性能强等优点，日益得到用户的欢迎，在城农网改造工程中成为绝缘子行业的主力军。作为绝缘子主要应具备两项根本的要求，即外绝缘性能和稳定的力学性能，二者同样重要，缺一不可，因而研究复合绝缘子的力学性能是我们进一步拓展复合绝缘子市场的重要一环。复合绝缘子的外绝缘由硅橡胶来提供，其机械负荷主要由内部的玻璃纤维引拔棒提供，同时涉及到金具与玻璃纤维引拔棒的连接。因此对复合绝缘子力学性能的研究分析，是安全运行的关键。

1 端部金具连接结构与芯棒利用率

复合绝缘子主要靠单向玻璃纤维增强的树脂引拔棒（俗称芯棒）来承担机械负荷。玻璃钢引拔棒最突出的性能特点即很高的拉伸强度和比强度。引拔棒中的玻璃纤维沿轴向承载方向的顺向排列，使其具有很高的轴向拉伸强度，一般可达1000 MPa以上。因而直径仅18 mm的引拔棒，其拉伸破坏强度即可达到250 kN以上。又由于引拔棒的密度一般只为2.0 g/cm3,因而其比强度（拉伸强度与重量之比）为优质碳素结构钢的5～6倍。引拔棒的高强度、高比强度的特点，正是复合绝缘子强度高、重量轻、杆径细的基础。

虽然复合绝缘子完全依靠玻璃纤维引拔棒来承担机械负荷，然而芯棒的强度并不等于复合绝缘子的强度，这是因为芯棒必须通过绝缘子的端部附件传递负荷，才能与输电线路的杆塔及导线相连接。而端部连接处必然是机械应力最集中的地方，不同的连接结构也会导致不同的应力集中程度，因此复合绝缘子的机械强度实际上更多地不是取决于芯棒的机械强度，而是其端部连接的机械强度，也就是芯棒的利用强度。采用同样芯棒而不同连接结构的复合绝缘子，其机械强度是不同的，因此对芯棒的利用强度是不同的。

国内外复合绝缘子按照连接结构划分，主要有楔接式和压接式两类，目前以压接式为主要采用形式。压接式生产自动化程度高，外形尺寸小，简洁美观，无论是金具加工还是压接配合都较简单、清晰。我公司采用该种连接结构已有4年了，从试验效果和运行后的抽检可以看出，连接效果很好。压接式连接区对芯棒和金具的尺寸精度、压接时芯棒损伤程度的探测、金具镀锌层质量等都有很高的要求。压接式属于非自锁性结构，必须完全靠预压力产生的金具塑性变形来抵御运行中可能出现的任何滑移，而且由于芯棒与金具的热膨胀系数有较大差异，低温时芯棒尺寸的收缩比金具大，从而要求在压接生产过程中施加足够的预压缩力，以保证在低温环境下金具中仍有足够的压缩量。高温时芯棒尺寸的膨胀又比金具大，从而加大了内应力，为解决这个问题，我们采用国内外最先进的声发射探测的压接工艺，效果良好。

楔接式连接结构有内楔和外楔之分，都是利用自锁原理。外楔式接头由于运行效果不好，在运行中抽查发现了机械负荷明显下降的现象，从而被国内电力部门及生产厂家所遗弃。内楔式是在尾端开口的金具上采用正向打楔的装配工艺，同时控制压楔的位移量与压楔力，可以避免连接区在预拉伸负荷下的位移，实现较好的端部密封。而且内楔式属于自锁紧式结构，在长期的运行中，一旦遇到较大的冲击负荷或严重的低温等意外情况，芯棒产生微小的滑移时，自锁紧式结构可以保证芯棒重新夹紧。国内数十万只复合绝缘子采用这种结构形式，运行效果较好。但是由于该工艺破坏了芯棒，同时人为影响较大，生产成本高，工艺复杂，只有少数厂家采用。

2 复合绝缘子的机械强度与蠕变特性

瓷绝缘子的机械强度用机械破坏负荷一个参数就可以了，而复合绝缘子仅用额定机械负荷一个参数却不够，还需要加上机械强度的蠕变斜率来共同评价。

所谓机械强度的蠕变，就是当对复合绝缘子施加一个低于其短时破坏负荷的机械拉力时，复合绝缘子显然不会立即断开，但经过一定时间后，虽然该拉力一直恒定并未增加，但复合绝缘子却断了。施加的机械负荷越高，复合绝缘子所维持的时间就越短，施加的机械负荷越低，复合绝缘子所维持的时间就越长。比如在100 %的破坏负荷下，复合绝缘子在1 min左右就断了，在60 %的破坏负荷下，复合绝缘子至少能维持96 h以上才断，在40 %的破坏负荷下，复合绝缘子可以维持50年左右才断。这种机械强度随加载时间延长而下降的现象就是蠕变现象。

复合绝缘子存在机械强度的蠕变现象，是由于承担机械负荷的芯棒的复合结构造成的。在芯棒中所采用的无碱玻璃纤维直径约5～20 mm，而玻璃纤维所占体积达50 %～70 %甚至更高一些。因而在直径18 mm的芯棒中就有上百万根玻璃纤维，这上百万根玻璃纤维是不可能同时断裂的。首先因为在复合绝缘子的连接结构中，不可避免的存在着应力集中问题，即在芯棒内部各点所受到的机械应力不同，在芯棒内部这上百万根玻璃纤维的状态也不同。有的纤维弯有的纤维直，即使芯棒受到的是宏观上均匀的拉伸负荷，这些纤维的受力状态也必然很不相同。再说这上百万根玻璃纤维本身的破坏强度也不会完全相同，即使受到相同的拉力，这些纤维也不会同时被拉断。基于以上分析，我们可以看到在复合绝缘子上施加一个低于其短时破坏强度的机械负荷时，绝缘子虽没有立即断裂，但芯棒内部的某些纤维由于受到超过其本身强度的负荷已经断了。这些断了的纤维原先承担的负荷只好转移给周围的纤维，从而加大了周围纤维的平均应力。若周围的纤维能够承担这些附加的负荷，则芯棒的内部破坏过程就停止了，若周围的纤维承受不了这些附加的负荷，芯棒的的纤维就继续断裂，需要更大范围内的纤维来承担。从而表现出断裂纤维逐渐增多，剩余纤维平均受力逐渐加大，芯棒的整体强度逐渐下降的蠕变现象。

玻璃纤维引拔棒的蠕变现象并不可怕，因为在负荷低于一定的机械负荷之下没有或极少有纤维断裂，蠕变过程就停止了。而设计过程中已经留下了足够多的裕度，芯棒的破坏强度很高，运行中绝缘子的日常机械负荷又很低，一般不足以引起芯棒的蠕变破坏。

3 不同连接形式对复合绝缘子机械负荷的影响

从目前的研究分析可以发现，复合绝缘子机械负荷的控制关键，是金属附件与芯棒的连接区的控制，我们前面已经分析过存在的连接形式。外楔式连接形式与压接式采用的原理相同，都是给芯棒一个预应力，从而在二者之间产生静摩擦力实现机械负荷的传递。但外楔式的楔片在巨大的压力作用下与金具的内腔产生了较强的分子运动，由于是同一种材料，随着时间的延续，二者就成为了一个整体。又由于芯棒和金具有着不同的膨胀系数，在膨胀系数不一致的情况下，就发生了芯棒与金具的滑移。一旦出现滑移，其机械负荷就会进一步的降低，同时引起端部封口区的护套断裂，密封损坏又引起进水，给芯棒的水解创造了条件，导致芯棒进一步破坏，最后导致绝缘子在连接区的断裂。

内楔式连接结构采用自锁原理，其缺点是生产时要先对芯棒锯一个缝，其实也就降低了芯棒本身的机械强度。在锯开的缝中间打入一个楔片，对芯棒产生了一个很大的应力。另外在锯缝的时候其对称性不容易控制，不对称的芯棒所受的应力不均匀，更容易损坏。由于采用自锁式结构，因而一般不会出现抽芯现象，但不对称容易造成一半芯棒断裂。金具的加工要求高，装配的手工工序多而且严格，所以很少采用。

压接式是目前国内外共同认可的很受欢迎的连接形式，其原理是金具均匀的周边压力，使金具产生塑性变形，给芯棒一个预应力，从而在芯棒和金具之间产生静摩擦力，实现连接。由于金具内腔与芯棒是无锥度的配合，芯棒受到周围均匀的预压力，应力集中现象得到很好的控制。该工艺操作机械化程度高，金具小巧美观，生产成本低，得到了广泛应用。

4 复合绝缘子的芯棒脆断

玻璃属于典型的脆性材料，因而玻璃纤维引拔棒在受拉力断裂时与受力方向垂直且光滑平整的断口形态，被描述为脆性断裂或脆性破坏。玻璃纤维引拔棒这种纤维增强类复合材料的正常断裂形态，通常是增强玻璃纤维在芯棒中不同位置的断裂，并同时伴有大量的纤维与基体树脂的分离分层现象，断口粗糙，就好象折断的竹竿或甘蔗那样，被称为分层破坏。但是玻璃纤维引拔棒或复合绝缘子在一定条件下却可发生脆性断裂，断口平整而光滑，就好象没有任何纤维，断面垂直于芯棒轴向的受力方向。复合绝缘子的这种脆性断裂之所以格外受到关注，并不是一种独特的断裂形式，而主要是在完全意外的的情况下发生的。所谓意料之外，一方面是指脆性断裂的负荷远低于正常断裂负荷，比如在正常破坏负荷的30 %以下就可能发生脆性断裂；从另一方面说，脆性断裂的时间有不可预见性。根据运行经验，脆性断裂的时间无规律可寻，长的可以运行数年，短的也就是几个月就断裂了。

基于以上两点，对复合绝缘子的脆性断裂，从生产研究人员到广大的电力用户都很重视脆性断裂问题。根据多年的研究发现，基本认定是应力腐蚀造成的，在酸性溶液与机械负荷的共同作用下，酸性溶液腐蚀耐酸性能并不好的玻璃纤维，使纤维产生微小的裂纹。假若纤维已经存在微小的裂纹可以促使微小裂纹进一步加大，在并不高的外在平均机械应力作用下，纤维微小裂纹尖端的机械应力却可以大大增加，使纤维开始断裂，造成纤维裂纹的不断扩展，裂纹前端的应力腐蚀进一步加剧，从而使芯棒在很低的负荷下就发生了断裂。至于酸性溶液普遍认为是由于复合绝缘子的护套或端部密封失效，导致外界水分进入，水分在强电场作用下，或者在局部发生微弱的放电而产生的。

从以上的分析可以看出，提高复合绝缘子的耐应力腐蚀性能的途径有两种。其一是提高复合绝缘子的护套性能和端部密封水平，彻底防止水分的侵入；另一途径是提高复合绝缘子用玻璃纤维引拔棒的耐应力腐蚀性能，最好使用耐酸芯棒。

绝缘子的断裂会造成导线落地，脆性断裂的严重性不言而喻。但脆性断裂的发生概率极低，在国内运行的上百万只复合绝缘子中仅有几只断裂，因而复合绝缘子是可以值得信赖的产品，特别是目前生产厂家在芯棒的采用、护套的生产和端部的密封上都有了大幅度的提高，只要生产和使用部门协作一致，一定会对脆性断裂事故得到控制。

从以上分析可以得出采用先进的有运行经验的连接方式，严格的生产工艺管理，做好对芯棒的保护，采用耐酸性芯棒，复合绝缘子就会有可靠的机械性能。

绝缘子是电网中大量使用的一种绝缘部件，当前应用得最广泛的是瓷质绝缘子，也有少量的玻璃绝缘子，有机(或复合材料)绝缘子国内也陆续有了应用。
绝缘子的形状和尺寸是多种多样的，按其用途分为线路绝缘子和电站绝缘子，或户内型绝缘子和户外型绝缘子；按其形状又有悬式绝缘子j针式绝缘子、支柱绝缘子、棒型绝缘子、套管绝缘子和拉线绝缘子等。除此之外还有防尘绝缘子和绝缘横担。
瓷件(或玻璃件)是绝缘子的主要组成部分，它除了作为绝缘外，还具有较高的机械强度。为保证瓷件的机电强度，要求瓷质坚固、均匀、无气孔。为增加绝缘子表面的抗电强度和抗湿污能力，瓷件常具有裙边和凸棱，并在瓷件表面涂以白色或有色的瓷釉，而瓷釉有较强的化学稳定性，且能增加绝缘子的机械强度。
绝缘子在搬运和施工过程中，可能会因碰撞而留下伤痕；在运行过程中，可能由于雷击事故，而使其破碎或损伤；由于机械负荷和高电压的长期联合作用，而导致劣化，这都将使其击穿电压不断下降，当下降至小于沿面干闪电压时，就被称为低值绝缘子。低值绝缘子的极限，即内部击穿电压为零时，就称为零值绝缘子。当绝缘子串存在低值或零值绝缘子时，在污秽环境中，在过电压甚至在工作电压作用下就易发生闪络事故。例如，电网曾多次发生由于存在零值绝缘子而引起的污闪事故；某电业局110kV线路，也曾因出现零值绝缘子，而导致绝缘子爆炸。因此，及时检出运行中存在的不良绝缘子，排除隐患，对减少电力系统事故、提高供电可靠性是很重要的。
在相关规程中，绝缘子试验指的是支柱绝缘子和悬式绝缘子试验，其试验项目如下：
(1)零值绝缘子检测(66kV及以上)。
(2)测量绝缘电阻。
(3)交流耐压试验。
(4)测量绝缘子表面污秽物的等值盐密。
运行中的针式支柱绝缘子和悬式绝缘子的试验项目可在检查零值、绝缘电阻及交流耐压试验中任选一项。玻璃悬式绝缘子不进行该三项试验，运行中自破的绝缘子应及时更换。
一、绝缘子绝缘电阻的测量
(1)绝缘电阻测量是对瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子、复合绝缘子的绝缘电阻的测量。测量的目的是检查绝缘子的绝缘状况，发现绝缘子的绝缘劣化和绝缘击穿等缺陷。
(2)35～220kV架空送电线路的绝缘子绝缘电阻测量推荐使用5000V兆欧表进行测量。
1．绝缘电阻合格的标准
(1)新装绝缘子的绝缘电阻应大于或等于500MΩ。
(2)运行中绝缘子的绝缘电阻应大于或等于300MΩ。
2．绝缘子劣化判定原则
(1)绝缘子绝缘电阻小于300MΩ，而大于240MΩ可判定为低值绝缘子。
(2)绝缘子绝缘电阻小于240MΩ可判定为零值绝缘子。
复合绝缘一般不采用本方法测试绝缘电阻。
3．导致盘型悬式绝缘子劣化的原因
(1)温度的影响，温度对绝缘电阻影响很大，绝缘电阻随温度上升而减小。原因是温度升高，绝缘介质的极化加剧，电导增加使绝缘电阻下降，变化的原因与温度变化程度和绝缘材料的性质、结构等有关。
(2)湿度的影响，湿度对表面泄漏电流的影响较大，原因是绝缘表面吸附潮气，形成水膜，会使绝缘电阻明显下降。
(3)绝缘子机械过载造成的劣化。
(4)瓷件吸湿性劣化。
(5)瓷件内外应力重叠性劣化。
(6)瓷绝缘子热膨胀造成的劣化。
(7)钢帽浇装水泥饱和膨胀性劣化。
(8)钢帽浇装水泥冻结膨胀性劣化。
(9)钢帽、钢脚电腐蚀性劣化。
(10)绝缘子过电压造成的劣化。
(11)绝缘子内部缺陷造成的劣化。
测量绝缘子电阻的注意：湿度较大时应暂停测量。
4．测量方法
对于单元件的绝缘子，只能在停电的情况下测量其绝缘电阻，相关规程中规定，采用2500V及以上的兆欧表。目前使用较多的是2500V和5000V兆欧表，也有电压更高的专门仪器。但实际上，在1*104MΩ以内，精度相同的2500V和5000V兆欧表，在相同的湿度下测量的绝缘电阻基本相同。在所测绝缘电阻大于1*104MΩ时，2500V兆欧表无法读出准确的绝缘电阻值，只能按∞记数。而5000兆欧表则可取的最大绝缘电阻可达2*105MΩ。

对于多元件组合的绝缘子，可停电、也可带电测量其绝缘电阻。其方法是用高电阻接至带电的绝缘子上，使测量绝缘电阻的兆欧表处于地电位，从测得的绝缘电阻中减去高电阻的电阻值，即为被测绝缘子的绝缘电阻值。带电测量绝缘子绝缘电阻的原理接线如图4—1所示。图4—1中，R为高电阻杆中的电阻，阻值按10～20kΩ/V、长度按0.5～105kV/cm选择，每单位电阻容量为l～2W；C为接地电容，可使兆欧表处于地电位，C的绝缘电阻应达到兆欧表的最大量限，以保证测量的准确度。C的电容量为0.01～0.05μF，应能承受3000V以上的直流电压。

5．判断

(1)针式支柱绝缘子的每一元件和每片悬式绝缘子的电阻不应低于300MΩ。
(2) 500kV悬式绝缘子的绝缘电阻不低于500MΩ。
值得注意的是，测量多元件支柱绝缘子每一元件的绝缘电阻时，应在分层胶合处绕铜线，然后接到兆欧表上，以免在不同位置测得的绝缘电阻数值相差太大，而造成误判断。
二、绝缘子工频交流耐压试验
交流耐压试验是判断绝缘子抗电强度是最直接、最有效、最权威的方法。交接试验时必须进行该项试验。预防试验时，可用交流耐压试验代替零值绝缘子检测和绝缘电阻测量，或用它来最后判断用上述方法检出的绝缘子。对于单元件的支柱绝缘子，交流耐压试验目前是最有效、最简易的试验方法。
各级电压的支柱绝缘子的交流耐压试验电压值如表4—2所示。对于35kV针式支柱绝缘子交流耐压试验电压值；两个胶合元件者，每个元件为50kV；三个胶合元件者，每个元件为34kV。对盘形悬式绝缘子，机械破坏负荷为60～300kN者，交流耐压试验电压值均取60kV。
表4—2 支柱绝缘子的交流耐压试验电压
额定电压(kV)
最高工作电压(kV)
交流耐压试验电压(kV)
注：括号中数值适用于小接地短路电流系数。
(1)交流耐压试验的范围是对瓷、钢化玻璃、复合绝缘子。测量的目的：使用电压分布测量法和绝缘电阻测量法判断绝缘有问题的绝缘子或绝缘子串，适用于单片瓷绝缘子施加一定时间的电压，可有效地发现被试品内部缺陷，耐压试验是检验绝缘子优劣最有效的测试方法。
(2)交流耐压试验设备推荐使用100kV级的高压试验设备。
(3)盘型悬式绝缘子流耐压试验电压标准。机械荷载为60～300kN的盘型悬式绝缘子交流耐压试验电压取60kV。
1．交流耐压试验的判定标准
(1)按试验标准耐压lmin，在升压和耐压过程中不发生闪络为合格。
(2)以3～5kV／s加压速度升到标准试验电压时，若出现异常放电声，被试绝缘子闪络，电压表指针摆动很大，应判定为不合格。
2．交流耐压试验注意事项
(1)在加压过程或耐压过程中发现被试品过热、击穿、闪络、异常放电声、电压表指针大幅摆动，应立即断开电源。
(2)被试绝缘子分片放在地电位砂盘中，绝缘子钢脚端应连接在试验变压器高压接线柱上。
(3)对被试品应按绝缘子安装顺序进行编号，记录杆号、相别、单片编号、温度、湿度、气压和耐压试验结果。
三、运行中的钢化玻璃绝缘子自爆后的测试
(1)钢化玻璃绝缘子自爆原因分析与判定：
1)玻璃中含有杂质和结瘤，若分布在内张力层即可在较短时间30～60天内发生自爆，可判定为制造原因的自爆。
2)运行中的钢化玻璃绝缘子因含有杂质，分布在外张力层，即在冷热温差状态下，特别是突然冷却时，并在稳定机械荷载下，在1～2年内会发生自爆，可判定为运行状态下质量原因的自爆。
3)运行中钢化玻璃绝缘子因表面积污严重，受潮后引起局部放电或单片爬电导致发热，引起绝缘下降，而发生自爆可判定为零值自爆。
(2)自爆后钢化玻璃绝缘子残帽的测试的目的是查出同批钢化玻璃绝缘子自爆后的机荷载承受能力，分析自爆原因。
(3)残帽测试可选用卧式静拉力试验台进行拉力测试。
(4)残帽拉力测试推荐值：测值应大于原钢化玻璃绝缘子额定机械荷载的70％。小于该推荐值时应对该批钢化玻璃绝缘子进行监督。
(5)钢化玻璃绝缘子自爆，应注意收集运行周边环境、温度、湿度和附盐密度，以及发现自爆的时间，必要时应对微地形进行分析。
四、运行中复合绝缘子的测试
运行中复合绝缘子故障主要特性是憎水性和憎水迁移性，它决定了复合绝缘子的耐污水平。运行中复合绝缘子故障主要危险点是：端部与芯棒连接机械强度、环氧引拔棒的质量、硅橡胶质量、密封质量以及均压环的正确安装。
1．运行中被测复合绝缘子样品选择
根据它的特性和危险点，推荐下列选定原则：
(1)位于工业污源5km半径以内的下风区杆塔上的复合绝缘子。
(2)严重的多污源区，距离在3km半径以内的杆塔上的复合绝缘子。
(3)跨河、湖两边杆塔上的复合绝缘子。
(4)湿地周边1km半径内的杆塔上的复合绝缘子。
(5)村庄周边1km半径内的杆塔上的复合绝缘子。
(6)垂直挡距较大杆塔上的复合绝缘子。
(7)位于风口杆塔上的复合绝缘子。
(8)严重覆冰区段杆塔上的复合绝缘子。
(9)雷击区杆塔上的复合绝缘子。
(10)鸟类活动频繁区段杆塔上的复合绝缘子。
(11)一般应按每两年一个周期抽取样品为宜。必要时每年抽取样品进行试验。
2．试品表面水滴状态与憎水性分析标准(见表4—3)
表4-3 试品表面水滴状态
HC值
试品表面水滴状态描述
1、只有分离的水珠，大部分水珠的后退角θ1≥800
2、只有分离的水珠，大部分水珠的后退角500<θ1<800
3、只有分离的水珠，水珠一般不再是圆的，大部分水珠的后退角200 <θ1<500 　　 4、 同时存在分离的水珠与水带，完全湿润的水带面积小于　2cm　2，总面积小于被测区域面积的90%　 5、一些完全湿润的水带面积大于　2cm　2，总面积小于被测区域面积的90％　 6、完全湿润总面积大于90％，仍存在少量干燥区域(点或带) 　　 7、整个被试区域形成连续的水膜　　 3、复合绝缘子伞裙护套材料憎水性应满足条件 (1)憎水性角以θav≥1000，θmin≥900。 (2)一般应为HC1～HC2级，且HC3级试品不多于1个。 4．复合绝缘子伞裙护套材料老化判定 (1) HC1、HC2级的硅橡胶，可判定为具有良好的憎水性。 (2)HC3级的硅橡胶可判定为一般性表面老化。 (3)HC4～HC5级的硅橡胶，可判定为较严重的老化。 (4)HC6～HC7级的硅橡胶，可判定为材料表面完全老化。 5．复合绝缘子伞裙护套憎水性暂时性丧失的判定 (1)在硅橡胶遇到严重的潮湿状态下，表面的憎水性会出现暂时性消失的现象。憎水性也会在一定时间内恢复，它的恢复时间与硅橡胶的品种、填充材料、材料老化、表面积污有关，积污严重的憎水性丧失后恢复较慢。 (2)新安装、的复合绝缘子憎水性恢复时间，HC值为1级时，浸水24h后，憎水性恢复平均时间37.57s(其中min15s；max85s)。应对憎水性恢复>38s的复合绝缘子给予高度的重视。可判断为憎水性不稳定。
(3)应将试品送标准实验室(环境条件：温度20±50C，相对湿度40％～70％)，在蒸馏水中浸泡96h，在温度接近室温时其电导率小于10μS／cm，再行测量憎水性的减弱与恢复特性，试验后的憎水性丧失恢复时间不应大于85s，出现HC级大于3级憎水性丧失恢复时间大于85s的复合绝缘子应给予高度重视。可判断为老化型憎水性不稳定。

有机复合绝缘子的外绝缘包覆工艺经历了从干穿伞盘套穿伞 平板整机模压 整体注射这几个过程。同样芯棒的发展也经历了以下几个阶段普通型芯棒 耐高温芯棒 耐高温、耐酸型芯棒 透明、冲击强度高、耐酸型芯棒。这些都是为了适应绝缘子的生产工艺而改变，为国内绝缘子整体发展赶超世界先进水平而改变。

有机复合悬式绝缘子发展目前最为推崇和受关注的是整体注射和压接金具这一结构型式。220KV以上悬式有机复合绝缘子部颁标准又提出推荐使用耐酸芯棒这一要求。芯棒的耐高温是为整体注射工艺服务的。压接式结构要求抗冲击强度要高。按照有机高分子材料的结构特性，耐热性能越高的芯棒它的抗冲击强度越低，所以两者之间是相互矛盾的而要解决这一矛盾必须是芯棒生产厂家和绝缘子生产厂家共同努力，找到一个共同点。芯棒在注射成型时候不断，压接时又有较高的冲击强度，金具与芯棒结构牢靠不拉脱。实验表明，要想压接式结构牢靠，必须使用冲击强度好的芯棒。这种芯棒若再注射完成后起模时不注意就会造成断裂，整只绝缘子将损坏，这要求绝缘子厂家要不断总结经验，注意生产工艺和生产过程的规范操作，追求数量和质量、效益相统一。

一、绝缘子注射完后从模具上取下来后检查时断裂，不是在注射和模压过程中断裂而是在上下模具分开后为硬撬造成的。硬撬造成芯棒断裂和硅橡胶伞盘撕裂。

⑴模具是主要原因之一，粘模与以下几个因素有关。

a. 模具材质，光洁度不好，没有及时喷涂脱模剂。

b. 是硅橡胶配方原料不合适，胶料软硬度不合适。（冬天、夏天对软硬度要调整）

c. 是模具温度过高、过硫化、时间、压力不合适。

⑵芯棒不耐温也是另一个原因，据测定，一般复合绝缘子模具中心的温度在155℃左右，外表在170℃左右。

二、防范起模时绝缘子断裂的措施

1、首先要用好的金属材料，并在模具上赋予了一定技术含量的好模具，光洁度要高。要使用好的脱模剂。

2、硅橡胶配方中原料品质要稳定。配方中原料比例变化和温度、压力、时间关系始终贯穿在生产过程中，操作生产人员必须明白。这当然包括外界环境温度的影响，胶料的软硬程度等。

3、起模后无论绝缘子粘在上模具或下模具（当然脱不来）不要急于撬起，最好停留35分钟或用风扇，冷气将其吹一会，让绝缘子中间部分冷却，这样芯棒强度会随温度下降而大提高，断裂的机率降低。

4、采用第三项措施后，一般经验对于110KV复合绝缘子而言，撬起时绝缘子芯棒与模具角度不能大于30度。若大于30度，还没有脱下来就要手下留情，采取其他措施。目前绝缘子金具在注射或模压时已经压接到芯棒上，好的厂家起模后，绝缘子靠自身重量在用手轻动的情况下完全可以掉下来。否则就要再找不易脱落的原因。

5、绝缘子生产厂家在制定工时定额，实行计件工资是一定要结合自身的设备情况、人员素质、原材料等方面因素。在保证做一个成一个的基础上，追求质量、数量、效益的相统一。

一、 特征：

芯棒断裂部位在球头或球窝的内部，拉力值很低。

二、 原因分析：

（1） 压接力过大。超过芯棒的抗压强度造成破坏;

（2） 压接部位不合适。压块应位于连接区中间部位;

（3） 金具加工精度不好：a、偏心 b、圆柱度不够c、内孔有销度;

（4） 同批金具（特别是球窝）的材质不均匀，热处理硬度问题;

（5） 芯棒打磨不好，造成端头有锥度或圆柱度不够;

（6） 压接机本身稳定性差，六爪或八爪不同步。

（7） 芯棒弹性模量太高。（耐热性太高，芯棒发脆）

（8） 金具和芯棒装配时球头、球窝不在同一直线上，受剪切力作用。

三、 解决思路：

1、选用大厂家的产品。质量稳，以解决金具本身存在的问题。金具到厂后先检查同批次金具的硬度是否有变化、内孔尺寸和芯棒直径公差是否符合订货时技术要求。其他参数按标准验收。

2、采用先进的设备、工艺，保证芯棒打磨后的质量。（专用打磨机、专人打磨）。

3、控制装配时的配合间隙。

4、选用适当的压接参数，不同批次、不同厂家的金具、芯棒到厂时。先做压接参数的确定试验。破坏5～8支产品以确定最佳压接参数。大吨位的产品最好分段压接。

5、保证压接机的稳定性。液压油要注意更换，夏天工作数小时后注意冷却设备。