第八章绝缘子PPT课件

.,1,第八章绝缘子及金具组装设计第一节绝缘子绝缘子是输配电系统使用最广泛的基础元件，用于支持导线并起到绝缘作用的机械支撑装置。绝缘子的作用：1、为传输电流的导线提供机械支撑；2）防止电流与大地形成通道接地。,.,2,目前输电线路上，主要使用盘式悬垂绝缘子、棒式绝缘子、针式绝缘子等；输配电线路上广泛使用的盘式绝缘子主要有瓷绝缘子图81,.,3,玻璃绝缘子图82。,.,4,棒型绝缘子如图83所示。,.,5,针式绝缘子主要用在配电线路中，如图84所示。,图84部分针式绝缘子的实物图,.,6,1、机械性能要求绝缘子的机械性能包括抗拉、抗压、抗弯、抗机械冲击、残余强度等。机械强度安全系数K的计算：,式中：TaR盘式的额定机电破坏负荷，为绝缘子的额定机械破坏负荷，kN；T分别表示绝缘子的最大使用荷载、断线荷载、或常年荷载。常年荷载是指平均气温条件下绝缘子所承受的荷载。,.,7,表81绝缘子机械强度安全系数K,表81,.,8,例81已知XP125型绝缘子，试问该绝缘子最大允许承载负荷是多少？解：假设该型绝缘子在最大使用荷载是，安全系数取,根据绝缘子型号的表示方法知XP125型绝缘子的额定机电破坏负荷为125kN。最大允许荷载T：,线路断线情况时，安全系数取,若每串是双联，考虑断线时，最大允许荷载为,.,9,2、电气性能要求绝缘强度：绝缘子的绝缘结构和绝缘材料应在电场的作用下，而不被击穿的耐受电压的能力。该耐受电压的能力包括工频电压、操作过电压和雷击过电压。工频电压：电力系统中正常运行情况下，导线对地的最高电压。对于绝缘子来说，在工频电压下的绝缘子的泄露距离（泄漏比距）应满足一定的要求。,.,10,泄漏距离（泄漏比距）：指加有正常工作电压下两部件间沿绝缘子瓷质或玻璃绝缘子外表面轮廓线的最短距离的总和。在水泥或其它导电部分连接件表面测得的距离不应作泄漏距离的一部分。因此，要保证输电线路中可击穿型绝缘子在运行中，能承受各种过电压的作用，而不致使绝缘被击穿，产生永久性故障，就必须使绝缘子的泄露比距、1min工频耐受电压、干（湿）耐受电压或干（湿）闪络电压以及相应过电压的电气性能的要求。,.,11,3、热机性能要求输电线路运行中的绝缘子受到机械负荷和自然界大气的作用负荷外，还要受到冷热气温的急剧变化的影响。为此，要求绝缘子必须具有良好的热机性能。4、绝缘子的抗劣化性能由于绝缘子长期处于高压场强、机械负荷和大气作用下随着时间的推移将会不断地劣化，使绝缘子的电气性能和机械承载能力不断下降，逐渐失去绝缘性能和机械能力，以致击穿或破坏。因此要求绝缘子的电气性能和机械承载能力的下降速度尽可能的减慢，以延长绝缘子的使用寿命。,.,12,5、绝缘子的其他性能要求1）当线路电压升到一定得时候，将会产生电晕放电，这种电晕放电会对无线电产生干扰，因而绝缘子必须满足电晕和抗无线电干扰的要求。2）对绝缘子的附件，如弹簧销、钢帽和球头的防腐、防锈以及尺寸均有严格要求。3）对玻璃绝缘子必须将自破率控制在一定得范围内。,.,13,6、绝缘子的检验1）制造厂商出厂前应进行严格的外表检查、型式试验和批量抽检，满足各项技术标准的要求。2）对出厂后的绝缘子，因运输等因素的影响，对绝缘子必将产生一些不利的影响。要求在使用前对（瓷）绝缘子进行耐压试验或绝缘测量。一般不再要求更多的试验，如有特殊使用要求，可根据需要进行一些必要的试验。,.,14,二、盘式悬式瓷绝缘子绝缘子的分类：,按照绝缘子的连接方式，绝缘子,按照使用环境和地区，绝缘子,.,15,1、盘型悬垂瓷绝缘子型号表示方法我国生产地绝缘子型号一般由：字母（绝缘子类型）数字（绝缘子的机电破坏荷载）字母（绝缘子的特征）三部分组成。其型号表示方法如图85所示。,.,16,1）绝缘子的型号X表示悬式绝缘子；XZ表示直流高压线路用盘型悬垂瓷绝缘子；XD表示绝缘地线用盘型悬垂瓷绝缘子。2）结构特征代号结构特征代号：P表示普通盘伞形；H表示钟罩盘形伞；WP表示双层盘形伞；AP表示大伞盘形伞。3）特征数字特征数字：表示额定机电破坏负荷（kN）。4）安装与连接型号代号安装与连接型号代号：C表示槽型连接，球型连接不表示；N表示电极形式，N表示耐张式，悬垂式不表示。,.,17,例XP60C表示悬式瓷质绝缘子，机电破坏荷载70kN，槽型连接；XP160表示普通悬式瓷质绝缘子，球窝形连接，机电破坏荷载160kN；XWP2210表示盘形悬式耐污瓷质绝缘子（双伞形），机电破坏荷载210kN；XHP1160表示钟罩式耐污瓷质绝缘子，机电破坏荷载160kN。由于我国有众多的绝缘子生产厂商，各家都有自己的标识，标明型号、出厂标志符、生产日期等，因此设计使用时应按照其厂商给定的技术参数考虑。,.,18,2、高压悬垂盘型瓷绝缘子结构高压悬垂盘型瓷绝缘子结构组成：钢帽钢脚销子（W、H等）绝缘介质和填充材料。特点：具有良好的绝缘性能；抗气候变化的性能；耐热性能和组装灵活。广泛的应用于各种等级的线路中。,.,19,盘式瓷绝缘子是属于可击穿型，它采用水泥将物理、化学性能各异的瓷件与金属件胶结而成的；在长期经受电场、机械负荷和大自然的阳光、风、雨、雪、雾的作用，会逐渐劣化，对电网的安全运行带来威胁。特别是含有劣化绝缘子的绝缘子串发生闪络（由于雷击或污闪等原因）时，可能会使劣化的绝缘子头部瞬间发热爆炸，造成导线落地的事故。,.,20,1）架空线路绝缘子的钢帽钢帽一般采用高硅可锻铸铁制造，并采用热镀锌防腐处理，其破坏强度0.40.6MPa。部分钢帽的结构型式如图86，结构尺寸如图87。,.,21,图87悬式绝缘子钢帽的结构尺寸,在钢帽结构中，为减少帽口处的应力，承力部分采用二层台阶，钢脚的承力面取=250300。绝缘子的机电破坏负荷与绝缘件内孔承力面积S有关（图87）。,.,22,承力面面积可按下列公式计算：,式中：d1、d2：分别指绝缘件中以AB为斜长的圆台型内孔的上底和下底直径，mm。h：绝缘件圆台内孔高度，mm。Hr：绝缘件圆台内孔计算承力面得有效高度，mm。L：绝缘件内孔斜长AB，mm。为提高绝缘子机电强度在允许尺寸范围内，应尽可能增大承力面积，绝缘件的头部最好是平顶。,.,23,2)绝缘子的钢脚采用碳素钢制造，并进行耐腐蚀处理，其强度要求比绝缘子计算强度大10%。为了减少应力集中问题的影响，钢脚承力面做成待大弧度结构形式，以承力面锥度为宜。悬式绝缘子头部结构中的钢脚端头直径d、d2之比一般应在0.752.00。用于直流架空线路的绝缘子的钢脚还要用锌套保护，作为“牺牲”电极的技术处理。,.,24,图8-8为部分钢脚的结构型式；,图88钢脚的结构形式,.,25,3）销子采用有弹性的金属材料制造，它是保证绝缘子串的锁紧部件。对球窝联结配有W、R型锁紧销(不锈钢制造)；对槽型联结配有圆柱销（中碳钢制造）和驼背开口销(不锈钢制造)。4）盘型瓷绝缘子的绝缘介质盘型瓷悬垂绝缘子的绝缘介质为瓷质。瓷介质是用高质量塑性粘土加石英砂和微晶花岗岩制成白色、棕色、乳白色和蓝色等。输电线路中常用白色和棕色的。,.,26,表82,5）钢帽、钢脚与瓷件之间的填充料,钢帽、钢脚与瓷件之间的填充料普遍采用高标号水泥作填充料，如表82所示。,表82,.,27,表83,6)绝缘子用胶合剂绝缘子用胶合剂的种类及应用见表83,表83,表83,表83,.,28,7）盘型瓷悬垂绝缘子的安装方式,盘型瓷悬垂绝缘子主要采用成串方式安装，并且要与线路金具配合。其金具联结结构主要有槽型连接和球窝型连接两种，见图89。,.,29,槽型连接，由扁脚、帽槽和圆柱销等构成一种连接。它具有有限的可挠性。它的连接结构金具较简单，一般仅应用在10kV线路上。球窝连接，由脚球、帽窝和锁紧销所构成的可挠连接。具有连接挠度大，可转动，没有方向性且装拆方便、有利于带电作业，通常均采用此种连接结构。钢帽一般采用可锻铸铁或球墨铸铁，脚一般采用Q235钢、低合结钢、优质碳素钢或合金钢制造。,.,30,球窝型绝缘子，是用球头和钢帽的球窝相连。为防止球头从球窝内脱出，在球窝内、球头的底部加装有“W”或“R”型弹簧销。它既可以防止球头从球窝内脱出，又可用专用工具将弹簧销从球窝内拉出，以便于更换。由于它具有方便的特点，所以使用广泛。,.,31,8）金属附件和绝缘部件的连接金属附件和绝缘部件间的连接一般有胶装和卡装连接两种，配电线路套管还采用焊接连接方式。,图810胶装连接结构,机械强度较高；对绝缘件胶装部位尺寸无较高的要求，安装调整较简单。但由于绝缘件、金属附件和胶合剂三者的材料、热膨胀系数配合不当等原因其间有出现开裂的现象。,胶装连接（图810）的特点：,.,32,绝缘件、金属附件可拆卸。但这种连接方式的机械强度较低；连接部位尺寸精度要求较高，有时需要研磨。,图811卡装连接机构1金属法兰或压件；2）衬垫；3)衬垫或密封垫,卡装连接（图811）的特点：,.,33,（9）盘形悬式绝缘子的结构特征盘形悬式绝缘子的种类很多，但其基本结构大致相仿。按照头部的结构型式不同可分为：锥头形结构和圆柱形结构。主要区别在瓷件上。本章主要介绍钟罩型和双层伞型的特点及应用。,.,34,钟罩型、大盘径型、双伞型这类绝缘子的爬电距离较大，均在400mm以上，它们在各种污秽条件下，均有一定的耐污性能。钟罩型及大爬电距离绝缘子设计有比较发达的棱，下深受潮缓慢，伞下有拟制电弧发展的作用。当用于沿海及多雾潮湿地区更能发挥钟罩型结构的优越性，适用于垂直安装和水平安装。这种绝缘子因为槽深，自洁能力较差，清扫比较困难。但由于拟制电弧作用较好，所以可以延长清扫周期，所以也成为可不清扫绝缘子。,.,35,双层伞型结构绝缘子双层伞型结构绝缘子，目前在国内只有瓷质绝缘子。为了有利于风、雨情况下的自然清洗和人工清洗，设计成上下两成伞裙，伞平滑无棱(或伞下有少数不发达的几个棱)。因而自然积污率低，因为他爬电距离大，自洁性好，所以它比同吨位的普通绝缘子的防污性能优很大的提高，在污秽区使用，运行效果较好，这种绝缘子用于具有粉尘较多的环境下时，更能发挥伞形结构的优越性。,.,36,3、盘形悬式瓷绝缘子的主要尺寸及性能盘形悬式瓷绝缘子的主要尺寸及性能应符合图812及表85的要求。,图812高压线路盘形绝缘子的主要尺寸（槽型连接）,.,37,图812高压线路盘形绝缘子的主要尺寸（球型连接）,.,38,表8-4高压线路普通型悬式瓷绝缘子主要尺寸及性能（GB1001-86）（部分）,表8-4,.,39,表8-5高压线路耐污型悬式瓷绝缘子主要尺寸及性能（部分）,表8-5,.,40,三、盘型悬式钢化玻璃绝缘子盘型悬式钢化玻璃绝缘子，用于高压和超高压交、直流输电线路中绝缘盒悬挂导线用。组成：由铁帽、钢化玻璃件和钢脚组成，并用水泥胶合剂胶合为一体。,盘型悬式钢化玻璃绝缘子分类：标准型盘形悬式耐污型空气动力型地线式直流型等盘型悬式钢化玻璃绝缘子,.,41,1、盘型悬式钢化玻璃绝缘子的特点圆柱头型结构，其特点是头部尺寸小，重量轻；抗拉强度高，耐振动疲劳，耐冷热冲击性能；爬电距离大，耐电击穿性能、耐电弧烧伤；可节约金属材料和降低线路造价。经过长期运行经验证明，钢化玻璃绝缘子具有较好的机电性能，钢化玻璃绝缘子具有以下优点。,.,42,1）与瓷绝缘子不同，玻璃绝缘子具有“零值自爆”玻璃绝缘子“零值自爆”的自我淘汰能力是钢化玻璃绝缘子的重要特性。但裙件自爆后仍然具有足够的机械强度，不会发生掉串等现象。因此，可在地面或在直升机上观测即可，无需登杆逐片检测，降低了工人的劳动强度，也就是说使用玻璃绝缘子的最大优点是便于线路检修。根据有关资料统计，年运行自破率为0.02%0.04%，可以节约线路的维护费用。,.,43,图8-13为某输电线路玻璃绝缘子“零值自爆”实景。,图8-13某输电线路玻璃绝缘子“零值自爆”实景,.,44,2）具有足够的绝缘性能和机械强度运行中的玻璃绝缘子在遭受雷电烧伤后表面仍是光滑的玻璃体，并有钢化内应力保护层。因此仍保持了足够的绝缘件性能和机械强度。钢化玻璃的机械强度可达80120MPa，而陶瓷为40MPa，它是瓷质强度的23倍；由于钢化玻璃绝缘子表面强度高，使表面不易产生裂缝，而耐弧性能比瓷质高，电气性能好，所以它的电气强度在整个运行过程中一般保持不变，老化过程比瓷质更慢。根据有关资料统计，在500kv线路上多次发生导线履冰引起舞动的灾害，受导线舞动后的玻璃绝缘子经测试，机电性能没有衰减。,.,45,3）玻璃绝缘子不易积污和易于清扫据电力部门普遍反映玻璃绝缘子不易积污和易于清扫，南方线路运行的玻璃绝缘子雨后冲洗得较干净。同时通过数十年的运行和试验数据证明，钢化玻璃绝缘子具有长期稳定的机电性能和较长的使用寿命。如有资料表明，对典型地区线路山的玻璃绝缘子定期取样测定运行后的机电性能，从积累上千个数据表明运行35年后的玻璃绝缘子的机电性能与出厂时的基本一致，未出现老化现象。,.,46,4）具有较大的主电容和成串的电压分布均匀玻璃绝缘子具有较大的主电容和成串的电压分布均匀特性。因此有利于降低导线侧和接地侧附近绝缘子所承受的电压，从而达到减少无线电干扰、降低电晕损耗和延长玻璃绝缘子的寿命的目的。5）使用环境温度范围广盘形悬式玻璃绝缘子可以用于环境温度，一般在-400C+400C之间，冷冻试验表明，在-600C-400C条件下其性能亦不下降。另外，投资建设制造钢化玻璃绝缘子生产厂比瓷质绝缘子厂低；并能实现制造全部过程机械化、自动化。,.,47,2、悬式钢化玻璃绝缘子结构悬式钢化玻璃绝缘子的组成：铁帽；钢化玻璃件（绝缘介质）；钢脚组成；用水泥胶合剂胶合为一体。其中：铁帽、钢脚等基本结构同盘型悬式瓷绝缘子一样。钢化玻璃绝缘件为绝缘介质：用细粒石英砂、白云石、石灰石和长石等矿物原料，以及纯碱，碳酸钾，氟硅酸钠和芒硝等化工原料制成。,.,48,3、钢化玻璃绝缘子的标准及技术参数部分普通型、耐污型悬式玻璃绝缘子、空气动力型盘形悬式玻璃绝缘子-技术参数，分别如图8-14图8-15，表8-6所示为LXP-70型标准型盘形悬式绝缘子的技术参数。,.,49,.,50,表86标准型盘形悬式玻璃绝缘子（LXP-70）-技术参数,表86,.,51,图87地线玻璃绝缘子技术参数,表8-7,.,52,4、盘形悬式玻璃绝缘子产品型号盘形悬式玻璃绝缘子产品型号表示与盘形悬式瓷绝缘子基本相同。其产品型式代号：LX表示高压线路盘形悬式玻璃绝缘子；LXZ表示直流高压线路盘形悬式玻璃绝缘子；XD表示绝缘地线用盘形悬式瓷绝缘子。结构特征代号：Y表示圆柱头结构；H表示钟罩盘形伞；A表示空气动力型；Q表示球面型。特征数字：额定机电破坏负荷(kN)。,.,53,例：LXY3210标准型钢化玻璃悬式绝缘子，圆柱形头部结构，球形连接，机电破坏负荷210kN。LXQY120球面型盘型玻璃型绝缘子，机电破坏负荷120kN。值得注意的问题，在第一部分字母后，有的有一个数字；如XHP116中的下标1，表示设计序号。,.,54,四、针式瓷绝缘子主要用于高压架空输变电线路中绝缘和支持导线，按额定电压分为6、10、15、20及35kV五个等级。针式绝缘子由瓷件和钢脚（或螺套）组成，瓷件与钢脚（或螺套）用硅酸盐水泥胶合剂接为一体。瓷件表面为白色或棕色等，钢脚表面热镀锌。,.,55,1、高压线路针式瓷绝缘子型号高压线路针式绝缘子型号含义，其方法与盘形悬式绝缘子相同，见图8-16所示。,.,56,结构特征：P普通型针式绝缘子，PQ加强重污型针式绝缘子；PQ1加强耐污型式绝缘，普通型不表示设计顺序号额定电压（kV）特征代号：B瓷件侧槽以上部位上半导体釉；T带脚、铁担；M带脚、木担；L不带脚、瓷件与脚螺纹连接）安装连接螺纹直径：（T后的16、20表示下端螺纹直径，M20者不表示）。,.,57,2、针式瓷绝缘子电气性能及主要尺寸针式绝缘子电气性能及主要尺寸，分别见图8-17表8-8、表8-9所示。图8-18为针式绝缘子在运行线路中安装实景图例。,.,58,图8-18针式绝缘子在运行线路中安装实景图例。,.,59,表88针式瓷绝缘子电气性能（部分）,表89针式瓷绝缘子主要尺寸（部分）,.,60,3、柱式瓷绝缘子柱式瓷绝缘子与针式瓷绝缘子基本相同。柱式绝缘子的绝缘瓷件浇装在底座铁靴内，形成“铁包瓷”外装结构，不易出现瓷件膨裂故障，且浅裙边型自洁性能良好。但用于架设自线杆塔导线转角不能过大，侧向力不能超过其允许抗弯强度。,.,61,图8-19所示为柱式瓷绝缘子外形结构及运行线路安装实景。,图8-19柱式绝缘子外形结构及运行线路安装实景图,运行线路安装实景图,.,62,图8-20用于低压线路的绝缘子外形结构图,用于低压线路的绝缘子外形，见图8-20所示。,.,63,五、棒式绝缘子1、瓷棒式绝缘子瓷棒式绝缘子，是一端或两端外浇装钢帽的实芯瓷体，或纯瓷拉棒，见图8-21。棒式绝缘子（瓷拉棒）特点：具有质量轻、长短、实心结构，不会闪击具有泄露距离长、绝缘水平高、自洁性优良；但由于在运行中易遭受振动等原因而导致断裂因此只能用在一些应力比较小的承力杆。,.,64,.,65,图8-22为SL型双铁头瓷拉棒外形及绝缘罩的组装图。,.,66,产品型式代号的含义：S表示胶装式；L表示拉线绝缘子；XS表示瓷拉绝缘子；D表示导线截断式（绑扎式不表示）；斜杠“/”后的数值表示机械破坏负荷，KN；横线“”后的数值表示额定电压KV；紧接后的字母“D”表示导线截断式；T表示两端带有附件。,.,67,例：型号XS-10/2T，“XS”表示瓷拉棒绝缘子；横线“-”后的数值“10”表示额定电压为10kv；型号XS-10/2D，“XS”表示瓷拉棒绝缘子；横线“”后的数值“10”表示额定电压为10KV；斜杠“/”后的数值“2”表示机械破坏负荷20KN；紧接后的字母“D”表示导线截断式。型号SL-10/20，“SL”表示胶装式拉线绝缘子；横线“”后的数值“10”表示额定电压为10KV；斜杠“/”后的数值“20”表示机械破坏负荷20KN。,.,68,2、棒悬式绝缘子,1）棒悬式绝缘子结构棒悬式绝缘子组成：瓷件（铝质高强度瓷配方）两端为金属联接构建组成金属附件（法兰）用水泥胶合剂胶装而成。瓷件的长度可以根据需要而定，同时也可根据绝缘需要制成一个一个元件、二个元件或三个元件。,图8-23为棒悬式绝缘子的实物图,图8-23棒悬式绝缘子的实物图,.,69,普通型绝缘子，瓷件伞裙为等径标准伞。耐污型绝缘子的伞裙多采用开放型大小交替伞或伞下带棱的大小交替伞。大伞间的伞间距较大，从而大大改善了伞间的放电特性，而小伞则处于大伞的保护之下，不易受污染，提高了绝缘子闪络和耐污性能。又因瓷件的胶装部分采用圆柱体上砂结构，上砂用的砂子是用经特殊工艺制造的造粒砂，它与瓷体结合性能优良，膨胀系数合理匹配，能有效地提高绝缘子的机械强度。,.,70,绝缘子用法兰结构，设计时均受力时应力分布均匀，其材料为机械强度高的球墨铸铁，表面热镀锌，具有优良的耐腐蚀能力。胶合剂，为高标号硅酸盐水泥，采用合理的养护工艺使瓷的强度得到充分的发挥。由于所有绝缘子均采用单柱式结构，该结构简单，维护工作量少，使用可靠寿命长。绝缘子瓷件表面一般为棕釉，也可根据客户需要而上白釉的棒悬式绝缘子。,.,71,2）棒悬式瓷绝缘子特性棒悬式瓷绝缘子是一种不可击穿结构，从而避免了瓷质瓷绝缘子因泥胶绝缘子机械强度高、分散性小，运行安全可靠，并具有较高耐震能力；以及绝缘子低温机械性能优越；根据相关生产厂家提供的资料表明，伞裙研制的额定电压126kV、252kV弯曲破坏负荷不小于12kV、爬电比距25mm/kV的绝缘子，在0.12mg/cm2等值盐密下，可长期耐受最高运行相电压，即绝缘子级的爬电距离，可耐受级等值盐密污秽。额定电压550kV爬电比距为25mm/kV的绝缘子可在0.06mg/cm2等值盐密下长期运行；,.,72,根据相关生产厂家提供的资料表明，额定电压550kV的绝缘子，在1.1倍最高运行相电压下，产生无线电干扰不大于500uV，晴天夜晚无可见电晕，可见电晕电压高达450kV；金具数量相对较减，从而大大减轻金具锈蚀引起的污闪事故率；在工频交流电压126800kV输变电系统电站中，作为高压电器和导电部分的绝缘盒支持。绝缘子适用环境温度为-40+40，部分产品可用于海拔高度为4000m的地区。,.,73,3、棒形支柱式瓷绝缘子棒形支柱式瓷绝缘子的基本结构与瓷棒式绝缘子相似，绝缘子组成：瓷件：瓷件表面上棕釉，或根据用户要求的颜色上釉。上、下金属附件：金属附件表面热镀锌，330kV及以上用于支持母线的绝缘子，其顶部设有均压环。用水泥胶合剂胶装而成。根据安装位置分户外棒形支柱绝缘子和户内支柱绝缘子。户外棒形支柱绝缘子，用于高压电器或户内配电装置上，作绝缘和固定导体用。,.,74,图824支柱绝缘子用于户外电站安装实景,图824为支柱绝缘子用于户外电站安装实景。,按适用环境大气的清洁程度，绝缘子分普通型、耐污型和耐重污型三种。按支持的电气设备不同，分为母线及隔离开关支柱、阻波器支柱和空心电抗器支柱三种。,.,75,户外棒形支柱瓷质绝缘子具有以下优点：绝缘子机械强度高、分散性小，运行安全可靠；绝缘子低温机械性能好，即在-40条件下弯曲破坏强度与室温相比无明显变化；绝缘子的耐污秽性能主要取决于产品的结构及伞裙的造型；耐地震水平高，即额定电压252kV、550kV绝缘子，在烈度9级的抗地震性能试验，结果试品完好无损；,.,76,无线电干扰低，额定电压550kV的绝缘子，在1.1倍最高运行相电压下，产生无线电干扰不大于500uV，晴天夜晚无可见电晕，可见电晕电压高达450kV；适用于工频交流系统统标称电压10-750kV变电、配电装置和电站电气设备中作为导电部分的绝缘和支持；适用于海拔不超过1000，周围环境温度为-40+40。,.,77,六、复合绝缘子复合绝缘子的实物图例如图8-25,图8-25复合绝缘子的实物图例,.,78,复合绝缘子类型：线路柱式绝缘子；长棒形绝缘子；支柱绝缘子；空心绝缘子。对于110kV及以上的合成绝缘子配备12只均压环。复合绝缘子的特点：与传统的盘形悬式瓷绝缘子相比，复合绝缘子有下列突出的优点：抗振、阻尼、抗疲劳断裂以及抗秽闪、耐酸、耐老化和耐电性能力，密封性能好等性能方面要大大超过其他类型绝缘子。,.,79,电气性能优越硅橡胶伞裙据有良好的憎水性和迁移性，耐污闪能力强，能在重污秽地区安全运行，以及复合绝缘子具有不可击穿性能无须进行零值检测工作；污闪电压是瓷绝缘子的23倍，工频湿闪电是工频干闪的90%，可免除繁重的清扫工作。根据相关生产厂家提供的资料表明，伞裙研制的额定电压126kV、252kV弯曲破坏负荷不小于12kV、爬电比距25mm/kV的绝缘子，在0.12mg/cm2等值盐密下，可长期耐受最高运行相电压，即绝缘子级的爬电距离，可耐受级等值盐密污秽。额定电压550kV爬电比距为25mm/kV的绝缘子可在0.06mg/cm2等值盐密下长期运行；,.,80,重量轻、体积小复合绝缘子只有瓷绝缘子的1/71/10，体积小，伞裙带有弹性，不易破碎，耐打击，运用安全轻便；以质量为例，一基500KV的普通直线塔，当用瓷绝缘子（27片绝缘子组成串），则总重量达600kg，而使用合成绝缘子，则只需3只，总重量75kg。两者质量比为（600/75）达8倍。,机械拉伸强度高复合绝缘部分采用整体模压成形工艺，端部连接技术采用压接式工艺，长期运行也能保证其可靠性和稳定性。芯棒的抗拉强度时瓷质材料的610倍；,.,81,具有很好的互换性能与瓷等绝缘子互换使用，如具有很好的互换性；合成绝缘子存在问题：由于芯棒制造过程加入脱模剂，产生护套鼓包（不粘棒）、芯棒出油问题；化学反应滞后，出现芯棒击穿问题；芯棒固化度不够、耐高温性能较差，变弯而引起的护套偏心或直接断裂问题。,.,82,2、复合绝缘子各组成部分结构复合绝缘子组成：绝缘芯棒；硅橡胶伞套；两端金属端头（帽窝或碗头）的连接金具。由于复合绝缘子的伞裙、芯棒材料既不是陶瓷，也不是玻璃，而是有机合成材料，故又称之为复合（或合成）绝缘子(或非陶瓷绝缘子)、塑料绝缘子或聚合物绝缘子。它是近几年出现的一种新型绝缘子，其基本结构如图8-26所示。,.,83,图826复合绝缘子组成部分结构图1-芯棒；2-芯管；3-外套；4-（端部）金属附件,长棒型绝缘子,空心绝缘子,.,84,1）绝缘芯棒：绝缘芯棒是复合绝缘子的骨架，起着支撑伞套、内绝缘、联接两端金具，以及承受机械负荷等多重作用。芯棒通常采用环氧树脂玻璃纤维引拔棒或管制成。它具有很高的抗张强度，一般可达600Mpa以上，是普通钢材的2倍，瓷材料的58倍，并具有良好的介电性能和耐化学侵蚀性，还有良好的抗弯曲疲劳，抗蠕变和抗冲击性。,.,85,2）伞裙护套（简称外套）：硅橡胶伞套，主要起着保护芯棒，遮挡风雨，增大爬电距离和产品外绝缘的作用。复合绝缘子的伞裙护套材料，一般有硅电磁、环氧树脂、聚四氟乙烯、乙丙橡胶和硅橡胶等。以高分子聚合物硅橡胶为基体，辅以阻燃剂，抗老化剂，偶联剂等填料经高温高压硫化而成，具有良好的憎水性和迁移性，以及良好的耐腐蚀，耐老化，电绝缘等性能。并且具有很高的污闪电压和耐碎性能，电压分布均匀，与瓷相比其在同等条件下闪络电压时瓷的2倍以上。,3）金属附件（端头）：将外部机械力传到芯体上，并提供连接端的部件；材料一般用优质碳素结构钢制成。,.,86,金属附件（端头）芯棒连接方式分：机械辊压示、胶装示和楔式三类，如图827。,.,87,3、复合绝缘子型号表示方法合成绝缘子型号表示方法如图828所示,.,88,例：FXBW表示棒型悬式复合绝缘子；FPQ表示复合针式绝缘子；FZSW表示复合支柱绝缘子；FS表示复合横担绝缘子；FCGW表示复合干式穿墙套管；FQE(X)表示电气化铁道用复合绝缘子。,.,89,4、复合绝缘子类型复合绝缘子分类：针式复合绝缘子：针式复合绝缘子，也称棒形复合绝缘子。适用于高压线路设施。棒形支柱复合绝缘子。复合绝缘子的特点：具有良好的憎水性、抗老化性、耐漏电起痕性和耐电蚀损性；具有很高的抗张强度，其机械强度高、抗冲击性能、防震和防脆性能、重量轻、安装方便。在结构设计上都考虑了顶部和底部安装尺寸与相应瓷针式绝缘子尺寸相同，可以互换。,.,90,.,91,针式绝缘子型号表示，图830,.,92,棒形支柱复合绝缘子，主要适用于10kv城市和农村配电网络线路中。棒形支柱复合绝缘子，也包括棒形悬式复合绝缘子、横担复合绝缘子。图8-31所示为棒形支柱复合绝缘子外形图例。,.,93,图8-32复合柱式绝缘子安装示意图。,图8-32复合柱式绝缘子在变电站的安装示意图,.,94,支柱式复合光纤绝缘子为光电式互感器的组合件，具有强度高，重量轻，防震、抗冲击性能高、耐污性能好，不需人工清扫，是瓷套的理想替代品；也可用于光纤复合地线的光纤引过高压区。,图8-33支柱式复合光纤绝缘子,.,95,随着电力的线路改造绝缘化，配电线路上广泛地应用了绝缘导线。由于绝缘导线先天不足的问题是耐雷水平较低，容易在遭受雷击时发生断线事故。防止10kV架空绝缘导线雷击断线所采取的主要措施，架设避雷线；安装氧化锌避雷器；在柱式绝缘子上安装金属箍环等。但就现有的技术水平还存在以下缺点：投资成本较大，施工安装复杂，需剥开绝缘层，导致线芯进水和腐蚀等。,.,96,穿刺式防弧绝缘子的特点：1）是在复合支柱式绝缘子的基础上增加防弧线夹造价降低；2)安装方便，可避免线芯进水和腐蚀，减少了劳动强度；,穿刺式防弧绝缘子的实物如图8-34所示,图8-34穿刺式防弧绝缘子,.,97,穿刺式防弧绝缘子原理为：将该金具安装在线路绝缘子附近的绝缘导线上，当雷电过电压超过一定数值时，在防弧金具的穿刺电极和接地电极之间引起闪络，形成短路通道，接续的工频电弧便在防弧金具上燃烧，以保护导线免于烧伤。,.,98,七、横担绝缘子高压线路横担绝缘子，用作高压架空输变电线路中，起支持导线作用。用于电源频率不超过100HZ，海拔不超过1000m；安装环境温度-40+40架空输变电线路。,横担绝缘子分类:材料分瓷绝缘横担;玻璃钢横担；复合横担绝缘子等。,.,99,外形实物图,.,100,1、瓷绝缘横担瓷横担绝缘子是目前国内在1035kv输配电线路上使用较多的绝缘子。这是因为它具有以下优点：1）由于瓷横担可兼作横担和绝缘子，而且造价比较低，所以既简化了线路杆塔的结构，又具有明显的经济效益；2）绝缘水平与耐雷水平较高，自然清洁效果好，事故率也低，在污秽地区使用，较针式绝缘子可靠；,.,101,3）由于瓷横担比较轻，容易清扫，便于施工、检修和带电作业；4）由于瓷横担的绝缘结构形状及其安装运行方式，可以有效地利用杆塔高度，简化杆塔的结构，方便安装，节省钢材，明显地降低了线路投资，节约的资金约占线路总造价的三分之一，有着明显的经济效益。,.,102,瓷绝缘横担的缺点：1）因导线的风载、覆冰等大气环境因素产生振动，易造成瓷横担的断裂；2）随着城镇工业的迅速发展，工业废物排气量日益增多，由此经常引起防污性能较差的瓷绝缘横担表面发生污闪，造成线路停电事故。目前主要用来替代金属横担、木质横担。它的最大特点是质量轻、强度高、容易清扫、便于施工、检修和带电作业，同时还具有提高线路的防雷水平，自然清洁效果好，降低事故率，保证架空线路安全运行等优点。,.,103,高压线路瓷横担绝缘子型号表示，如图8-36所示。,.,104,2、复合横担绝缘子复合横担绝缘子可适用于各类污秽地区以及对瓷釉和金属附件有严重腐蚀的环境，特别适用于重污秽区。实际运行证明，复合绝缘横担不但能解决瓷绝缘横担所出现的振动断裂和污闪电压低等问题，而且还具有重量轻、防震、抗冲击能力强、不需人工清扫、运行维护量少等特点。,.,105,图8-37所示为（部分）复合横担绝缘子结构图。,.,106,3、玻璃钢横担玻璃钢横担具有重量轻、比强度好、抗冲击、介电性能优良、耐腐蚀性合耐热性能好等优点。玻璃钢横担解决了现有木横担、铁横担的防腐性能差，阻燃性能差，强度低，绝缘性差，能源损失大，使用寿命短等缺点。,除上述各形绝缘子外，还有拉紧绝缘子、碟式绝缘子、放电箱位瓷绝缘子。1、拉紧绝缘子一般用于架空配电线路的终端、转角、断连杆等穿越导线的拉线上，使下部拉线与上部拉线绝缘。,.,107,拉紧绝缘子，又称拉线圆瓷，见图8-38所示。,.,108,拉线绝缘子运行线路中的安装实景见图8-39。,图8-39拉线绝缘子运行线路中的安装实景,.,109,2、碟式绝缘子图8-40所示为碟式绝缘子（俗称茶台瓷瓶），它分高压、低压两种。在10kv线路上碟式绝缘子与悬式绝缘子组成“茶吊”，用于小截面导线耐张杆、转角杆、终端杆或分支杆等；或在低压线路上，作为直线耐张绝缘子。,.,110,3、放电箝位瓷绝缘子放电箝位绝缘子的底部与柱式绝缘子基本相同，绝缘瓷件浇装在底座铁靴内，形成“铁包瓷”外浇装结构，其顶部绝缘瓷件浇装在铁帽内，铁帽上安装有铝制压板。,放电箝位绝缘子的结构如图8-41。,图8-41放电箝位瓷绝缘子,.,111,主要技术参数如表8-9。,表8-9,放电箝位绝缘子除起到一般绝缘子的作用外，还可以防止中压绝缘线遭受雷击断线，其原理安装绝缘导线时，将绝缘导线剥除绝缘层后用铝压板压紧固定，导线与铁帽为等电位，当发生雷击电压击穿时，工频续流将由铁帽对铁靴闪络，从而避免工期续流烧断导线。,.,112,第二节绝缘子串及组装设计将单片绝缘子用相配套的金具组装成一体的多片绝缘子组合结构,称为“绝缘子串”。在输电线路中，只有将其绝缘子片组成串后才能满足机械和电气的要求，由于使用不同，绝缘子串有多种形式。基本可分为两大类；一是悬垂绝缘子串组装；二是耐张组装。即悬垂绝缘子串在直线杆塔上的悬挂；耐张绝缘子在非直线杆塔上的拉紧固定；跳线绝缘子的吊挂及避雷线在杆塔上的悬挂和拉紧固定。,.,113,图8-42所示为链状行绝缘子在线路中的布置设计简图,其绝缘子串既起绝缘作用又代替杆塔横担。它省略了复杂的刚结构横担。若用合成绝缘子代替横担，它还具有质量轻、运输轻便存放的地方小、施工方便等优点。作为高压输电线路的杆塔，尤其作事故抢修用的杆塔很适的。但因绝缘子是AA性件组合构件，不能承受压力，所以当用链状行绝缘子串作这种塔时，同样应不使绝缘子串承受压力。,.,114,一、绝缘子串与杆塔的连接设计应满足基本要求绝缘子串与杆塔的连接方式直接影响着线路的安全运行。因此，在选连接方式时，不仅要视杆塔结构形式而定，同时应满足经济合理、结构简单；施工检修方便，连接可靠；所用连接金具除应具有锁紧装置外，还应有足够的机械强度（连接的第一个零件其标称破坏荷重可加大一级）；绝缘子串在顺、横线路方向均能灵活；尽可能减少因振动和摆动造成元件磨损。,.,115,二、绝缘子串的组装和机械受力分析杆塔上悬挂导线和避雷线的部位，成为挂线点时，必须将与其连接的金属包括在内，两者应一同考虑。由于挂线点受力较为复杂，除要求金具具有足够的机械强度外，为减少或消除挂线点处的弯曲应力，应能随实际受力方向的改变而灵活转动。又因杆塔的形式和绝缘子串的种类较多，挂线点亦有不同的形式和种类，但归纳起来可分为悬垂，耐张两类。,.,116,1.悬垂挂线点正常运行情况下，它只承受导线及附加的垂直荷载，在断线的情况下，要求承受导线的断线张力。因此要求悬垂组合绝缘子同时满足上述两个条件。此时，计算绝缘子串上（或金具）最大综合荷载G，对于正常情况下，一般来说覆冰时的综合荷重为最大，既此时作用在导线的最大荷载Gn可按式(8-3)计算确定Gn=（LhW5）2+(LvW3)21/2（8-3）,.,117,而金具或绝缘子串在覆冰时的综合荷载为G=Gn+G1（8-4）此时绝缘子串数n应满足（8-5计算条件）nK1GT（8-5）式中：G1绝缘子串覆冰时的综合荷载，N；W5导线覆冰时的综合荷载，N；W3导线覆冰时的风荷载，N；K1盘形悬式绝缘子的机械强度安全系数；Gn盘形悬式绝缘子的额定机械破坏荷载，kNLh、Lv分别为水平档距和垂直距离的档距，m。,.,118,采用式（8-5）确定绝缘子串数n时，应根据导线不同控制情况，绝缘子所承受的不同荷载，应选用不同的安全系数K1。安全系数K1的确定，可直接根据66KV及以下架空送电线路设计规程（GB5006-1997）、110500KV架空送电线路设计技术规程（DL/T5092-199）的规定选用，或设计经验确定。,.,119,在直线杆塔上的绝缘子串，还要考虑出现断线的情况。此时所绝缘子串的数量n将需根据导线断线张力Td来计算，即nK1Td/TR，式中：K1为盘形悬绝缘子的机械强度安全系数，根据上述原则选用；Td为导线断线张力，在正常运行情况下的导线张力根据导线的不同型号和杆塔型式决定，见表8-12。,表8-12单导线的断线张力与最大使用张力百分比,.,120,对平地和山地线路，两分裂导线的纵向不平衡张力，应分取一根导线的最大使用张力的40%及50%。两分裂导线的纵向的不平衡张力，对平地和山地线路，应分别取大小不于相导线使用张力的15%、20%及25%，且不应小于20KN。杆塔上悬挂导线和避雷线的部位，称悬挂点。选悬挂点时必须将与其连接的金具包括在内，两者应一同考虑。适用于横担一点悬挂或两点悬挂，平行路线方向受力。U形悬挂板可以转动，垂直线路方向受力。球头挂环可以转动，由于这种挂线的方式受力条件较好，在送电线路中得到普遍采用。,.,121,图8-44悬垂挂线点的几种挂线方式,图6-44（a）U型挂板挂线,图6-44（b）U型螺丝挂线,.,122,图6-44（c）增强型U型挂板挂线,.,123,2、耐张挂线点常用的耐张挂线点的连接方式，图8-45（a）适用于一点悬挂，图8-45（b）适用于两点悬挂。,.,124,由于该两种挂线方式上下（靠绝缘子串中的第二金具零件）、左右都能自由转动，适应了导线倾斜角和线路转角的变化。这样不仅适用于悬挂导线，也适用于悬挂避雷线。,.,125,三、绝缘子串每串片数的确定在输电线路上直线杆塔的绝缘子串是垂直于地面安装的，瓷裙内不易积尘和进水。而耐张杆塔的绝缘子串几乎是与地面平行安装的。瓷裙内易积尘又易进水，因此绝缘子串的表面绝缘水平下降。另外，在耐张杆塔的绝缘子串上比直线杆塔要多安装1至2个绝缘子（在变电所出入口或污秽地区则要重点考虑绝缘子的个数），以提高其载荷和绝缘强度。在工程实际应用中，耐张绝缘子串的绝缘子数量应比悬垂绝缘子串的同型绝缘子多一个。,.,126,1.绝缘子串每串片数选择（1）按在工频电压作用下选择每串绝缘子的片数工频电压作用下，选择绝缘子片数的方法，一般有两种：1）按各类污秽条件下绝缘子串的成串污闪电压来选择；2）按各类污秽条件下绝缘子串的成串泄漏比距（）选择。无论采用那种方法选择绝缘子的片数，其基本问题都要以一定线路允许的污闪事故率为基础，同时都要先确定该线路所处的地区污秽等级。,.,127,（2）按泄露比距（）要求选择绝缘子型式与片数根据架空输电线路设计技术规程推荐采用绝缘串的污闪电压与绝缘子片数呈线性关系为依据而确定的方法，其每串所需的绝缘子数量n计算公式为：n=Um/Ls=Um/KxL0（8-12）式中：Um系统最高工作电压，kV；Ls单片绝缘子有效泄露距离，cm；L0单片绝缘子几何泄露距离，cm：,.,128,不同污秽条件下所需泄露比距，其值根据各地区审定的污秽区分布图见相关手册要求选取，其中，对500kV及其220kV枢纽变电所、主干线，宜将01提高选；Kx绝缘子泄露距离的有效系数。,式中：Lb标准绝缘子的单片泄露距离，cm；Lc待求绝缘子的单片泄露距离，cm；Ufb标准绝缘子的单片污闪电压，kV；Ufx待求绝缘子的单片污闪电压，kV；,.,129,（3）按绝缘子片数的选择按操作冲击闪络过电压数据选择绝缘子片数，鉴于计算内容较多，此处不作介绍。（4）根据已设经验选择绝缘子串的绝缘字数确定，可按表8-13,表8-13直线杆塔上悬垂绝缘子串的绝缘子数量,.,130,对全高超过40m的有避雷线的杆塔，高度每增高10m应增加一个绝缘子。线路经过空气污秽地区时，宜采用防尘绝缘子或根据运行经验和可能污染的程度，增加绝缘子数量或绝缘子串的泄露距离。,海拔为10003500m的地区，绝缘子串的绝缘子数量，一般按下式确定：nn=n1+0.1（H-1）式中：nn海拔地区的绝缘子数量（个）n海拔1000m以下地区的绝缘子数量(个）H海拔高度（km）。,.,131,（1）直线杆塔上悬垂绝缘子串数选择导线悬挂在直线杆塔上，其悬垂绝缘子串数应由以下两个条件进行选择验算。按导线最大综合荷载，验算应选用的绝缘子串数为nKG/TG=Gn+GvGn=LnW3+（Lv）W3,.,132,上述三式中：n绝缘子串数；K绝缘子的安全系数；T绝缘子的机电荷载；G作用于绝缘子串上的荷载，N/m；Gv绝缘子串的重量，N；g单位长度导线自重、覆冰、风载的综合载荷，N/m；Gn直线档距导线垂直荷载（包括自重、覆冰、风载等综合荷载），m；S导线总截面，mm2L直线档距（最大值），m。,.,133,按导线断线条件进行验算，即当导线断线时，绝缘子串承受断线张力，因此所选择的绝缘子串数必须承担导线断线的张力，此时应选用的绝缘子串数为nK2TD/T式中：n绝缘子串数；K2悬式绝缘子串在断线情下的机械的安全系数K2=1.3TD悬式绝缘子一小时机电载荷。,.,134,2）耐张绝缘子串绝缘子个数选择耐张绝缘子在耐张杆塔上组成耐张串。耐张绝缘子串除承受导线的自重、冰重及风压，还要承受正常运行和断线两种情况的顺路方向的导线张力Tm。因此，耐张绝缘字数目，按式（8-19）计算确定：nK1Tm/T式中Tm为导线最大拉力;K1为绝缘子串的安全系数,K1=2.0T为绝缘子的机电荷载，N。,.,135,第三节绝缘子串的组装设计举例一、跳线连接组装方式说明（1）使用压缩型耐张线夹时，耐张线夹本身自带跳线线夹，见图8-46（a），这种跳线线夹经压接后用螺栓固定，接触可靠，可装可卸，安装方便，在输电线路中被广泛采用。,.,136,(2)使用螺栓型耐张线夹时，若跳线不需要切断，则可作为导线的一部分连续通过，见图8-48（b）上述两种连接方式，多用于配电线路的耐张杆塔的跳线连接。,.,137,（3）当施工和运行需要时，须将跳线断开后再重新连接，用铝并沟线夹，将两侧引来的跳线固定在一起，如图8-47（a）所示，这种连接装卸亦很方便，同时跳线还有调整的余地。铝并沟线夹适合安装小型号跳线，安装个数一般以两个为宜。用压缩型跳线线夹连接跳线，见图8-47（b）所示，压接后用螺栓固定，接触可靠，装卸方便。,.,138,.,139,（4）跳线绝缘子串连接，是靠跳线绝缘子串自身的重量来限制跳线的摇摆角度不至过大，以增大跳线对杆塔的电气间隙。这种方法广泛地应用于耐张、转角塔上。跳线绝缘子串的组装形式，一般与导线用的悬垂绝缘子串相同，两者通用。由于跳线长度很小，受温度影响很小，因而各种情况下的跳线长度可按计算：Lm=L+8fm2/3L式中L为连接两端的直线长度（单位：m），fm跳线弧垂（单位：m）。当跳线利用绝缘子绕跳时，它的整个长度可由各段长度总和而定。,.,140,（5）对干字型耐张塔的中相导线，因其跳线需要从塔的一侧绕至另一侧安装。若采用一般绝缘子串还不能满足对塔的间隙时，一般采用由跳线托架（俗称扁担线夹）组成的跳线绝缘子串，使跳线远离塔身的方法进行安装。跳线托架，均用角钢做托架，有两种结构。一种将角钢的两端压成弧形，用四个钩形螺栓将跳线固定，见图8-48(a);另一种仅在托架之下挂两个悬垂线夹，见图8-48（b）。这两种形式的跳线托架目前均无定型产品，需要时根据工程实际情况自行设计。采用跳线托架悬挂跳线，在运行中有其缺陷，因引起注意。,.,141,图8-48由跳线托架组成的跳线绝缘子串,（a）装有托架的跳线绝缘子串,（b）跳线绝缘子串挂架,.,142,二、单联绝缘子串及组装的方式设计1、单联绝缘子串及组装的方式主要优点1）使用金具和绝缘子数量很少，所以费用很低；2)相应的破损率也很少，更换、维护及检修所需的费用也同时降低；3）由于闪络概率与绝缘子数量和串的数量成正比，绝缘子数量减少，闪络概率也就较低。然而单联绝缘子串一旦在串中出现破损绝缘子时，其可靠性降低。一般在挡距较大时、受力较为严重以及重要跨越处，可采用双联或多联绝缘子；4）单串耐张绝缘子串，适用于悬挂中小截面导线（185mm2以下）。,.,143,2、单联绝缘子串及组装的方法设计当线路上直线杆塔的相邻杆塔悬挂点高差极大时，而直线杆塔上导线悬垂角已超过线夹的允许范围，但经过计算其垂直荷重并不超过绝缘子串的允许荷载时，可考虑不涉及特殊悬垂角的线夹安装方式，