IEC TS 60815-32025 污染条件下用高压绝缘子的选择和尺寸 第3部分交流系统用聚合物绝缘子标准立项发展报告

污染条件下用高压绝缘子的选择和尺寸第3部分：交流系统用聚合物绝缘子标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SelectionandDimensioningofHigh-VoltageInsulatorsIntendedforUseinPollutedConditions-Part3:PolymerInsulatorsforACSystems摘要随着全球电力系统向高电压、远距离输电方向的快速发展，绝缘子在污染条件下的运行可靠性已成为影响电网安全稳定运行的关键因素之一。聚合物绝缘子凭借其优异的防污闪性能、轻质高强特性以及良好的经济性，在交流输电系统中得到了日益广泛的应用。然而，污染条件下聚合物绝缘子的选型和尺寸设计缺乏统一、系统的技术规范，制约了其在各类复杂环境中的可靠应用。IECTS60815-3:2025《污染条件下用高压绝缘子的选择和尺寸第3部分：交流系统用聚合物绝缘子》正是在此背景下由国际电工委员会（IEC）正式发布的指导性技术规范。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、编制原则及其核心创新点，详细分析了标准中关于聚合物绝缘子污染性能评估方法、爬电距离选择策略、外形结构设计要求及现场经验验证等多维度技术内容。报告还重点介绍了标准修订过程中深度参与的核心单位及其在标准研制中的技术贡献。该标准的发布填补了国际范围内聚合物绝缘子污染条件下选型与设计规范的空白，为电力设计院、绝缘子制造企业及运行维护单位提供了统一的技术依据，对推动全球输电线路外绝缘配置的标准化、科学化具有重要的指导意义。关键词：聚合物绝缘子；污染条件；标准制定；爬电距离；外绝缘设计；IEC标准；交流系统Keywords:Polymerinsulators;Pollutedconditions;Standardization;Creepagedistance;Externalinsulationdesign;IECstandard;ACsystems一、引言1.1研究背景高压架空输电线路和变电站的外绝缘设计是电力系统安全运行的核心环节之一。根据国际大电网会议（CIGRE）的统计数据显示，在电网各类故障中，由绝缘子闪络引发的事故占比可高达30%以上，其中绝大多数闪络事故发生于污染天气条件下。随着我国及全球范围内超高压、特高压输电工程的大规模建设，输电线路途经区域的污秽状况日趋复杂多变，工业污染、盐碱地、沙漠扬尘及沿海盐雾等不同污染类型对外绝缘配置提出了更高要求。聚合物绝缘子（又称复合绝缘子）自20世纪70年代投入工业应用以来，凭借其硅橡胶材料特有的优异憎水性和憎水迁移性，在同等污染条件下展现出远超瓷和玻璃绝缘子的防污闪性能。同时，其重量仅为同等级瓷绝缘子的1/10～1/7，机械强度高、耐冲击性能好、无需测零值维护等优势使其在输电线路中得到快速推广。截至2025年，全球范围内在运行的聚合物绝缘子数量已超过1.5亿支，中国作为最大的聚合物绝缘子生产和使用国，累计挂网运行数量已超过8000万支。然而，聚合物绝缘子的污染耐受性能与瓷绝缘子存在本质差异。传统基于爬电比距法的选型方法并不能够完全适用于聚合物绝缘子的外绝缘设计。影响聚合物绝缘子污染性能的因素更为复杂，包括芯棒直径、伞裙几何形状、伞间距、材料配方、老化状态等。不同厂家、不同结构设计的聚合物绝缘子即使具有相同的爬电距离，其污染闪络特性也可能存在显著差异。这一技术特点长期以来缺乏统一的国际标准予以规范和指导。1.2标准编制历程IECTC36（绝缘子技术委员会）早于20世纪90年代即启动了污染条件下绝缘子选型与尺寸设计的系统化标准编制工作。2008年，IEC正式发布了IEC/TS60815-1、IEC/TS60815-2和IEC/TS60815-3三个部分的技术规范，分别涉及总定义与判定准则、瓷和玻璃绝缘子、聚合物绝缘子的相关内容。其中IEC/TS60815-3:2008首次对交流系统中聚合物绝缘子在污染条件下的选型方法进行了系统规定。随着聚合物绝缘子材料配方、制造工艺及运行经验的不断积累，IECTC36于2020年启动了该标准的系统修订工作。经过多轮国际工作组会议讨论、草案征集和成员国投票，IECTS60815-3:2025于2025年12月正式发布。新版标准在继承2008年版核心框架的基础上，充分吸收了近15年来在聚合物绝缘子污染性能研究领域的最新成果和全球范围内的运行经验反馈。二、标准主要内容与技术要点2.1标准适用范围与规范性引用IECTS60815-3:2025适用于交流系统中电压等级高于1000V的聚合物绝缘子的选择和尺寸设计，涵盖线路悬式绝缘子、变电站支柱绝缘子等多种应用场景。标准明确规定了其适用于户外运行环境中的聚合物绝缘子，包括实心芯棒复合绝缘子和空心复合绝缘子。在规范性引用方面，标准引用了IEC60815-1《污染条件下用高压绝缘子的选择和尺寸第1部分：定义、信息和通用原则》作为基础性文件，同时引用了IEC60071系列标准中关于绝缘配合的通用要求、IEC60507关于人工污秽试验的方法标准以及IEC61952关于复合线路绝缘子的产品标准等配套文件。2.2污染严重程度评估与现场测量标准在第5章中对污染严重程度（SPS）的评估方法进行了系统阐述。与瓷绝缘子相同，聚合物绝缘子的选型首先需要确定安装地点的污染严重程度等级。标准提供了三种评估途径：基于实际现场污秽度测量数据、基于运行经验反馈、基于新建站址的污染预测评估。值得注意的是，新版标准针对聚合物绝缘子的特殊性，特别强调了憎水性在污染严重程度评估中的修正作用。标准指出，硅橡胶材料良好的憎水迁移特性使得聚合物绝缘子在同等环境污秽条件下具有比瓷绝缘子更低的等效积污密度（ESDD）敏感度。标准推荐采用“有效污秽度”的概念，即根据绝缘子材料的憎水性能对实测污秽度进行适当修正。这一理念充分体现了聚合物绝缘子的性能优势和设计特点。2.3爬电距离的选择方法爬电距离的选择是聚合物绝缘子外绝缘设计的核心环节。IECTS60815-3:2025采用了基于统一爬电比距（USCD）的方法框架，同时引入了针对聚合物绝缘子的修正系数体系。标准明确规定，聚合物绝缘子的统一爬电比距选择应考虑以下修正因素：（1）绝缘子伞裙形状系数；（2）芯棒直径对污染积累特性的影响；（3）憎水性的等级和持久性；（4）绝缘子安装方式（悬式或支柱式）对自然清洗效果的影响。与瓷绝缘子相比，聚合物绝缘子在同等污染等级下通常可选择较小的爬电距离。但标准同时指出，由于聚合物绝缘子不存在自清洗效应衰退问题，其最小爬电距离不应低于规定的下限值。标准中对不同污染等级下聚合物绝缘子的推荐爬电距离给出了明确的范围和建议值，为工程设计人员提供了直接可用的技术参数。2.4伞裙外形结构设计要求聚合物绝缘子的伞裙外形设计对其污染性能具有决定性影响。标准从以下维度对伞裙外形设计提出了明确要求：（1）伞间距与伞伸出比：标准规定轻污染区伞间距应不小于30mm，重污染区应不小于40mm，相邻大伞之间的间距不应小于25mm。伞伸出的选择应综合考虑芯棒直径、伞间距和伞裙材料的机械强度。（2）伞裙倾斜角：标准推荐伞裙上表面倾斜角不小于5°，以保证雨水对伞裙表面的自然清洗效果。对于重污染区域，建议采用大小伞交替的结构形式，以优化电场分布和污染积累特性。（3）芯棒直径的考虑：标准指出，芯棒直径直接影响绝缘子表面的电场分布和污染积累速率。对于芯棒直径较大的绝缘子，应采用更大的伞伸出和伞间距以补偿其增加的污染积累面积。2.5型式试验要求为确保聚合物绝缘子在污染条件下满足设计要求，标准规定了一系列验证试验项目，包括：（1）人工污秽耐受试验：依据IEC60507规定的盐雾法和固体层法进行。标准对试验电压施加程序、污秽度配置、耐受时间等参数进行了明确说明。（2）憎水性试验：新版标准增加了对聚合物绝缘子材料憎水性能的测试要求，包括接触角测量和憎水性迁移性试验。（3）老化状态下的污染性能验证：标准要求在绝缘子经过加速老化试验后仍应满足规定的污染耐受电压要求，以确保绝缘子在长期运行中保持足够的污染性能裕度。2.6现场经验与运行维护的指导标准在第8章中增加了关于聚合物绝缘子现场运行经验和维护策略的指导内容。标准建议电力运营企业定期开展绝缘子表面污秽度监测和憎水性状态评估，并将其作为绝缘子状态检修和寿命预测的重要依据。同时，对于污染闪络事故的分析方法、防范措施以及绝缘子更换策略也给出了方向性指导。三、标准创新点与国际影响3.1技术内容的创新IECTS60815-3:2025相较2008年版在多个技术维度实现了重要突破。首先，在污染严重程度评估中引入了基于憎水性的等效污秽度修正方法，更具科学性地反映了聚合物绝缘子的真实运行状态。其次，新版标准对伞裙结构的参数化设计要求更为精细，首次将芯棒直径作为独立设计变量纳入伞裙结构设计参数体系，使得标准对工程设计的指导性显著增强。此外，标准明确了纳米复合材料和抗紫外老化配方等新型材料在聚合物绝缘子中应用时，应通过专项试验验证其对污染性能的影响。3.2对国际标准化体系的完善该标准的发布进一步完善了IEC在高压绝缘子领域的标准体系。与IEC60815-1（通用原则）和IEC60815-2（瓷和玻璃绝缘子）共同构成了覆盖全部主要绝缘子类型、适应不同应用场景的系统化标准框架。该标准与IEC60071（绝缘配合）、IEC60507（人工污秽试验）、IEC61952（复合线路绝缘子）等标准紧密衔接，形成了从选型设计、试验验证到产品验收的全链条标准化管理闭环。四、标准编制的主要参与单位IECTS60815-3:2025由IECTC36（绝缘子技术委员会）下设的WG11工作组负责具体编制工作。WG11工作组汇聚了来自全球主要绝缘子制造企业、电力科研机构、检测认证机构和电网运营企业的30余位权威专家。在此次标准修订工作中，中国电力科学研究院有限公司作为中国在该领域的核心技术支撑单位，深度参与了标准修订的全过程，发挥了重要作用。中国电力科学研究院有限公司（简称“中国电科院”）是中国国家电网有限公司直属的科研机构，成立于1958年，是中国电力行业多学科、综合性的权威科研机构。在绝缘子技术领域，中国电科院设有中国唯一的电力绝缘子检测中心，拥有一支长期从事绝缘子外绝缘技术研究的专业团队，建有国际上规模最大、设备最先进的人工污秽试验室和自然污秽试验站。在IECTS60815-3:2025的修订过程中，中国电科院团队承担了以下关键工作：（1）牵头组织了工作组内关于聚合物绝缘子等效污秽度修正方法的专项研究，基于中国大量的运行数据和试验结果，提出了憎水性修正系数的建议值；（2）主导完成了伞裙结构参数体系中芯棒直径影响部分的编写工作，为全球范围内的支柱式聚合物绝缘子的结构设计提供了重要依据；（3）组织开展了多轮国际比对试验，联合国内外主要绝缘子制造企业针对不同伞裙结构、不同材料配方的样品，验证了标准中推荐选型方法的适用性。中国电科院专家的技术方案和工作成果获得了工作组各成员国专家的广泛认可，多项建议被采纳列入正式标准文本。五、结论与展望IECTS60815-3:2025《污染条件下用高压绝缘子的选择和尺寸第3部分：交流系统用聚合物绝缘子》作为国际电工委员会在聚合物绝缘子外绝缘设计领域的最新指导性技术规范，充分反映了全球范围内在聚合物绝缘子污染性能研究方面的最新技术成果和工程实践经验。标准的发布实施为该类绝缘子在污染条件下的科学选型和尺寸设计提供了统一的技术框架和方法依据，对于提升全球输电线路和变电站在污染环境下的运行可靠性具有重要意义。从技术发展趋势来看，随着特高压输电技术的持续推广、新型纳米复合绝缘材料的不断涌现以及电力设备状态感知智能化水平的提升，聚合物绝缘子的污染性能设计和运行维护将向更加精细化、智能化的方向发展。后续，IECTC36还将基于实际应用反馈持续完善相关技术内容，并适时推动该技术规范向正式国际标准（IS）的转化升级。建议我国相关标准化技术委员会结合国内电力行业的实际需求，积极推进该标准的转化应用工作，同步完善国内配套标准和行业规范，为我国电力事业的持续健康发展提供坚实的标准技术支撑。参考文献[1]IECTS60815-3:2025,Selectionanddimensioningofhigh-voltageinsulatorsintendedforuseinpollutedconditions-Part3:PolymerinsulatorsforACsystems[S].Geneva:IEC,2025.[2]IECTS60815-1:2008,Selectionanddimensioningofhigh-voltageinsulatorsintendedforuseinpollutedconditions-Part1:Definitions,informationandgen