IEC TS 634142025 交直流高压聚合物绝缘子的人工污染试验标准立项发展报告

交直流高压聚合物绝缘子的人工污染试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ArtificialPollutionTestsonHigh-VoltagePolymericInsulatorstobeUsedonACandDCSystems摘要随着我国特高压交直流输电工程的规模化建设，聚合物复合绝缘子在电网中的应用日益广泛，其在不同污染环境下的外绝缘性能直接关系着电力系统的安全稳定运行。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2025年12月16日正式发布了IECTS63414:2025《交直流高压聚合物绝缘子的人工污染试验》技术规范。该标准针对聚合物绝缘子与传统的瓷和玻璃绝缘子在材料特性、表面疏水性和污染附着机理上的显著差异，系统规定了适用于交直流高压聚合物绝缘子的人工污染试验方法体系，包括盐雾法、固体层法及清洁雾法等多种试验程序，并对试验设备、污染液配制、污秽度等级划分、试验程序及判定准则作出了明确规定。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及其行业应用价值，分析其对我国复合绝缘子产品质量提升和国际竞争力增强的促进作用，为标准成果的推广应用提供了系统性参考。关键词：聚合物绝缘子；人工污染试验；交直流系统；外绝缘特性；IEC技术规范；污秽闪络Keywords:PolymericInsulators;ArtificialPollutionTest;AC/DCSystems;ExternalInsulationCharacteristics;IECTechnicalSpecification;PollutionFlashover一、引言1.1研究背景绝缘子是电力系统中承担电气绝缘和机械支撑作用的关键部件，其外绝缘性能直接决定输电线路和变电站的安全运行水平。长期以来，瓷绝缘子和玻璃绝缘子在全球电力系统中占据主导地位，其人工污染试验方法已由IEC60507标准体系作出完善规定。然而，自20世纪90年代以来，以硅橡胶复合绝缘子为代表的聚合物绝缘子凭借其优异的防污闪性能、轻质高强的机械特性以及良好的耐冲击性能，在全球范围内获得了日益广泛的应用。我国自20世纪80年代开始复合绝缘子的研发与应用探索，经过三十余年的技术积累和工程实践，目前已成为全球最大的复合绝缘子生产国和使用国。截至2025年，我国在运的复合绝缘子数量已超过8000万支，广泛应用于特高压交直流输电工程、紧凑型输电线路以及重污秽地区电网改造项目中。与此同时，随着电压等级不断提升和输电走廊资源日趋紧张，绝缘子运行环境中的污秽条件日益复杂多变，特别是对于直流输电系统，静电吸尘效应使得绝缘子表面的积污特性与交流系统存在显著差异。1.2标准缺失与技术需求传统的人工污染试验方法系基于亲水性表面（瓷和玻璃）的闪络机理建立，其基本假设是污染层在受潮后形成连续导电水膜，进而发展沿面闪络。然而，聚合物绝缘子，尤其是室温硫化（RTV）硅橡胶绝缘子，具有独特的低表面能特性和憎水性迁移机理。在运行过程中，硅橡胶中的小分子链段可向表面污染层迁移，使污染层本身获得憎水性，从根本上改变了闪络的发展过程。这一材料特性差异意味着以IEC60507为代表的传统人工污染试验方法并不完全适用于聚合物绝缘子的性能评估，试验结果可能出现严重偏差。实践表明，同一聚合物绝缘子在相同等值盐密条件下，采用传统试验方法得出的污闪电压可能仅为实际运行值的1/2甚至更低，这直接导致了设计阶段的绝缘配置偏保守，增加了工程投资，或因试验方法的非标准化操作造成质量判定的不确定性。构建专用于聚合物绝缘子的人工污染试验方法标准体系，已成为国际绝缘子行业和电力行业的共识性需求。1.3标准编制目的IECTS63414:2025的制定旨在解决上述技术需求，建立一个统一、科学、可重复操作的聚合物绝缘子人工污染试验方法平台。该标准的核心目标包括：第一，制定适用于聚合物绝缘子材料特性的污染试验方法，充分考虑其憎水性及憎水性迁移特性；第二，兼顾交流和直流系统的不同运行需求，为两种工况下的绝缘子性能评估提供统一的试验依据；第三，建立一套系统的试验程序和数据判读方法，确保不同实验室获得的试验结果具有可比性和可重复性；第四，为聚合物绝缘子产品的设计选型、质量控制和运行维护提供技术支撑，推动行业的技术进步和规范化发展。二、标准立项背景与发展历程2.1国际标准化需求溯源国际电工委员会对绝缘子人工污染试验的标准化工作可追溯至20世纪中期。IEC60507（人工污染试验）最初于1975年发布，主要针对瓷和玻璃绝缘子规定了盐雾法和固体层法两种试验方法。随着复合绝缘子的推广使用，IEC于2003年发布了IEC62217（聚合物绝缘子室内用材料试验方法），初步涉及了材料层面的性能评估。但国际范围内对于聚合物绝缘子整体的污染试验方法始终缺乏统一、专一的标准依据。2010年前后，CIGRE（国际大电网会议）WGC4.303工作组发布的技术报告明确指出，IEC60507规定的试验方法不适用于评估聚合物绝缘子的污闪性能，建议建立专门针对聚合物绝缘子的人工污染试验方法体系。这一结论为IEC启动了相关标准化工作提供了重要的技术支撑。2018年，IECTC36（绝缘子技术委员会）在韩国济州岛召开的年会上，正式讨论了制定聚合物绝缘子人工污染试验技术规范的必要性，并决定成立专项工作组（WG16）推进这项工作。2.2标准起草过程IECTC36WG16工作组由来自中国、德国、英国、日本、巴西、印度、南非等十余个国家的绝缘子研究专家和标准化工作者组成。工作组历时七年，经过多轮提案审议和技术研讨，逐步完善了标准的框架和技术内容。在标准起草过程中，各国提供了大量基于运行经验和试验研究的实证数据，特别是针对直流系统下聚合物绝缘子积污特性的差异性问题进行了深入研讨。值得关注的是，中国学者和专家在该标准的制定过程中发挥了重要的技术引领作用。依托中国电力科学研究院、清华大学、南方电网科学研究院等单位的大量试验数据积累，特别是围绕特高压直流复合绝缘子污闪特性、自然积污与人工加速积污的相关性等关键科学问题，为标准的制定贡献了重要技术依据。IECTS63414的技术框架在2023年形成了委员会草案（CD版），2024年形成了最终草案（FDIS版），经各成员国投票表决通过后，于2025年12月16日正式出版发布。2.3与既有标准体系的关系IECTS63414:2025作为IEC60507的补充和延伸，形成了传统绝缘子与聚合物绝缘子人工污染试验的完整标准矩阵。IEC60507侧重于亲水性绝缘子表面的人工污染试验，IECTS63414则聚焦于聚合物绝缘子的特殊性和差异性。两个标准在试验原理、设备和部分操作程序上保持了基本的兼容性，便于试验资源的共享和试验结果的相互验证。与此同时，IECTS63414作为技术规范（TechnicalSpecification），体现了该领域技术迭代速度较快、标准内容仍需根据试验研究和运行经验不断完善的特点，也为未来升级为完整的国际标准（IS）预留了空间和路径。三、标准主要内容3.1标准适用范围IECTS63414:2025明确适用于交流系统和直流系统中使用的高压聚合物绝缘子的人工污染试验，其适用电压范围涵盖1kV以上的各类电力设备用绝缘子。标准所定义的"聚合物绝缘子"包括但不限于：复合绝缘子（棒形悬式复合绝缘子、复合空心绝缘子等）、RTV防污闪涂料涂覆绝缘子以及其它以聚合物材料作为外绝缘主体的绝缘产品。该标准规定了两种主要类型的人工污染试验方法的通用技术要求：即盐雾法和固体层法（包含改进的固体层法）。同时，标准也对清洁雾试验方法的相关内容进行了规定。这三种方法分别模拟不同的运行污染场景——盐雾法主要模拟沿海盐雾环境和工业区可溶性污染物的沉积工况，固体层法模拟内陆积尘或工业污染与潮湿条件共同作用的工况，清洁雾法则侧重评估绝缘子在均匀受潮条件下污染闪络性能。3.2试验设备与设施要求标准对人工污染试验的核心设备——雾室（污染试验罐）提出了明确技术要求。雾室容积应根据被试绝缘子的几何尺寸确定，应保证绝缘子在试验过程中与雾室壁面及各喷嘴之间保持足够的电气距离，以防止试验过程中发生对壁放电或非目标路径的闪络。标准要求雾室具有良好的密封性能，以确保试验过程中雾场分布均匀稳定，同时应配置雾量调节装置和辅助加热系统以满足不同试验方法对温度和湿度条件的控制需求。对于交直流高压试验电源，标准规定了试验变压器的容量选择方法和电压波形要求。对于交流试验电源，电压波形畸变率不应超过5%，试验变压器的短路电流应满足规定的最大泄漏电流下的稳定输出要求。对于直流试验电源，标准重点规定了电压纹波系数的控制要求——直流电压的纹波系数不应超过3%，以保证试验结果的稳定性和可比性。此外，标准还规定了试验回路中保护电阻、测量装置（分压器、泄漏电流测量系统等）的配置方法和精度要求。3.3试验方法与程序核心要点3.3.1盐雾法盐雾法用于模拟沿海及工业污染地区绝缘子在盐性潮雾环境中的运行工况。标准规定盐水溶液的配制应使用氯化钠（NaCl）和蒸馏水或去离子水，电导率应控制在规定的范围内。试验过程中，通过雾化喷嘴将盐水溶液雾化成细小雾滴，均匀分布在雾室内。盐雾的沉积率应通过设定的盐雾收集器进行监测和标定。与IEC60507的传统方法相比，IECTS63414在盐雾法中的主要改进包括：针对聚合物绝缘子憎水性表面的特性，延长了预湿润时间，使绝缘子表面达到稳定的润湿状态后再施加试验电压；同时引入了逐级升压法和持续耐受电压法两种试验程序，试验结果以闪络电压或规定电压下的耐受时间来表达。3.3.2固体层法及改进固体层法固体层法主要用于模拟内陆地区和工业区绝缘子在非溶性污秽物与可溶性盐类共同作用下的污染特性。标准规定了模拟污染液的制备方法，包括使用高岭土（或硅藻土）作为惰性材料、氯化钠作为导电材料，并加入适量的非离子型表面活性剂以改善污染浆料在聚合物表面的附着性能。IECTS63414在传统固体层法基础上提出了针对聚合物绝缘子特性的改进方案。其核心创新在于，对于具有憎水性或潜在的憎水性迁移特性的绝缘子表面，在涂覆污染层后应进行适当的干燥和老化处理，以加速污染物与绝缘子表面之间的物理化学作用，从而更真实地模拟运行状态下的绝缘子表面状况。同时，标准引入了污染层附着密度的概念和测定方法，用于衡量固体层涂覆的均匀性和一致性。3.3.3清洁雾法清洁雾法通过清水雾化形成高湿度环境，使绝缘子表面的污染层充分受潮。该方法特别适用于评估已自然积污或人工涂覆污染后绝缘子在无降水条件下受潮状态下的闪络特性。标准对清洁雾法的适用条件、试验步骤和数据处理方法作出了明确规定。3.4污秽度表征与试验判定准则标准明确规定，对于固体层法试验，污染程度采用等值盐密（ESDD）和不溶物密度（NSDD）两个参数来表征。等值盐密反映的是表面可溶性导电物质的含量，以mg/cm²为单位；不溶物密度则表征非溶性附着物的单位面积质量。对于试验结果的判定，标准引入了50%闪络电压（U50%）的概念，其计算方法与IEC60507保持一致，可采用升降法或多级法获得。对于持续耐受电压试验，则需在规定的试验电压下验证绝缘子在一定时间内的无闪络耐受性能。此外，标准还规定了对试验数据的统计分析要求，包括置信区间的计算、异常数据的取舍原则等，以保证试验结果的科学性和可信度。3.5特殊问题处理考虑到直流电场下聚合物绝缘子积污及闪络特性的特殊性，标准专设条款对直流试验的程序和要求进行了补充规定。直流电压作用下，绝缘子表面的积污特性呈明显的极性效应，且静电吸尘效应使得直流绝缘子的表面污染程度明显高于同等情况下的交流运行工况。标准要求直流人工污染试验应充分考虑上述因素，并在试验电压极性选择、预污染处理、闪络判据等方面给出了具体技术指引。四、主要参编单位——中国电力科学研究院有限公司中国电力科学研究院有限公司（以下简称"中国电科院"）作为IECTS63414:2025的重要技术贡献单位，在该标准的研制工作中发挥了关键作用。中国电科院成立于1958年，是国家电网有限公司直属的科研机构，也是我国电力行业规模最大、综合实力最强的综合性科研机构之一。在绝缘子外绝缘技术研究领域，中国电科院拥有六十余年的深厚积累。该院建有国家能源绝缘子评定中心、电力工业绝缘子标委会秘书处等权威技术平台，配备有国际领先的人工气候试验系统、特高压试验线段和环境试验舱群等大型试验设施。依托这些平台，中国电科院在绝缘子人工污染试验技术方面开展了大量系统性研究，建立了覆盖不同污秽等级、不同电压等级、不同海拔条件的复合绝缘子试验数据库。在IECTS63414的编制过程中，中国电科院专家团队承担了多项核心技术任务。首先，该院牵头组织了亚太地区多个实验室的比对试验（RoundRobinTest），验证了标准草案中规定的试验方法的可行性、可重复性和可比性，为标准的最终定稿提供了关键试验数据支撑。其次，中国电科院依托多年积累的特高压直流复合绝缘子试验研究成果，为直流试验方法的制定提供了直接的技术依据。此外，该院综合考虑国际上不同试验方法的优缺点，提出了多项技术改进建议，并成功融入标准文本，显著提升了标准的技术先进性和工程实用性。中国电科院在推动标准在国内的转化应用方面同样发挥着核心作用。该院正积极牵头制定与IECTS63414配套的国家标准（GB）和行业标准（DL），促进该国际标准成果在我国复合绝缘子产品试验检测和质量管控中的落地实施。五、标准的技术创新与应用价值5.1技术创新点IECTS63414:2025在技术层面实现了多项创新突破。首先，在标准框架设计上，它首次将交流与直流系统用聚合物绝缘子的试验方法纳入同一标准文件，形成了统一的技术规范体系，避免了在不同标准之间切换带来的操作不便和差异性问题。其次，在试验方法层面，标准针对聚合物绝缘子的材料特性提出了改进的固体层法，引入了表面预处理、加速老化等技术手段，有效缩短了试验周期，提高了试验结果与运行实际的一致性。第三，标准建立了基于ESDD/NSDD双参数的污染程度表征方法，更加全面地反映了污染物对绝缘子表面闪络特性的综合影响，比传统的单一盐密指标更为科学准确。5.2选型设计与工程应用价值IECTS63414的发布为电力工程的绝缘子选型设计提供了重要的技术依据。在输电线路设计阶段，设计人员可参照该标准规定的试验方法和数据判读准则，科学评估不同厂家、不同类型聚合物绝缘子在目标污秽环境下的外绝缘性能，合理确定绝缘子的结构高度、伞裙造型和爬电距离。5.3产品质量控制在产品质量控制和监督检验领域，IECTS63414建立了统一的型式和抽样试验方法。该标准的试验方法可有效甄别聚合物绝缘子在材料配方、成型工艺、界面结合质量等方面的细微差异对污闪性能的影响，为产品质量分级和市场准入提供技术手段。5.4在运设备状态评估对于在运聚合物绝缘子的状态评估和寿命预测，IECTS63414同样提供了重要的技术支撑。通过该标准试验方法获取的绝缘子在不同人工污染条件下的闪络梯度数据，可作为状态评价的重要参考基准。结合在线监测和带电检测技术获取的运行数据，运行维护人员可以更准确地判断绝缘子的性能劣化趋势，对绝缘子进行差异化维护和适时更换。5.5对国际贸易的影响从国际贸易视角看，该标准的发布实施将有效促进聚合物绝缘子产品国际贸易的技术协调和规则统一。IECTS63414为各成员国提供了一个协商一致的试验方法和评价准则，降低因各国标准不一致导致的技术壁垒和重复检测成本。对于具备先进技术和管理水平的中国复合绝缘子制造企业而言，尽早适应和运用该标准，将在国际市场竞争中获得显著优势。六、结论与展望IECTS63414:2025《交直流高压聚合物绝缘子的人工污染试验》的正式发布是国际绝缘子标准化领域的一项重要里程碑。该标准的出台填补了聚合物绝缘子人工污染试验方法在国际标准层面的长期空白，解决了IEC60507在评估聚合物绝缘子时面临的技术适用性问题，对于推动聚合物绝缘子技术的健康发展、保障电力系统的安全运行具有重要的战略意义。从技术发展的角度审视，该标准仍将为未来持续完善留有充分空间。当前标准中的部分方法（如改进固体层法中的加速老化工序参数）仍需积累更多的实验室间比对结果来加以优化和固化。随着新材料、新工艺的不断涌现，以及±800kV及以上特高压直流输电工程在全球范围内的推广建设，聚合物绝缘子人工污染试验方法的研究仍将持续深化。从标准