高壓輸電線(xiàn)可靠性評價(jià)的論文
摘?/SPAN>文章提出和論述了評價(jià)超高壓（EHV）輸電線(xiàn)路絕緣子可先靠性的五項準則：壽命周期、失效率、失效檢出率、事故率和可靠性試驗。并由此得出結紙：為提高EHV輸電線(xiàn)路的可靠性，應優(yōu)先采用玻璃絕緣子，集中力量研制復合絕緣子，加大改造力度以提高瓷絕緣子的制造水平。
關(guān)鍵詞：超高壓輸電絕緣子可靠性評價(jià)
線(xiàn)路絕緣子性能的優(yōu)劣直接影響到輸電線(xiàn)路，特別是超高壓《EHV》輸電線(xiàn)路運行的可靠性和經(jīng)濟性。因此，如何評價(jià)EHV輸電絕緣子的可靠性，已成為電力部門(mén)和絕緣子制造部門(mén)尤為關(guān)注的問(wèn)題。
在架空輸電線(xiàn)路上現在使用的有三種材料絕緣子——瓷絕緣子、玻璃絕緣子和有機復合絕緣子。我國目前的生產(chǎn)現狀是以生產(chǎn)和使用瓷絕緣子為主，玻璃絕緣子國內生產(chǎn)能力只占國內絕緣子總需求量的20%；我國復合絕緣子的研制起步較晚，由于近年來(lái)國內外在此技術(shù)上的進(jìn)展較快，生產(chǎn)和使用量已呈上升態(tài)勢。
1對絕緣子可靠性評價(jià)的五項準則
運行的可靠性是決定絕緣子生命力的關(guān)鍵。最好的評價(jià)是大量絕緣子在輸電線(xiàn)路上長(cháng)期運行的統計結果和可靠性試驗所反映出來(lái)的性能水平。因此，評價(jià)絕緣子應遵循下述準則：
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產(chǎn)品在標準規定的使用條件下，能夠保持其性能不低于出廠(chǎng)和標準的最低使用年限為“壽命周期”，此項指標不僅反映絕緣子的安全使用期，也能反映輸電線(xiàn)路投資的經(jīng)濟性。我國曾先后多次對運行5—30年的玻璃和瓷絕緣子進(jìn)行機電性能跟蹤對比試驗。結果表明：玻璃絕緣子的使用壽命取決于金屬附件，瓷絕緣子的使用壽命取決于絕緣體。玻璃絕緣子的壽命周期可達40年，而瓷絕緣子除全面采用國外先進(jìn)制造技術(shù)后有可能較大幅度地延長(cháng)其壽命周期外，其平均壽命周期僅為15—25年，復合絕緣子經(jīng)歷了“三代”的發(fā)展。但從迄今世界范圍內的試驗及運行結果分析來(lái)看，其平均壽命周期只有7年。[2]
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運行中年失效絕緣子件數與運行絕緣子總件數之比稱(chēng)為年失效率。對于國產(chǎn)玻璃絕緣子，其壽命周期內平均失效率為（1—4）×10-4/a[1]A，對于國產(chǎn)瓷絕緣子的失效率，除個(gè)別合資企業(yè)產(chǎn)品將有可能降低外，比玻璃絕緣子約高1—2個(gè)數量級；對于復合絕緣子，由于壽命周期不能預測、復合材料配方和制造工藝還不能安全定型。其失效率很難預測。
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絕緣子失效后能否檢測出來(lái)的.檢出率對線(xiàn)路安全運行的影響是比失效率本身更為重要的因素，檢出率取決于絕緣子失效的表現形式和失效的原因。玻璃絕緣子失效的表現形式是“自動(dòng)破碎”和“零值自破”[1]�！白云啤辈皇抢匣�，而是玻璃絕緣子失效的唯一表現形式，所以只需憑借目測就可方便地檢測出失效的絕緣子，其失效檢出率可達百分之百，瓷絕緣子失效的表現形式為頭部隱蔽“零值”或“低值”，復合絕緣子失效的主要表現形式為傘裙蝕損以及隱蔽的復合“界面擊穿”，此外，瓷和復合絕緣子失效的原因是材料的老化，而老化程度是時(shí)間的函數。老化是隱蔽的，因此給檢測帶來(lái)極大的困難，造成檢出率極低，對于復合絕緣子，實(shí)際上根本無(wú)法檢測。
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年掉線(xiàn)次數與運行絕緣子件數之比稱(chēng)為年事故率。絕緣子掉串是架空輸電線(xiàn)路最為嚴重的事故之一。對于EHV輸電，若造成大面積、長(cháng)時(shí)間停電，后果則不堪設想。
國產(chǎn)玻璃絕緣子30年來(lái)的運行經(jīng)驗證明：在220—500KV的輸電線(xiàn)路上，從來(lái)沒(méi)有因為玻璃絕緣子失效而發(fā)生過(guò)掉線(xiàn)事故。而國產(chǎn)瓷絕緣子掉線(xiàn)事故率則高達2×10-5。前蘇聯(lián)的研究指出，即使失效率相同，瓷絕緣子較玻璃絕緣子的事故率也至少高一個(gè)數量級[3]。由于復合絕緣子為長(cháng)棒式，掉線(xiàn)事故一般很少發(fā)生。但導致內絕緣擊穿、芯棒斷裂和強度下降的因素始終存在，一旦失效，事故概率會(huì )高于由多個(gè)元件組成的絕緣子串。
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為對絕緣子進(jìn)行可靠性評價(jià)，國內外曾對玻璃絕緣子和瓷絕緣子作過(guò)各種方式的加速壽命試驗和強制老化試驗。如：陡波試驗、熱機試驗、耐電弧強度試驗、1500萬(wàn)次低頻（18．5HZ）和200萬(wàn)次高頻（185—200HZ）振動(dòng)疲勞試驗及內水壓試驗，都從不同角度得出結論：與玻璃絕緣子相反，絕大多數瓷絕緣子都不能通過(guò)這些試驗[1]。對于復合絕緣子，可靠性試驗則還是一個(gè)有待于繼續探索的課題。
2影響絕緣子可靠性的三大因素
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玻璃和瓷均屬鋁硅酸鹽，瓷是三相（結晶相、玻璃相和氣相）共存的不均質(zhì)體，而玻璃是液態(tài)和玻璃態(tài)互為可逆的均質(zhì)體�！熬|(zhì)性”是影響絕緣材料介電強度的重要因素。脆性材料的機械強度和熱穩勝，不完全取決于材料力學(xué)性質(zhì)，而極大程度上取決于材料內部的缺陷和表面狀態(tài)。這就是鋼化玻璃較之退火玻璃和瓷，上釉的瓷較不上釉的瓷強度高得多的原因。此外，玻璃的“熱鋼化”技術(shù)，賦予玻璃表層一個(gè)高達100—250Mpa和永久預應力。這就是“鋼化玻璃”強度鋼鐵化，熱穩定性高，較瓷不易老化和壽命長(cháng)的道理，對于復合絕緣子的難點(diǎn)是解決有機材料在戶(hù)外條件下的老化、芯棒的脆斷的蠕變�？梢�(jiàn)，鋼化玻璃既較瓷有高得多的機械、絕緣強度，又較有機材料具有優(yōu)良的抗老化性能，為絕緣子的可靠運行奠定了良好的基礎。
�、飘a(chǎn)品結構和耐污性能是關(guān)鍵
玻璃絕緣子采有圓柱頭結構，承力組件受力均勻。較之國內傳統瓷絕緣子數十年一貫制的圓錐頭結構，具有尺寸小、重量輕、強度高和電性能優(yōu)良的特點(diǎn)。由于玻璃的線(xiàn)膨脹系數較瓷大得多，較復合絕緣材料小得多，且與金屬附件和水泥的線(xiàn)膨脹事故接近，因而受力組件材質(zhì)匹配良好。在各種氣候條件下，不會(huì )象瓷絕緣子和復合絕緣子那樣容易產(chǎn)生危險應力而導致老化。且復合絕緣子很難解決復合界面的結構質(zhì)量。
但復合絕緣子具有優(yōu)良的耐污性能，而且通常無(wú)需清掃這就極大地減少了線(xiàn)路維護費用。就此而論，復合絕緣子發(fā)展前景廣闊。玻璃的介電常數較大，因而單只玻璃絕緣子的干閃絡(luò )電壓比瓷絕緣子的低，但有較大的主電容來(lái)改善表面的電壓分布，使之與瓷絕緣子串的閃絡(luò )電壓相當。加之玻璃絕緣子泄漏比距大，表面產(chǎn)生的凝聚物少，抵抗由污穢引起的熱應力的能力強，因而不易因閃絡(luò )而出現事故。污閃實(shí)踐一證明，玻璃絕緣子的耐污性能優(yōu)于瓷絕緣子。
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在國外，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)均已形成相當經(jīng)濟規模、且具有工藝先進(jìn)的高自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。因而，整個(gè)西歐和前蘇聯(lián)，玻璃絕緣子的市場(chǎng)占有率高達90%以上，整個(gè)北美復合絕緣子使用量為世界之最占本地絕緣子市場(chǎng)總量的25%—30%；在日本，瓷絕緣子則一統天下。在我國，所幸的是國產(chǎn)玻璃絕緣子通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和自己開(kāi)發(fā)，已具備了上述生產(chǎn)條件，對于瓷和復合絕緣子，除個(gè)別合資企業(yè)外，上述制造水平有我國尚未達到�？梢�(jiàn)，選用何種產(chǎn)品還取決于產(chǎn)品的制造水平和對產(chǎn)品性能及使用環(huán)境的全面了解。
3結束語(yǔ)
�、沤^緣子的壽命周期、失效率、失效率檢出率、事故率和可靠性試驗，應居為綜合評價(jià)EHV絕緣子可靠性的五項準則。
�、茢U大使用國產(chǎn)玻璃絕緣子在當前在著(zhù)較大的優(yōu)勢。作為玻璃絕緣子制造者應精益求精，有效降低絕緣子運行頭幾年的失效率。
�、菑秃辖^緣子有著(zhù)較為廣闊的發(fā)展前景，應集中力量開(kāi)發(fā)研制，以求在延緩材料老化和預測壽命周期上取得突破。
�、染哂杏凭蒙a(chǎn)歷史的國產(chǎn)瓷絕緣子，應加大技術(shù)改造力度，在材料配方、產(chǎn)品結構和制造水平上取得更大的進(jìn)展。
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