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套管技术

绝缘子基础知识及其分类

绝缘子基础知识及其分类

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THE FIRST

绝缘子基础知识

绝缘子是安装在不同电位的导体之间或导体与地电位构件之间,能够耐受电压和机械应力作用的器件。

绝缘子在电力系统中起着两个基本作用,一是支撑导体,承受机械应力的作用;二是防止电流在不同电位的导体之间流动或回地,耐受电压的作用。它同金具组合将导线固定在杆塔上,并使导线同杆塔可靠绝缘,绝缘子在运行时不仅要承受工作电压的作用,同时要承受操作过电压和雷电过电压的作用,加之导线自重、风力、冰雪以及环境温度变化的机械荷载的作用,所以绝缘子不仅要有良好的电气绝缘性能,同时要具有足够的机械强度。

绝缘子在电力系统中应用很广,一般属于外绝缘,在大气条件下工作。架空输电线路、发电厂和变电所的母线和各种电气设备的外部带电导体均须用绝缘子支持,并使之与大地(或接地物)或其他有电位差的导体绝缘。在环境和机电负荷条件发生变化引起各种机电应力变化时,绝缘子不应该失效,否则就会影响电力设备的使用和运行寿命。

绝缘子一般由绝缘件和金具(金属附件)用胶合剂胶合或机械卡装而成,只有全瓷式瓷横担、蝴蝶式绝缘子、蝴蝶式瓷绝缘子和线轴式瓷绝缘子、拉线绝缘子、鼓形绝缘子、瓷夹板和瓷管等产品为单个的绝缘件,根据需要与螺栓、垫圈等其它材料配套安装。

由于绝缘子承受接触悬挂的负载且经常受拉伸、压缩、弯曲、扭转、振动等机械力,故在制造时其机械破坏负荷均应留有裕度,一般安全系数按2.0~2.5选取。

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THE FIRST

 绝缘子的分类方法

1.按照制造绝缘子的绝缘材料可分为瓷绝缘子,钢化玻璃绝缘子,合成绝缘子,半导体绝缘子。

2.按照绝缘体内最短击穿距离是否小于外部空气中的闪络距离的一半,分为可击穿型和不可击穿型。

3.按结构形式可分为柱式(支柱)绝缘子、悬式绝缘子、蝴蝶式绝缘子、针式绝缘子、横担绝缘子、棒形绝缘子和套管绝缘子等。

4.按应用场合可分为线路绝缘子和电站、电器绝缘子。电站绝缘子:用来支持和固定发电厂及变电站屋内外配

电装置的硬母线,并使母线与大地绝缘。按作用不同分为支柱绝缘子和套管绝缘子。电器绝缘子:用来固定电器的载流部分。也分为支柱绝缘子和套管绝缘子。支柱绝缘子用于固定没有封闭外壳的电器的载流部分;套管绝缘子用来使有封闭外壳的电器(如断路器、变压器等)的载流部分引出外壳。

线路绝缘子:用来固结架空输、配电导线和屋外配电装置的软母线,并使它们与接地部分绝缘。有针式、悬式、蝴蝶式和瓷横担四种。

5.按照使用电压分为低压(交流1000 V及以下,直流1500 V及以下)绝缘子和高压(交流1000 V以上,直流1500V以上)绝缘子,其中高压绝缘子中又有超高压(交流330kV和500 kV,直流500 kV)和特高压(交流750kV和1000kV,直流800kV)之分。

7.按照使用环境分为户内式:绝缘子安装在户内,绝缘子表面无伞裙。  户外式:绝缘子安装在户外,绝缘子表面有较多和较大的伞裙,以增长沿面放电距离,并能在雨天阻断水流,使其能在恶劣的气候环境中可靠的工作。

8. 按功能不同可分为普通型绝缘子和防污型绝缘子。

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THE FIRST

绝缘子的分类 

1.高压线路类绝缘子

①高压线路刚性绝缘子:包括针式瓷绝缘子、瓷横担绝缘子和蝶式瓷绝缘子等,使用时直接用绝缘子自身的钢脚或螺栓固定在杆塔上。

高压线路瓷横担绝缘子按结构形式可分为全瓷式、胶装式、单臂式和V形四种;按安装形式可分为直立式和水平式两种;按标准雷电冲击全波耐受电压可分为165kV、185kV、250kV、265kV四级(原按50%全波冲击闪络电压可分185kV、2l0kV、280kV、380kV、450kV、6l0kV等六级)。瓷横担用于高压架空输配电线路,可代替针式和悬式绝缘子,还可减小电杆和横担长度。

高压线路蝶式瓷绝缘子按额定电压分6kV、l0kV两级。用于架空输配电线路终端,耐张及转角杆上作为绝缘和固定导线之用。同时也广泛用作与线路悬式绝缘子相配合,简化金具结构。

②高压线路悬式绝缘子:包括盘形悬式瓷绝缘子、盘形悬式玻璃绝缘子、瓷拉棒和地线绝缘子等。

高压线路盘形悬式瓷绝缘子分普通型和耐污型两种。用于高压和超高压输电线路,供悬挂或张紧导线,并使其与杆塔绝缘。悬式绝缘子机电强度高,通过不同的串组就能适用于各种电压等级,适用各种强度需要,使用最为广泛。普通型适用于一般工业区。耐污型与普通型绝缘子相比,具有较大的爬电距离和便于风雨清洗的造型,适用于沿海、冶金粉末、化工污秽以及较严重工业污秽地区。耐污型绝缘子在上述地区使用时,可以缩小杆塔尺寸,具有较大的经济价值。

高压线路盘形悬式玻璃绝缘子与高压线路盘形悬式瓷绝缘子用途基本相同。玻璃绝缘子具有机械强度高、耐机械冲击、冷热性能好、寿命长、电气性能和耐雷击性优良等特点,并且在运行损坏时,其伞盘自动破碎,容易发现,大大减少了绝缘探测工作量。

高压线路瓷拉棒绝缘子,用于l0kV及以下小截面导线的架空电力线路的终端杆、耐张杆及转角杆上,作绝缘和固定导线用。可以代替部分蝶式瓷绝缘子和盘形悬式瓷绝缘子使用。

③电气化铁路接触网用棒式瓷绝缘子。

2、低压线路类绝缘子

①低压线路针式、蝶式、线轴式瓷绝缘子:低压线路针式瓷绝缘子使用在1kV以下架空电力线路中作绝缘和固定导线用。低压线路蝶式瓷绝缘子和线轴式瓷绝缘子供配电线路终端、耐张及转角杆上作为绝缘和固定导线用。

②架空线路拉紧瓷绝缘子:用于交、直流架空配电线路和通信线路终端、转角或大跨距电杆的平衡电杆所受拉力的拉线的上、下把间,使下部拉线与上部拉线绝缘。

③电车线路用绝缘子:用作电车线路绝缘和张紧导线或用于电车和电站上作导电部分的绝缘和支撑物。

④通信线路针式瓷绝缘子:用于架空通信线路中绝缘和固定导线。

⑤布线用绝缘子:包括鼓形绝缘子、瓷夹板和瓷管等,用于低压布线。

3、高压电站类绝缘子

①电站用高压户内支柱绝缘子:用于工频额定电压6~35kV户内电站、变电所的电器设备母线和配电装置上。作为高压导电部分的绝缘支持物。它一般安装在海拔高度不超过1000m,环境温度为-40~40℃,并应在不受污秽和凝露的条件下使用,特殊设计的高原型可用于海拔3000m及5000m地区。

②户外针式支柱绝缘子:适用于交流额定电压为3~220kV,安装地点周围环境温度为-40~+40℃及海拔高度不超过1000m的电器的绝缘部分或配电装置上,作绝缘和固定导体用。

③户外棒式支柱绝缘子:用于高压电器和高压配电装置,起绝缘和固定导体作用。已大量代替户外针式支柱绝缘子的使用。

④防污型户外棒式支柱绝缘子:适用于覆盐密度在0.1mg/cm²以内的中等污区,作为高压电器和配电装置的绝缘和固定用。

⑤高压穿墙套管:包括户内穿墙套管、户外穿墙套管、母线穿墙套管和油纸电容式穿墙套管等。

⑥电器瓷套:包括变压器瓷套、开关瓷套、互感器瓷套等。

变压器瓷套包括电力变压器和试验变压器用套管瓷套及支柱瓷套两大类。开关瓷套包括多油断路器瓷套、少油断路器瓷套、负荷开关瓷套、防爆开关瓷套、隔离开关瓷套、空气断路器瓷套等。主要用作开关的高压引线对地的绝缘及作断路器绝缘和内绝缘的容器。互感器瓷套用作电流互感器和电压互感器的绝缘元件。

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THE FIRST

绝缘子的要求

1.要有良好的绝缘性能,使其在干燥和阴雨的情况下,都能承受标准规定的耐压;

2.绝缘子不但承受导线的垂直荷重和水平荷重,还要承受导线所受的风压和覆冰等外加荷载,因此要求绝缘子必须有足够的机械强度;

3.架空线路处于野外,受环境温度影响较大,要求绝缘子能耐受较大的温度变化而不破裂;

4.绝缘子长期承受高电压和机械力的作用,要求其绝缘性能的老化速度要比较慢,有较长的使用寿命;

5.空气中的腐蚀气体会使绝缘子绝缘性能下降,要求绝缘子应有足够的防污秽和抵御化学气体侵蚀的能力。 

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THE FIRST

绝缘子的安装

(1)绝缘子安装前应检查瓷件、法兰应完整无裂纹,胶合处填料完整,结合牢固。

(2)支柱绝缘子和穿墙套管安装时,其底座或法兰盘不得埋入混凝土或抹灰层内。

(3)无底座和顶帽的内胶装式的低压支柱绝缘子与金属固定件的接触面之间应垫以厚度不小于1.5mm的橡胶或石棉纸等缓冲垫圈。

(4)额定电流在1500A及以上的穿墙套管直接固定在钢板上时,套管周围不应成闭合磁路。

(5)穿墙套管垂直安装时,法兰应向上,水平安装时,法兰应在外。

(6)安装套管的孔径应比嵌入部分大5mm以上,混凝土安装板的最大厚度不得超过50mm。

(7)600A及以上母线穿墙套管端部的金属夹板(紧固件除外)应采用非磁性材料。它与母线之间应有金属相连,接触应稳固,金属夹板厚度不应小于3mm,当母线为两片及以上时,母线的各片之间应予以固定。   

(8)充油套管水平安装时,其储油柜及取油样管路应无渗漏,油位指示清晰,注油和取样阀位置应装设于巡回监视侧,注入套管内的油必须合格。

(9)套管接地端子及不用的电压抽取端子应可靠接地。

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THE FIRST

绝缘子的损坏

绝缘子损坏的原因是: 

1.人为破坏,如击伤、击碎等。  

2.安装不符合规定,或承受的应力超过了允许值。  

3 .由于气候骤冷骤热,电瓷内部产生应力,或者受冰雹等击伤击碎。  

4 .因脏污而发生污闪事故,或者在雨雪或雷雨天出现表面放电现象(闪络)而损坏。

5 .在过电压下运行时,由于绝缘强度和机械强度不够,或者绝缘子本身质量欠佳而损坏。 

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THE FIRST

绝缘子的检查

绝缘子的裂纹既可在巡视时进行检查,也可在停电时检查。检查的方法有: 

1)目测观察。绝缘子的明显裂纹,一般在巡线时肉眼观察就可以发现。 

2)望远镜观察。借助望远镜进一步仔细察看,通常可以发现不太明显的裂纹。  

3)声响判断。如果绝缘子有不正常的放电声,根据声音可以判断是否损坏和损坏程度。  

4)停电时用兆欧表摇测其绝缘电阻,或者采用固定火花间隙对绝缘子进行带电测量。