再说“三分天下有其二”（转）续

四、关于复合绝缘子
　　现在生产复合绝缘子的厂家很多，可能有100多家，其中绝大多数厂家技术力量是相对缺乏的，有些厂是没有技术人员的，对复合绝缘子的产品设计，硅橡胶的配方了解得很少，产品图纸是从外厂弄来的。打听一下，已有一定规模的复合绝缘子生产厂用些什么设备，谁家生产的，模具是谁开的，芯棒、硅橡胶和金属附件就更容易了，生产厂家多得很，谁家便宜就用谁的，只要有钱，100万元就可以起家，1000万元就可以建一个像样的厂，到已经具有一定水平的复合绝缘子厂挖一个或几个二三流水平的工人，就可以生产销售复合绝缘子了。不信？你可以去考察。所以，我对部分复合绝缘子厂生产的产品质量担忧。
　　从运行情况看，棒形悬式复合绝缘子有三大问题：鸟粪闪络和“不明原因”闪络、芯棒脆断和绝缘子的老化。
　　首先这三个质量问题都与产品设计有关。相当多的厂是不清楚什么叫“鸟粪闪络”和“不明原因闪络”，什么原因产生的，有什么危害，谁的责任，如何防止。甚至于把责任推给用户，要用户采取防鸟措施。芯棒脆断是玻璃钢芯棒耐酸性能不好所致。


　　棒形悬式复合绝缘子是替代瓷和玻璃悬式绝缘子串的，瓷和玻璃悬式绝缘子本身相当于一个电容器，其每个绝缘子的电容量约为50-60微微法，几个或者几十个瓷和玻璃悬式绝缘子组成绝缘子串时，就相当于一个电容器串，电容有一定的均压作用，尽管绝缘子串对地、对铁塔有一些杂散电容，绝缘子串的实际电压分布是不均匀的，靠近高压侧和接地极电场强度要高一些。棒形悬式复合绝缘子，没有像瓷和玻璃悬式绝缘子串的电容均压，电场分布更不均匀，放电电压降低，导致雷电冲击闪络，鸟粪闪络和“不明原因”闪络事故增加，在高压侧电场非常集中，电场强度超过了空气击穿强度，在运行中要产生电晕，对无线电通讯产生干扰，增加输电线路的电损，电晕还会产生硝酸，腐蚀硅橡胶护套、密封层和玻璃钢芯棒，导致芯棒脆断，导线落地的恶性事故。因此，66kV以上棒形悬式复合绝缘子要用上下均压环来改善绝缘子的电压分布。最早的设计，上下均压环都用铁棍或铁管弯成园环焊接支架，夹持在绝缘子的金属附件上。从电场分布看是满足了要求，但机械强度较低，实际安装和运行维护时，工人去踩踏时（不允许的）就变形了。安装也不是唯一性的，所以相当多的均压环未能按设计安装，安装位置不对，有时还安反了，右图就是一个发生了“不明原因”闪络的复合绝缘子的均压环安装不正确的情况（安反了，踩坏了）。我在调查事故时，还发现整条线路都安反了，原来是该市电力局的总工程师指示要这样安的，这样一来，均压环就不起作用了，而且使电场分布更不均匀，电气性能降低。同时在正常电压运行时电晕非常严重，在气象条件很好时都能听到电晕的声音，白天都能看到小火花，电晕长期作用下芯棒脆断在所难免。保定厂生产的500kV棒形悬式复合绝缘子在浙江省发生脆断，淄博厂生产的220kV棒形悬式复合绝缘子在山东省发生脆断都与均压环安装不正确有关。谁的错？在我看，首先是设计不当造成的，安装不具有唯一性，机械强度低是一个很重要的问题。更为严重是上均压环，焊接的园管环是一个“招鸟环”，我几十次到现场进行调研，几乎都看到鸟停留在上均压环上。左图就是发生闪络事故的复合绝缘子的上均压环安装情况。由于园管与树枝形状接近，特别适应鸟抓住，在基建期间它们很方便就可以啄伤绝缘子伞裙。送电以后，它们不再去啄伤绝缘子伞裙，但这时又习惯于头朝外站立休息，起飞时有排粪便的习性，鸟类专家说这样它们可减轻重量，便于飞行，同时排便时又有反作用力有助推作用，平常的鸟体形小，粪便少，只对硅橡胶伞套造成表面污染，影响硅橡胶的憎水性，影响绝缘子的使用寿命。遇上大型候鸟路过，或者习惯夜间捕食小动物的鸟类，（主要为鹰类）站立在上部均压环或者杆塔的横梁上休息，起飞时排粪，粘稠的，含有大量尿酸的鸟粪（良导体）滴落在靠近复合绝缘子伞边缘，短接了伞裙，或因鸟粪在伞边缘形成若干针尖，或者在靠近绝缘子伞边缘的外侧形成一条“鸟粪导线”，就会引发了绝缘子闪络。这种闪络是瞬间的，对绝缘子只有很轻微的烧伤，如果高压开关性能很好，0.12秒左右就能重合闸，恢复送电。这就是“不明原因闪络” 和“鸟粪闪络”。对电力部门而言，这不算是大事故，原因找到了是鸟造成的，属于自然事故。因绝缘子只有很轻微的烧伤，通常在地面上是看不见的，定为“不明原因闪络”。这种事故对用电的单位有时要产生严重影响和损失，如油田，数以千计的抽油机，都是无人值守的，这一瞬间全停了，逐一恢复要好几个小时，造成损失往往是数百万。又如化工厂一些大设备，瞬间停机，也不敢马上送电，等到查清原因，再按照程序启动设备，往往也要几个小时，损失也是数十万或者说数百万。这类闪络往往发生在凌晨，这时也是一些关键设备的值班人员容易睡觉的时间，如煤矿的排风机，抽水机都会瞬间停机，如果说值班人员未及时发现，及时送电，或者说他们马上找原因，找不到原因，不敢及时送电，经研究后，同意送电，延误了时间，这样就可能使瓦斯超标，引起瓦斯爆炸，造成重大人身伤亡事故。可见，均压环的设计是很重要的。恰好在这个问题上，很多复合绝缘子生产厂不重视，至今仍在生产使用这样的均压环。
　　在泰光当顾问期间，我对棒形悬式复合绝缘子的运行情况，特别是各种“不明原因闪络”，脆断（包括泰光公司和其他厂生产的）事故进行了实地考察和分析研究，设计了防鸟粪上均压环和对接式下均压环，已由大连连泰电力器材厂大批量生产，与淄博泰光、襄樊国网、大连电瓷、新疆天宁、西电套管公司、西安长明、郑州祥和等很多棒形悬式复合绝缘子生产厂配套，已有几百万支配备了连泰厂生产的均压环的绝缘子在线运行，没有发生“不明原因闪络”、“鸟粪闪络”和“芯棒脆断”事故。
　　防鸟粪上均压环，设计时主要考虑防鸟粪，故取名为“防鸟粪”，其实它有很多优点。右图是防鸟粪上均压环实物图像。
　　结构特点：对接式防鸟粪上均压环是两片形状尺寸完全相同，没有孔的半圆形薄壳（如图所示）对接而成，其边缘是半圆弧形向上弯曲，两片组装之后，两个半圆形薄壳合起来成为一个带有圆环边缘的近似草帽的形状。因此它具有：

　　很好的均压效果和保护作用　能使绝缘子的电场沿绝缘子轴线方向进一步均匀、且对绝缘子的端部附件、均压环连接螺钉有很好的屏蔽作用、提高绝缘子的起始电晕电压、工频放电电压、在绝缘子由于雷击等不可抗拒的外界因素引起闪络时能保护绝缘子不被烧坏。
　　防止鸟粪、油漆等污秽污染绝缘子 能防止鸟粪或维护铁塔时油漆直接落在绝缘子伞裙上。这些污秽滴落在绝缘子的硅橡胶伞表面上，不仅会降低其憎水性，还会加速硅橡胶的老化，现场调查发现，沿油漆点的周边有环形开裂老化现象，在防鸟粪时，鸟粪滴落在上均压环上，即流淌到均压环边缘的沟里，不会形成“鸟粪导线”。鸟粪中的尿酸几小时后就会被氧化成不溶于水的白色粉末，下大雨时即被冲洗掉，也不会形成“鸟粪导线”。因此，已装有防鸟粪均压环的合成绝缘子没有发生过鸟害闪络，其闪络概率接近零
　　防止冰凌桥接绝缘子伞裙 还能部分防止铁塔上的积雪溶化，在绝缘子上形成冰凌桥接绝缘子伞裙，可降低“冰闪”的概率。
　　防止鸟啄伤绝缘子伞裙　实际运行发现，安装有防鸟粪上均压环的绝缘子，没有发生过绝缘子上部伞裙被鸟啄伤的情况。　
　　耐大电弧烧伤　绝缘子发生闪络时，放电直接发生在上下均压环之间，温度很高的大电弧的弧根相对稳定在均压环的接缝处，均压环起到“牺牲电极”作用，均压环是铝合金制造，烧伤在所难免，从已发生过闪络（风筝线短路引起闪络）的绝缘子实物看到，均压环上已有熔洞，但保持了完整的外形，仍有很好的均压环作用。
　　合理的安装位置　均压环安装时是包围在绝缘子金属附件边缘的外面，由于铝合金均压环有很好的导电性，同时又由于电流的“集肤”现象，大电流不会从这部分金属附件中通过，不会因大电流流过而显著发热，导致绝缘子的这部分压接强度降低很多，大电流流过端部附件的其它部分，要因发热稍微膨胀，因此，在发生事故的瞬间，在绝缘子的端部形成“倒锥形”受力结构，故不会发生掉线事故。试验表明，已发生过闪络的合成绝缘子仍有超过额定机械负荷的强度，可以长期运行。
　　唯一的安装方式　能保证均压环的正确安装。
　　刚性好，机械强度高 均压环用优质铝合金铸造，有合理的结构和厚度，承受200kg负荷不变形。
　　右图是对接式下均压环实物，它是由两片形状尺寸完全相同的半圆形薄壳对接而成，其边缘又是半圆弧形向上（下）弯曲，两个半圆形薄壳组装起来成为一个带有圆环边缘的近似汽车方向盘的形状。圆环有较大的曲率半径，相对绝缘子端部附件的上端边缘有较大的屏蔽深度，在靠近绝缘子芯棒处有半径为40-50mm的平台，更好的屏蔽了端部附件和连接螺丝钉，中心孔其形状尺寸与绝缘子端部金具的边缘相似，正好扣（卡）在绝缘子端部附件的边缘上，如右图所示。因此具有：
　　很高的起始电晕电压　均压环不仅有较合理的结构，宏观均压效果好，微观屏蔽显著，制造较精细，表面光洁无毛剌，装有该均压环的500kV合成绝缘子的起始电晕电压大于380kV，220kV合成绝缘子的起始电晕电压大于290kV，110kV合成绝缘子的起始电晕电压大于170kV，远高于系统的最大工作电压下，所以在运行中，绝缘子都不会发生电晕。
　　很低的无线电干扰电压装有该均压环的500kV合成绝缘子在最大工作电压下，1000千周无线电干扰电压不超过100微伏。装有对接均压环的泰光牌FXBW4-400kV/210kN合成绝缘子在荷兰的KEMA进行了试验，无线电干扰水平为39.5dB(μV)，远低于标准要求的60dB(μV)。
　　防止绝缘子芯棒脆断均压环在靠近绝缘子端部附件有一个小平台，等于扩大了端部附件尺寸，同时又屏蔽了连接螺栓和端部附件，进一步降低了端部附件与芯棒接触处的局部电场强度，特别是对外包头密封结构绝缘子，均压环是包在外包头密封外面，外密封头的内部电场强度为零，即使密封层内有气泡，也不会产生内部放电，这就是说，均压环既保护了附件与护套接触处的护套不会被腐蚀，也保护了密封层，不会因为密封层内部放电腐蚀芯棒，所以，我设计的对接式均压环能防止发生绝缘子芯棒脆断。采用对接式均压环的合成绝缘子，不论是谁生产的，也不论是何种密封结构，到目前为止，都没有发生芯棒脆断事故，预计将来也不会发生。
　　较好地保护合成绝缘子硅橡胶伞裙不被烧伤　在进行绝缘子的干闪络试验中观察到，没有看到装老式均压环的绝缘子经常发生的，放电沿着绝缘子表面发展的现象，放电直接发生在上下均压环之间，电弧远离绝缘子表面，能很好地保护绝缘子硅橡胶伞裙不被大电弧烧伤。从运行中因风筝线引发闪络的产品上看到，绝缘子的表面无任何烧伤痕迹。因此，耐大电弧烧伤 在绝缘子发生闪络时，放电直接发生在上下均压环之间，温度很高的大电弧的弧根相对稳定在均压环的接缝处，均压环起到“牺牲电极”作用，均压环是铝合金制造，烧伤在所难免，从已发生过闪络的绝缘子实物看到，均压环上已有熔洞，但保持了完整的外形，仍有很好的均压环作用。同时又因为均压环是安装在绝缘子的端部附件的端口上，均压环为铝合金制造，导电性很好，流经该部分附件的电流为零，短路时温度升高不大，因此这部分压接结构受力状态受影响很小，保持了较高强度，同时大电流要流过端部附件的其它部分,会因发热稍微膨胀，因此，在发生事故的瞬间，在绝缘子的端部形成“倒锥形”受力结构，故不会发生掉线事故，所以，实际发生闪络的产品未产生掉线，事故后的绝缘子的强度仍然很高，可以长期运行。
　　具有电弧导向作用 在进行绝缘子的干闪络试验中观察到放电发生在两片合缝处，从已发生闪络的绝缘子烧伤情况看到，烧伤也在均压环两片接缝处及其附近，证实对接式均压环有定向引弧作用。因此，在安装均压环时，两片的接缝要与线路运行方向垂直，这样在绝缘子万一发生闪络时（例如发生雷击闪络时），可保护导线不被烧伤。

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这几年复合绝缘子发展的确是快呀。

专家级的讲座

写这篇文章的确实是专家，帅上本，1937 年生于湖南省湘潭市，1956 年湘潭电机制造学校绝缘专业毕业，然后保送到西安交通大学电机系绝缘结构设计与绝缘材料制造专业，1961 年毕业后在大连电瓷厂
从事绝缘子研究，直到退休，然后又到南京东爵公司研究合成绝缘子用硅橡胶，到山东省淄
博泰光公司，和该厂全体职工共同奋斗近五年，把一个村办企业，发展成当时我国最大的合
成绝缘子专业生产厂，2003 年后利用在外当顾问的收入，办起了均压环专业生产厂-大连连
泰电力器材厂和金百纳合成绝缘子厂。退休前曾任全国绝缘子和避雷器行业协会质量委员会
主任委员，大连电瓷总厂副总工程师，1991 年领导研制成功的直流瓷质悬式绝缘子获得国
家科技进步二等奖，1992 年批准为享受国务院政府津贴的特殊贡献专家，1994 年又评为辽
宁省优秀专家，从事绝缘子科研近50 年，1985 年开始研究复合绝缘子，是我国最早研究复
合绝缘子，同时还在继续从事绝缘子研究的少数几个专家之一。