复合绝缘子用于高压及特高压直流输电线路的可靠性研究
分析特高压输电线路运行的总体特点与技术
分析特高压输电线路运行的总体特点与技术作者：郭茂兰来源：《城市建设理论研究》2013年第32期摘要：在分析我国特高压输电线路的总体特点与输电线路雷害的基础上总结了目前特高压线路运行技术的研究，指出了特高压线路运行技术的发展方向。
关键词：输电线路；特高压；带电作业技术中图分类号：TD61文献标识码：A一、特高压输电线路的总体特点我国的特高压线路主要指电压等级为±800kV的直流特高压线路和1000kV的交流特高压架空线路。
由于电压等级高，电气间隙要求大，电磁影响严重，目前设计建造的特高压架空输电线路具有以下总体特点：（1）线路的结构参数高为保证足够的电气间隙和限距要求，特高压输电线路的杆塔高、塔头尺寸大、绝缘子串长（较500kV绝缘子串长约一倍）、片数多（同一铁塔上绝缘子的数量比超高压线路约多8倍）、吨位大（单串直线瓷质绝缘子串重约1.5t）。
（2）运行参数高，输送容量大特高压线路的额定电压为我国最高的电压等级，带电体周围的电场强度较高。
为保证特高压线路通流能力、机械性能、电磁环境及供电经济性等要求，特高压线路大多采用分裂导线。
（3）运行可靠性要求高1000kV特高压交流输电线路输送功率约为500kV线路的4～5倍；±800kV直流特高压输电能力是±500kV线路的2倍多。
一旦线路出现故障，对我国国民经济将产生巨大的影响。
因此，线路在可靠性方面有着很高的要求。
1.1导线结构特高压线路直流线路导线结构为六分裂，交流线路导线为八分裂，两边相导线间水平距离40ｍ以上，两地线间水平距离30ｍ以上，三角排列杆塔的导线中相与边相的垂直距离20ｍ以上。
子导线间采用阻尼间隔棒。
1.2杆塔及基础由于特高压线路的功能要求，其所用杆塔塔型多，结构尺寸和重量大。
与此相应的基础型式也具有多样化、结构复杂、性能要求高、运行维护困难等特点。
1.3绝缘子类型及组串方式对特高压输电线路绝缘子要求较之一般电压等级的输电线路绝缘子的要求更高。
光纤复合绝缘子
光纤复合绝缘子
光纤复合绝缘子是一种新型的绝缘材料，它采用了复合材料技术和光纤技术相结合，具有优异的绝缘性能和信号传输能力。
该材料的制作过程中，将光纤和复合材料混合后进行热压成型，形成了一种具有高强度、高绝缘性能和高信号传输能力的绝缘子。
光纤复合绝缘子的主要应用领域包括电力系统、通信系统和航空航天等领域。
在电力系统中，光纤复合绝缘子可以被用作高压架线的绝缘子，具有耐高温、耐电弧和耐腐蚀等优良性能。
在通信系统中，光纤复合绝缘子可以被用作光缆的绝缘材料和保护材料，具有良好的抗干扰和传输性能。
在航空航天领域中，光纤复合绝缘子可以被用作航空电子设备的绝缘材料，具有轻量化、高强度和高可靠性等优点。
总之，光纤复合绝缘子是一种创新的绝缘材料，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。
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超高压输电线路架构设计与可靠性分析
超高压输电线路架构设计与可靠性分析一、超高压输电线路概述超高压输电线路是指电压等级为800kV以上，是目前电力系统发展的趋势之一。
与传统输电线路相比，超高压输电具有输电距离远、输电损耗小、占地面积少等优点。
因此，超高压输电已经成为中国电力系统发展的重要方向之一。
本文将介绍超高压输电线路的架构设计与可靠性分析。
二、超高压输电线路架构设计1、线路型式超高压输电线路型式主要有空气绝缘型和气体绝缘型。
空气绝缘型是指采用纵向架空导线、悬垂导线或导线和地面之间采用绝缘子串联的方式组成传输线路。
气体绝缘型是指采用SF6气体充填护套管或充填电缆中，通过高压绝缘技术和气体绝缘技术来保证线路的安全可靠性。
相比较而言，空气绝缘型的成本要低，但是受天气等因素的影响较大，气体绝缘型较为稳定，但是成本较高。
2、线路材料超高压输电线路材料主要有铝合金杆塔和钢杆塔两种。
相较于钢杆塔，铝合金杆塔可以减轻自重，降低爬升角，同时具备更佳的抗腐蚀、导电和导热性能。
因此，现代超高压输电线路多采用铝合金杆塔作为主要材料。
3、线路结构超高压输电线路结构主要有单回线、双回线、分区换流等结构。
在可靠性和抗风载能力的方面，双回线是一种更加合适的设计方案。
而在输电线路长度较长的情况下，分区换流方案则能够更好地解决输电电压稳定性问题，提高输电线路的可靠性。
三、超高压输电线路可靠性分析1、系统可靠性分析超高压输电系统的可靠性主要包括输电线路、断路器、变压器、电缆、电缆头等多个部分的可靠性。
我们通常使用可靠性分析法，从系统的全貌出发，对零部件或机构进行分析和计算，以判断整个系统的可靠性。
对于超高压输电线路系统而言，我们可以采取MTBF（Mean Time between Failure）等方法进行系统可靠性评估。
2、电缆头可靠性分析电缆头作为输电线路的重要组成部分，在使用期间常常会出现故障。
因此，我们通常通过电缆头连接器的可靠性分析，来判断电缆头的可靠性。
特高压电网的技术特性
特高压电网的技术特性我国特高压电网包括特高压交流输电和特高压直流输电两种形式，交流为1000kV；直流为±800kV。
根据我国未来电力流向和负荷中心分布的特点以及特高压交流输电和特高压直流输电的特点，在我国特高压电网建设中，将以1000kV交流特高压输电为主形成国家特高压骨干网架，以实现各大区域电网的同步强联网；±800kV特高压直流输电，则主要用于远距离，中间无落点、无电压支持的大功率输电工程。
特高压电网的系统特性主要反映在技术特点、输电能力和稳定性三个方面。
1000kV交流输电中间可落点，具有电网功能，输电容量大，覆盖范围广，节省输电线路走廊，有功功率损耗与输电功率的比值小；1000kV交流输电能力取决于各线路两端的短路容量比和输电线路距离，输电稳定性主要取决于运行点的功角大小。
±800kV特高压直流输电中间不落点，可将大量电力直送大负荷中心，输电容量大、输电距离长、节省输电线路走廊，有功功率损耗与输送功率的比值大，其输电稳定性取决于受端电网的结构。
一、关键技术分析1、特高压系统中的过电压电力系统的过电压是指由于内部故障、开关操作或遭受雷击，而造成瞬时或持续时间较长的高于电网额定允许电压并可能导致电气装置损坏的电压升高。
我国特高压系统具有线路距离长、输送容量大；各地电网差异性大；部分特高压线路可能经过高海拔或重污秽地区等特点。
这些都使得过电压问题成为特高压系统设计中的重要问题之一。
表3－1为国外特高压系统的过电压水平情况。
目前我国尚无特高压过电压的标准，为了便于研究，经过反复计算和比较，并吸取其他国家的经验，初步建议下列的绝缘水平，作为进一步研究的参考和依据。
1) 工频过电压:限制在1.3p.u.以下(持续时间≤5s)，在个别情况下线路侧短时(持续时间≤0.35s)允许在1.4p.u.以下。
2) 相对地统计操作过电压(出现概率为2%的操作过电压):对于变电站、开关站设备应限制在1.6p.u以下。
特高压直流GIL运行可靠性设计与研究
特高压直流GIL运行可靠性设计与研究黎斌;刘琳;梁作栋;李丽娜;曹少华;梁芳蔚;李传扬;何金良;张长虹【期刊名称】《高压电器》【年(卷),期】2024(60)3【摘要】特高压直流GIL运行可靠性取决于内绝缘设计的可靠性。
此外,导电元件直流电流密度的取值、弹簧触头的定位设计、GIL各元件中的绝缘件与金具连接处的楔形气隙的处理以及母线中支撑件的结构设计细节,都会对产品运行可靠性产生重大影响,不能忽视。
对于运行环境十分严酷的UHV DC GIL为保证内绝缘工作可靠性和减少气体维护工作量,文中还提出了高气密性结构设计。
为适应-50℃低温运行要求,产品选用了液化温度很低的N_(2)/SF_(6)混合气体,对两种气体的配比,压力特性和绝缘特性进行了讨论与计算。
还有产品的局放、气体密度及微水含量的监视系统的可靠性设计,都会对产品运行可靠性产生直接影响。
文中对上述问题的研究成果作了介绍,可供高压直流产品设计使用。
对其中未解的新技术如基于冷镜露点测试原理、微机电技术制作的智能气体湿度和密度监测装置、高压直流复合绝缘套管伞面局放起始场强提出了研究方案。
文中提出的诸多GIL运行可靠性设计要点,对于其他超/特高压直流气体绝缘电器可参考选用。
【总页数】11页(P69-79)【作者】黎斌;刘琳;梁作栋;李丽娜;曹少华;梁芳蔚;李传扬;何金良;张长虹【作者单位】广东电网有限公司电力科学研究院;清华大学;平高集团有限公司;山东泰开高压开关有限公司;南方电网超高压输电公司【正文语种】中文【中图分类】TM7【相关文献】1.特高压直流输电阀基电子设备光通道的可靠性设计和应用研究2.±800kV特高压直流GIL关键技术研究3.特高压直流GIL盆式绝缘子表面电荷分布特性仿真研究4.特高压交直流耦合电网主变充电对特高压直流运行影响研究5.特高压直流GIL绝缘设计与研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
糯扎渡+800kV特高压直流输电线路绝缘配置研究
Science &Technology Vision科技视界0引言糯扎渡至广东±800kV 直流输电线路起于云南糯扎渡水电站,落点在广东江门市,途径云南、广西、广东三省。
线路按双极设计,电压等级为±800kV,线路全长约1451km,沿线高山和山地占比近70%。
绝缘子型式的选择及不同污秽地区的绝缘配置水平,不仅直接决定输电线路工程设计的结果,影响工程造价,而且,关系到特高压直流线路的安全可靠运行,因此,必须对线路绝缘子型式的选择及配置进行深入研究。
1系统参数根据统计[1-2],以往±500直流工程的操作过电压倍数在1.6~1.8之间,±800kV 工程中,云广直流工程操作过电压倍数为1.7,向上直流工程操作过电压倍数为1.74,锦苏直流工程操作过电压倍数为1.635。
因此,本文操作过电压倍数为1.7,系统最高运行电压为816kV。
2绝缘子选型直流线路绝缘子积污速度快,污闪电压低,因此,直流线路绝缘子的串长主要取决于工作电压下绝缘子的污闪特性,目前,在国内外数十条直流高压线路中,瓷绝缘子、玻璃绝缘子、复合绝缘子和长棒形瓷绝缘子等四种型式的直流绝缘子均有采用,其中,应用得最广泛是玻璃绝缘子,约占直流线路绝缘子总数的80%,次之是瓷绝缘子,复合绝缘子的用量呈迅猛的增长趋势,长棒形瓷绝缘子目前用量最少,后两种绝缘子主要应用在重污秽区域及不便清扫的区域。
不同绝缘子的性能比较如表1所示。
表1不同类型线路绝缘子的性能比较综上所属,并参考已有类似直流工程的经验[3],线路绝缘子的选型建议如下:(1)轻污区悬式绝缘子可采用盘式绝缘子或复合绝缘子。
(2)中污区和重污区悬垂绝缘子采用复合绝缘子。
耐张绝缘子采用盘式绝缘子,部分可以试用复合绝缘子和长棒形瓷绝缘子。
3绝缘配置绝缘配置应同时满足工作电压,操作过电压和雷电过电压的要求。
直流输电线路的绝缘子片数选择主要取决于工作电压下的污秽耐压特性。
±500kV直流输电工程换流站绝缘配合研究
±500kV直流输电工程换流站绝缘配合研究摘要：绝缘子作为电力系统主要的绝缘元件，主要承担机械连接和电气绝缘的作用。
陶瓷和玻璃绝缘子具有良好的电气性能和机械性能以及稳定的化学性能，应用十分广泛。
文章对±500kV直流输电工程换流站绝缘配合进行了研究分析，以供参考。
关键词：直流输电；换流站；过电压；避雷器；绝缘配合1前言随着我国电力系统建设的飞速发展，电力结构和电力负荷越来月趋向复杂化，电力系统最终有形成统一大电网的趋势，甚至已有学者提出构建全球能源互联网的构想。
柔性直流输电系统可联系两个不同频率的或不要求同步运行的交流系统，稳定性好、控制灵活，特别适合远距离输电、跨海输电、大区域电网互联和非工频系统如风力发电等与工频系统相互连接，以及两个系统用交流连接稳定性不足的场合。
多端直流输电技术能够实现多电源供电、多落点受电，运行方式灵活、能自如地调节电网电压、功角，从而在不改变现有电网结构的前提下提高输送容量、增加其稳定性，是未来直流输电的发展方向。
复合绝缘子以有机高分子材料为基材，具有良好的耐污性能，且重量轻、耐冲击能力强，易于加工成复杂的绝缘结构，从而逐渐受到电力运行部门的青睐。
变电站或者换流站内应用的绝缘子主要以支柱绝缘子和空心绝缘子为主。
空心绝缘子主要指变压器套管、穿墙套管、电压/电流互感器、断路器和避雷器等设备的套管。
2换流站复合绝缘应用及雨闪事故2.1南方电网换流站复合绝缘应用情况自2000年±500kV天广直流输电工程单极投产以来，南方电网在运直流线路共有7条（天广直流、高肇直流、兴安直流、云广直流、普侨直流和牛从直流I/II 回），共12座换流站，分别是广州站、天生桥站、高坡站、肇庆站、兴仁站、宝安站、楚雄站、穗东站、普洱站、侨乡站、牛寨站和从西站。
（统计结果不包含单独起支撑绝缘作用的复合支柱绝缘子）。
据不完全统计，南网地区在运复合绝缘设备共3329台，其中户外2341台，户内988台。
超高压直流输电线路带电更换直线绝缘子串施工工艺研究和应用
行， 提高运行维护 的质量和水平 ， 成立 了带电作业
施 工工艺 研究 小组 ，并根 据 目前省 内外 ５０ｋ ０ Ｖ线
路带电作业及线路设备本身的情况 ，决定在 ± ０ ５０ ｋ Ｖ龙政直流输电线路上进行带电更换直线绝缘子 串 的施 工工 艺研 究 。
３ 带电作业施工工艺研 究
ｅｆｃｅ ｙ ａ ｄ ａｅｙ， Ｈ ｏ ｎｅ ｏｐ ｒ ｔ ｏｏｓａ ｅ ｄ ｓｇ ｄ ａ ｄ ｐｒ ｆ ｉｎｃ ｎ ｓｆ ｔ ｉ ｔｆ ｅ ａ ｎｇ ｔ ｌ ｒ ｅ ｉｎｅ ｎ ｏｄｕ ｅ ｃｅ ｉ ｃ ｌ ｉ ｉ ｃ ｄ ｓ ｉｎｔ ａｌ ｉ ｆ ｙ ｔ ａｓ ｆ ｒａ ｔｅ ｇ ｈｅ ｅ ｏ ｐｏｉｅ ｌ １ ｓ ｂｅ ｎｄ ｓ ｎ ｔ ｎ ｄ ｃ ｍ ｉ ｒ ｓｔ
术， 一定会 取得 圆满 的成 功 。
（ 收稿 日期 ：０６ １— ３ ２０— ２０ ）
作者简介
升装置进行 吊装 ； 结合特高压试验线段 自身的结构
特点 ， 导线 采用全 装 配式挂 线 等 。
１ ０ ０ｋ ０ Ｖ特高压工程是充满挑战性 的事业 。 任
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４
・
ＡＮＨＵＩＥＬ ＴＲＩ ＥＣ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ
麦瓠｛知 ｌ Ｉ
第２ 卷 第４ ３ 期
２０ ０ ６年 １ ２月
试 验研 究 ・
超高 压直流 输电线路带 电更换 直线绝缘子 串施工工艺研 究和应用
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ａ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｔｉ ｅ ｃ ｎ ｔ ｕｃ ｉ ｎ ｒ ｆ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｐｐ ｉ ｔｏ ｆｈｏ ｌｎ ｏ ｓ ｒ ｔｏ ｃ ａ ｔｔ ｃ
１ 线 路 概 况
±５０ｋ ０ Ｖ龙 泉至 政 平直 流 输 电线 路 是 国 内首 条大 截 面 、 功 率超 高 压 直 流输 电 线路 ， 负着 三 大 担
均压环对覆冰特高压直流复合绝缘子电场分布的影响
硅 橡胶 复合绝 缘子 相对 于玻璃 和 瓷绝缘 子因其 具有重 量轻 、耐 污性好 、 日常维 护量 小等优 点 ，在 特 高 电压输 电线 路上得 到 了广泛 的应用 。但 由于其 结构 和所用 材料 与 瓷绝缘 子不 同 ，复 合绝缘 子沿 面 场 强的分 布更 不均匀 。运 行经验 表 明，其最 分布极 不均匀 的几种
方法 中 ，以加装 均压 环 的效果 最好 【 Ｊ ４ 。文献 【．０ 。 ８ １］
提 出 了直流 复合绝 缘予 两端配 置双均 压环 可 以改善
复 合绝缘 子表面 的 电场 分布 ，即增加 一个 小均压 环
用 于控制 金具 与复合 绝缘子硅 橡胶 介质 的连接 处的
ｏｆｉ８ ０ ｋ ｃ ｍｐｏ ｉｅ ｉ ｕ ａ ｏ ｓ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｄ ｂｙ ｔ ０ Ｖ ｏ ｓｔ ｎｓ ｌ ｔ ｒｗａ ｏ ｓｒ ｃ ｅ ｈｅＦＥＭ ｏｆｗａ ｅ ａ ｎ ｎ ｏ ａ ｃ ｕ ｔｉ ｅ ｓ ｔ ｒ ．Ｔ ｋｉｇ ｉ ｔ ｃ ｏ ｎｔｉ Ｓｕｓ ｄ ｔ ｕ ｅ ｃ ｒ ａ ｒｎｇ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｉ ｅ ｃ ｖ ｒａ ｌｔ ｅ ｃ ｈｅ ｄｏ ｂｌ ｏ ｏｎ ｉ ｓ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｅ ｈ ｃ ｏ ｅ ｌ ｈ ｏｍｐｏ ｉｅ ｉ ｓ ｌ ｔ ｒ ｈ ｃ ｃｅ ｍａ ｓｔ ｎ ｕ ａ ｏ ｔ ｅ ｉ ｉ ｌ ｙ ｃ ｅ ｈｅｓ ｌ ｃ ｒ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｈ ｇ ｏ ｔ ｇ ｉ ｅ Ｏ ｉ ｉ ｅ ｄ ｄｔ ｔ ｄ ｈｅｅ ｆ ｃ ｓｏ ｅ ｄ ａ ｔｒ ｏｖ ｒｔ ｍａ ｌ ｏ ｏ ａ ｒｎｇ ｉ ｈ ｉ ｈ ｖ ｌａ ｅ ｓｄ ，Ｓ ｔ ｓｎ ｅ ｅ ｏ ｓｕ ｙ ｔ ｆｅ ｔ ｆｔ ｉ ｍｅ ｅ ｈ ｏ ｈ ｍａ ｌｃ ｒ ｎ ｉ ｇ ｏ ｈｅ ｓ ｒａ ｅ ｅ ｅ ｔｉ ． ｅ ｄ ｄ ｓｒｂｕ ｉ ｎ．Ｔｈ ｘ ｒｍｅ ａ ｅ ｕｌｓ ｓ ｗ ｈ ｔ ｆｔ ｅ ｓ ｌ ｏ ｏ ａ ｒｎ ｎ ｔ ｕ ｆ ｃ ｌｃ ｒｃ ｆ ｌ ｉｔｉ ｔｏ ｉ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌｒ ｓ ｔ ｈｏ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ｒｏｆｔ ｍａ ｌｃ ｒ ａ ｒｎ ｓ ｂ ｇ ｅ ｈ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｅｅ ｈ ｎ ｕｌｔ ｒ ｈ ｏ ｅ ｔａ ｓ ａ ｄ ｈ ｉ ｍｅｅ ｈｅ ｓ ｌ ｏ ｏｎ ｉ ｇ ｉ ｉ ｇ ｒ ｔ ａ ｈ ｉｍ ｔ ｒｏｆｔ ｅ ｉ ｓ ａ ｏ ，ｔ ｅ ｐ ｔ ｎ ｉ ｌ ｎ
电网技术
不 同换流 阀的绝缘 裕度要求 下换 流阀晶 闸管元件数的选取 ， 对结果进行 了分析 。 并
４７
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吧 ／Ｊ 魁
暖 什
驭
１ 思 目
２０ ｏ ７年第 １ （ １ ８期） 期 总 １
＜ 流 系统地 中电流 对 交流变 压器 的 影响 分析 ） 直
扰 ， 出如下结论 ：０ ０ Ｖ 同塔 双 回线路采用 ２种塔 型时 ， ×Ｌ Ｊ ３ 得 １０ ｋ ８ Ｇ 一６０及 以上 截面 导线线 路 的无 线电干扰
完全 满 逆相序排 列时需 大范 围提高 导线 对地高 度 ； 导线
明， 相同雷电流大小和相 同杆塔 高度下 ， 在 随着导线工作 电压的增加 ， 击距 系数明显减小 ； 而且先 导对 导线 、 先 导对避雷线击 距不能近似相等 。绕击实 例计算表 明 ， 线路 的绕击率 随着极线工 作 电压的升高而 增大 ， 不考 若
虑工作 电压的影 响 ， 则有误判 可能。
＜０ ０ Ｖ 交流 输 电工程 防雷 保护 研 究） １０ｋ
（ 周沛洪 ） ＜ 电压技术》 ２ ０ ． ．２ 高 ０６ № １
为解决特高压工程 中的外绝缘 问题 ， 研究 了特高 压线 路雷 电性能 和特高 压变 电所和开 关站 雷 电侵 入 波
过电压。研究线路雷 电性能时考虑 了单 回和同塔 双回线 路。 比较 了不 同塔 型线路 的雷电性能后指 出， 成特 造
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第30卷 第12期 电 网 技 术 Vol. 30 No. 12 2006年6月 Power System Technology Jun. 2006
文章编号：1000-3673（2006）12-0016-08 中图分类号：TM715 文献标识码：A 学科代码：470·4051
复合绝缘子用于高压及特高压 直流输电线路的可靠性研究
宿志一，范建斌 （中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100085）
Research on Reliability of Composite Insulators Used in EHV and UHV DC Transmission Lines SU Zhi-yi，FAN Jian-bin （China Electrical Power Research Institute，Haidian District，Beijing 100085，China）
ABSTRACT: The authors present some research items and results on DC composite insulators by China Electric Power Research Institute (CEPRI), including the anti-erosion performance of silicon rubber under DC voltage, the effect of ion migration on mechanical strength of rods, the corrosion of end-fitting caused by leakage current and DC pollution flashover characteristic of composite insulators, etc. The results from on-site investigation and the tests in laboratory show that it is feasible to apply composite insulators in DC transmisison lines and the reliability of transmission line operation can be improved. It is also pointed out that composite insulators can also be used in UHV DC transmission lines reliably.
KEY WORDS: composite insulator；HVDC transmission line； reliability
摘要：介绍了中国电力科学研究院在硅橡胶伞裙护套的耐直流电蚀损及漏电起痕性能、离子迁移对芯棒机械强度的影响、沿面泄漏电流对其端部金具的腐蚀以及复合绝缘子的直流污闪特性等方面的主要研究成果。现场调查和实验室试验结果表明，复合绝缘子在直流线路上使用是可行的，能够提高线路运行的可靠性，提出复合绝缘子也可以可靠地应用于特高压输电线路。
关键词：复合绝缘子，高压直流输电线路，可靠性 0 引言 复合绝缘子在我国±500 kV直流线路中的应用始于葛南直流输电工程。20世纪90年代，葛南线先后试用了54支国产复合绝缘子和20支日本复合绝缘子，这些绝缘子实际上与交流线路试用的复合绝缘子没有什么不同[1]。葛南线运行初期长年处于欠压运行状态(特别是在绝缘子积污季节)，在此运
行工况下，瓷和玻璃绝缘子串的污闪保护动作率依然高达0.15次/100 km·a。为遏制葛南线不断发生的污闪事故，中国电力科学研究院从1993年起率先展开了复合绝缘子用于高压直流线路的可靠性研究[2]，先后与有关生产厂合作研制开发了我国第一代真正意义上的直流线路用复合绝缘子，并在原国电公司的支持下参加制定了我国第一个有关直流线路用复合绝缘子的行业标准[3]。 90年代末，葛南线冬季长期大负荷运行后污闪事故明显增加，中国电力科学研究院根据国家电网公司的指示先后两次对线路的运行状况进行调查，提出大量使用复合绝缘子可提高我国直流输电外绝缘水平。由此，复合绝缘子在±500 kV直流线路中开始了大规模的商业使用。截至2005年底，在葛南线、天广线的爬距调整中和龙政线、江城线及高肇线的线路设计中共计使用复合绝缘子1.5万支。 据CIGRE已公布的统计资料，国外直流线路使用的复合绝缘子仅有809支，其中高温硫化硅橡胶绝缘子只占9%，截至1992年，运行经验为5500支·a[4]。国际电工委员会(IEC)至今尚未提出直流线路用复合绝缘子的技术条件和试验方法。中国电力科学研究院开展直流线路复合绝缘子可靠性研究与直流棒形悬式复合绝缘子的研制，解决了复合绝缘子应用于直流线路的主要技术问题：交直流电压下运行性能的差异；硅橡胶能否耐受直流电弧的灼蚀；其憎水性及其迁移性是否能确保端部金具不受表面泄漏电流的腐蚀；直流电压下的离子迁移是否会导致芯棒等材料的劣化、加速金具与芯棒联接区
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn第30卷 第12期 电 网 技 术 17 的密封破坏；直流高场强如何影响硅橡胶的材质性能，能否增加芯棒“脆断”发生的概率等。 尽管我国高压直流线路大量使用复合绝缘子的时间尚不够长，但其机电性能已得到确认，其优越的抗污闪能力大大提高了我国±500 kV直流线路运行的可靠性和系统可用率[5-14]。如果在拟建的±800 kV直流线路使用复合绝缘子，可以有效减少污秽地区使用瓷或玻璃绝缘子的串长和杆塔尺寸，免除拟建线路用瓷绝缘子时的清扫和检测零值工作，直接降低特高压直流工程的造价。 1 直流电压下伞裙护套的电老化性能研究 1.1 试验装置 伞裙护套为复合绝缘子提供必要的爬电距离，并保护芯棒免遭大气环境的侵蚀，必须具备良好的耐老化性能。硅橡胶具有较强的耐日光辐射、耐酸、耐碱性能。研究表明，其老化主要发生在电弧作用下，表现为电老化[4]。因此，复合绝缘子所用的硅橡胶伞裙护套需要具有良好的耐漏电起痕及电蚀性能。目前，有关国际和国家标准规定的检测复合材料试品耐漏电起痕及电蚀性能的有斜面法试验，检测复合绝缘子成品的有1 000 h盐雾试验、转轮法试验和5 000 h多因素试验[15]。但是这些试验方法都是在交流电压下进行的。由于直流电弧与交流电弧的性能存在差别，电老化试验应在直流电压下进行。 为完成上述试验，中国电力科学研究院先后按照IEC有关标准制作了直流斜面法、盐雾法和多因素应力试验装置。 直流斜面法试验装置可同时进行5个硅橡胶试片的耐漏电起痕及电蚀性能试验。供污液装置采用医用点滴输液瓶，污液流速取最严格级0.9 ml/min。污液浓度为0.1% NH4Cl，20℃下的电阻率为 400 Ω·cm，试验电源为50 kVA调压器与变压器、 20 kV/2A高压硅堆和0.5 µF滤波电热器组成的半波整流回路，试验电压采用+6 kV。 直流盐雾法试验装置由3.2 m3盐雾室和高压试验电源组成。盐雾发生器采用超声波加湿器，使 盐雾充满整个雾室，加湿器水流速率为0.35~ 0.45 kg/m3·h，盐雾颗粒度5~10 µm，20℃下的盐水含盐量为10 kg/m3。试验电源为50 kVA调压器与变压器、60 kV/50A高压硅堆和4 µF滤波电热器组成的倍压回路。试验电压采用−16∼−19 kV，以负极性绝缘表面电蚀更为严重[16-17]。 直流转轮法试验装置由4个相差90°的可支撑绝缘子转轮构成，绝缘子转到最低位可浸泡在转轮下的盐液池中，其浓度为1.4±0.6 g/L。转盘轴上连接可编程步进电机，控制试品旋转，电机每旋转90°停止40 s，整个旋转一周共200 s。试验电源电压采用+12.5 kV。 多因素试验装置主要由交、直流高压试验电源、模拟环境试验箱组成。为满足当前产品检验与今后跟踪研究的需要，中国电力科学研究院开发了两套试验装置。其中一套按照文献[18]对多应力试验的要求制造，高压电源的交流输出电压为22 kV，直流输出电压为±30 kV，环境试验箱为2×2×2 m3，设有温度调节系统、湿度调节系统、降雨及雨量调节系统、盐雾发生及控制系统、日光光源及调节系统。另一套将交流输出电压提高至70 kV，直流输出电压提高至±100 kV，环境试验箱为4.2×3×2 m3，在保留文献[18]对多应力要求的基础上增加了紫外光源，模拟工业污染系统和机械应力系统，是目前国内外同类试验装置中功能最为完备的设备，如图1所示。两环境箱的全部控制与电压、电流的数据采集均采用计算机集中控制。
图1 多因素老化试验装置 Fig. 1 Multi-factors ageing test equipment
1.2 试验结果与分析 1.2.1 直流斜面法 直流斜面法采用3组不同配方的硅橡胶试片。试验结果表明[2]，在其它试验条件相同的情况下，试片的表面电蚀状况比交流斜面法要严重得多：试片表面电蚀面积大；集中电蚀点烧蚀深度均超过规定值，3配方试片均不能通过直流+6.0 kV电压等级的试验；电弧发生时的平均脉冲电流约为40 mA，但单次燃弧时间较交流电弧延长。 1.2.2 直流盐雾法试验 直流盐雾法所用试品采用两组配方、两种工艺(挤压护套穿伞和注射成型)的爬电比距取30~ 35 mm/kV，与32片瓷绝缘子串的比距相当。试验持续1000 h，为42d。试验结果表明[2]，在相同环境的试验条件下，硅橡胶复合绝缘子护套比交流盐
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