复合绝缘子在电力系统发展的机遇与挑战

　　从1983年第一批在石太线、宝成线铁路隧道内投入使用的国产复合绝缘子开始，复合绝缘子国产化的发展时间已经超过30年。经过大量且频繁的深入研究、实验、试用再到推广。现在，复合绝缘子技术已经相当成熟了，中国成为世界上第一个在特高压交流、直流输电系统中以有机外绝缘为主的国家。本文将进一步梳理复合绝缘子在电力系统发展的机遇与挑战。

　　技术的进步总是伴随着各种困难和挑战，然后以某一特殊的方式满足市场的需求。然而，电力行业和其他传统行业还有些不同，因为某种产品一旦被电力运行系统准入接受，在其他地方或者其他电力系统的应用就会大大加速，复合绝缘子就正好历经了这个过程，从1985年到2015年，电力行业的复合绝缘子用量实现连续翻倍式增长，如图1所示。

　　图1 中国复合绝缘子历年用量

　　(来源：高电压技术)

　　在实现跨越式发展过程中，技术层面经历了三个关键机遇时期：1.大面积污闪事故;2.三峡输变电工程;3.特高压输变电工程。

　　复合绝缘子的耐污闪性能压倒价格劣势和耐老化性能的不足

　　在上世纪80年代末90年代初，华东电网和华北电网多条500 kV 线路连续多次出现大规模的绝缘子闪污事故，结果导致铁帽炸裂导线落地。基本上都是排查数日，才恢复正常供电。当然，绝缘子闪污的问题引起了国家电力部门的高度重视，3年间连续召开的专题会议仍然对现有的防闪污措施不满意，因为技术上比较传统，人工投入大，而且还需要间歇性断电。

　　后来，国家将复合绝缘子研发计划列入“七五”的攻关任务，由清华大学和武汉水利电力学院承接，经过两年时间的研发和两年时间的技术鉴定，最终110~500 kV 硅橡胶合成绝缘子的配方、工艺和连接等技术转让给了不同电力设备生产厂商进行批量生产。然而，遵照市场规律，硅橡胶复合绝缘子的价格是普通瓷绝缘子的2~3倍，通常状况下，有机材料的户外绝缘老化问题比瓷质材料更严重一些，但是硅橡胶复合绝缘子的耐污闪性能压倒价格劣势和耐老化性能的不足，得到了电力系统的广泛应用。

　　三峡输变电工程建设诞生了复合绝缘子的首个电力行业标准

　　在2000年左右，围绕三峡输变电工程总共要铺设9000km的交直流输电线路。直流输电线路的污闪也远比交流线路严重，直流绝缘子的积污相对交流绝缘子的积污严重。

　　与此同时，复合绝缘子的关键技术得到突破和解决。为防止脆断使用耐酸芯棒;避免外楔式绝缘子长期机械强度大幅下降而使用新型压接式结构;关于硅橡胶材料的憎水性评价，改善直流电蚀、运行中的伞裙破损和异常闪络等问题都有了针对性研究方案和实质性对策。这些方案对策推动了复合绝缘子的技术进步，也让它抓住了三峡输变电工程建设历史性机遇。

　　2002 年，我国颁布了中国电力行业标准DL/T 810—2002，它是关于直流复合绝缘子的首个技术标准，对提高复合绝缘子长期运行的机械性和电气可靠性有重要意义。

　　压接式大吨位复合绝缘子研制成功为其赢得了第三次历史机遇

　　当国家电网公司和南方电网公司2004年底至2005年初开始积极启动交直流特高压输变电工程之时，国内外各方面对特高压工程的难度还是有很大顾虑的，包括对特高压输变电设备的顾虑。对特高压绝缘子串的顾虑首先是其污秽性能，其次还有机械性能、电场控制等。

　　瓷和玻璃绝缘子设计的绝缘子串长度明显超过了雷电和操作过电压的绝缘要求，不符合工程上的等强设计原则。同时，这么长的绝缘子串会导致塔头尺寸过大，线路造价激增，线路建设施工难度大，线路运行的清扫维护成本高，这显然是电力运行部门难以接受的。

　　压接式大吨位复合绝缘子的研制成功，以及复合绝缘子十几年来的良好运行经验为其赢得“特高压机遇”提供了有力的支撑。大量采用硅橡胶复合绝缘子之后，国家电网公司和南方电网公司自2007年以来，污闪几乎已经排在输电线路各种跳闸和停运因素的最后一位。

　　结语

　　复合绝缘子国产化的发展时间已经超过30年。经过大量且频繁的深入研究、实验、试用再到推广。现在，复合绝缘子技术已经相当成熟了，中国成为世界上第一个在特高压交流、直流输电系统中以有机外绝缘为主的国家。技术的进步主要抓住了大面积污闪事故，三峡输变电工程和特高压输变电工程三次历史机遇，为复合绝缘子的应用发展开辟了广阔的空间。