电瓷？来看看电力输送绝缘子的分类与优缺点 - 技术科普 - 新闻动态

電瓷？來看看電力輸送絕緣子的分類與優缺點

日期：2022-04-19 瀏覽次數：次

我們每天的生活都離不開電，如果有一天突然沒電了，我們的生活會變成什么樣子，可能大部分人會無所適從。電力的穩定供給是支撐生活和社會的基礎，可見安全穩定的輸送電力是多么的重要。其中，絕緣子支撐著送電線，在鐵塔和設備之間切實發揮著絕緣這一重要作用。即使細微瑕疵也會對社會帶來巨大影響，因此始終要求絕緣子具有非常高的可靠性。

電瓷？來看看電力輸送絕緣子的分類與優缺點

絕緣子的分類

1.陶瓷絕緣子

陶瓷絕緣子是傳統的絕緣子，已經經歷了100多年的發展，其產品從普通的35kV及以下電壓等級發展到1100kV特高壓電壓等級。盡管上世紀60年代開發出玻璃絕緣子，80年代又出現了復合絕緣子，瓷絕緣子依靠自身的高電阻率、高介電強度、良好的機械性能以及在潮濕和腐蝕性環境中良好的散熱和絕緣能力等優異性能，是電力輸配送系統中最常用的材料。其中，介電強度和機械強度是生產優質瓷絕緣子必須考慮的兩個最重要的決定性性能。

懸式絕緣子、長棒絕緣子、支柱絕緣子和瓷套

從左到右分別是懸式絕緣子、長棒絕緣子、支柱絕緣子和瓷套

圖片來源于：日本礙子官網

瓷絕緣子有很多優點，如下：

（1）更環保：它是由天然材料通過簡單的混合和固化制成的；可以與其他廢物一起存放在垃圾堆中。它可以用作生產陶瓷和類似產品的回收材料。

（2）與聚合物相比，它的電氣強度更高：干態瓷絕緣子作為電絕緣材料比聚合物具有更好的電性能，型式電測試顯示更好的結果，在電荷和其他臨時電現象產生的負載方面具有更長的使用壽命。

（3）具有高耐熱性和強度，陶瓷可耐受高達1000℃的溫度；有明顯更高的抗表面降解能力，充電時不會降解或碳酸鹽；表面對紫外線輻射的影響是穩定的。

（4）陶瓷絕緣子的表面高度光滑且堅硬，可抵抗嚙齒動物、白蟻、鳥類和其他能夠破壞聚合物完整性的動物。

（5）陶瓷絕緣子生產過程中的高可塑性、精密研磨的可能性以及非常容易粘合和良好機械性能的特點，使其有廣泛的應用：接觸器、隔離開關、設備變壓器、電容器、也有極端表面的索環、非典型絕緣子（過濾器）

（6）陶瓷絕緣體高度玻璃化的表面使產品在高污染區域具有更好的自清潔性能；它在酸性和腐蝕性環境中具有很強的耐腐蝕性。

（7）陶瓷絕緣體與鑄鐵或鋁結構使用傳統膠結劑的組合可抵抗放電或電刷放電過程中的過渡現象。

（8）陶瓷材料在壓力和硬度下能提供非常高的機械強度：除非施加外力，否則陶瓷絕緣體不會變形。它可保證長達40年的使用壽命。因此，為許多用戶在眾多應用中提供了長期的操作參考。

（9）修改設計以適應環境：產品在生產過程中提供多種形狀。

（10）陶瓷絕緣體更好看：它具有永恒的設計。

根據化學組成的不同陶瓷絕緣子材料可以分為長石質瓷、硅質瓷和鋁質瓷絕緣子等。

A.長石質瓷

長石質瓷是將石英、長石、粘土按一定的比例混合燒制而成，瓷中的成分有石英、莫來石、玻璃相和氣孔，其中60~80%的成分均為玻璃相和氣孔，而石英僅占10~20%。該類型瓷的機械強度低，抗彎強度不超過50 MPa，但因坯料具備良好的可塑性能且瓷的制備工藝簡單，使得長石質瓷絕緣子在早期廣泛應用于低壓、低強度要求的輸電線路上。

長石質普通瓷絕緣子

B.硅質瓷

硅質瓷與長石質瓷所用的主要原料相同，均為石英、長石和粘土，它是在長石質瓷的基礎上，通過調節坯料中SiO₂的比例為60~70%，Al₂O₃的比例為20~25%而得到的較高強度瓷。瓷體中物相以石英和莫來石為主，較高含量的殘留石英相使得瓷體的抗彎強度常低于120 MPa。20世紀60年代初，日本人就能利用特有的陶石原料研制出了高于普通瓷1.5倍機械強度的“石英-長石-粘土”系統的方石英質電瓷材料，材料中的晶粒結構均勻細小，含有莫來石、石英和大量方石英晶相，但方石英瓷因晶相難以控制，限制了其在國際市場的應用。

C.鋁質瓷

鋁質瓷主要是通過在瓷體中引入剛玉相（α-Al₂O₃）來提高瓷質強度，可分為中鋁瓷和高鋁瓷。中鋁瓷中Al₂O₃含量一般在30~45%之間，高鋁瓷中Al₂O₃含量一般在45%以上。與硅質瓷相比，鋁質瓷中剛玉相的引入會增大瓷體的機械強度，瓷中石英含量較低，會減小石英晶型轉變伴隨的體積變化，提高瓷體的熱穩定性。隨著電壓等級的不斷提升，以Al₂O₃為原料研制高強度瓷逐步成為各瓷絕緣子生產制造企業的發展方向。鋁質瓷絕緣子具有（1）機械強度高；（2）高溫電氣絕緣性能優異；（3）耐熱溫度高；（4）耐磨性好等特性。

氧化鋁陶瓷絕緣子

2.鋼化玻璃絕緣子

鋼化玻璃絕緣子的主要成分是SiO₂、B₂O₃、Al₂O₃等酸性氧化物與Na₂O、K₂O等堿性氧化物組成，原料為包括這些成分的硅砂、長石、硼砂、碳酸鈣還有其他許多天然原料和工業藥品。玻璃絕緣子具有一系列優點：（1）與瓷相比，它具有非常高的介電強度；（2）電阻率很高；（3）低熱膨脹系數；（4）與瓷絕緣子相比，具有更高的抗拉強度；（5）由于它本質上是透明的，因此不會像瓷器那樣在陽光下加熱；（6）玻璃絕緣子體內部的雜質和氣泡由于其透明性，很容易被檢測到；（7）玻璃的使用壽命非常長，因為玻璃的機械和電氣性能不受老化的影響；（8）玻璃比瓷器便宜。

鋼化玻璃絕緣子

玻璃絕緣子的缺點是：（1）水分很容易凝結在玻璃表面上，因此空氣灰塵會沉積在結合的玻璃表面上，這將為系統的泄漏電流提供路徑；（2）對于更高電壓的玻璃，不能鑄造成不規則形狀，因為不規則冷卻會引起內部應變。

3.復合絕緣子

復合絕緣子，又稱為有機絕緣子，它的主要結構一般由傘裙護套、玻璃鋼芯棒和端部金具三部分組成。其中傘裙護套一般由高溫硫化硅橡膠、乙丙橡膠等有機合成材料制成，芯棒一般是玻璃纖維作增強材料、環氧樹脂作基體的玻璃鋼復合材料；端部金具一般是外表面鍍有熱鍍鋅層的碳素鑄鋼或碳素結構鋼。芯棒與傘裙護套分別承擔機械與電氣負荷，從而綜合了傘裙護套材料耐大氣老化性能優越及芯棒材料拉伸機械性能好的優點。

復合絕緣子

復合絕緣子的優點有：（1）與瓷器和玻璃絕緣體相比，它非常輕巧；（2）由于復合絕緣子是柔韌的，因此破損的機會變得最小；（3）由于重量更輕、體積更小，這種絕緣子的安裝成本更低；（4）與瓷絕緣子相比，它具有更高的抗拉強度；（5）它的性能更好，特別是在污染地區；（6）由于重量較輕的聚合物絕緣體對支撐結構施加的負載較小；（7）由于絕緣體的疏水性，需要較少的清潔。