学文网摘要：复合绝缘子比瓷、玻璃绝缘子更加优异的耐污特性充分显现，使得复合绝缘子进入了高速发展时期。截止2006年底，全国挂网运行复合绝缘子已超过220万支，使用量仅次于美国，复合绝缘子的大量使用导致其发生的故障直接影响电力系统运行的稳定性和经济性。为此，本文从多方面介绍了复合绝缘子的特性，使得大家对使用的复合绝缘子有更加深入的了解，以方便日常对复合绝缘子的使用和维护。
关键词：复合绝缘子、结构、憎水性
中***分类号：C35文献标识码： A
绪论
由于复合绝缘子使用的是有机材料，人们十分关心它在运行过程中的性能变化问题。复合绝缘子可能出现的问题主要是损坏或老化。用于高压线路中的复合绝缘子越来越多，在污秽地区以及直流线路上运行的绝大部分复合绝缘子都表现出优良性能。但是，随着复合绝缘子使用量的剧增，其闪络和损坏的事例也日趋增多。因此，各种检测复合绝缘子故障的方法应运而生，其中以电场法较为突出。本文参考了大量有关复合绝缘子检测方法的文献资料，并构思出复合绝缘子的故障模拟方法，在实验中比较研究电场法对复合绝缘子各类故障检测的优劣性，得出最后的结论。
1．复合绝缘子的使用现状
20世纪60年代开始出现由环氧树脂玻璃纤维芯棒和硅橡胶伞盘护套组成的线路复合绝缘子。90年代，复合绝缘子的设计材料配方与制造工艺日趋成熟，同时使用量也日益增加，根据国际大电网会议1997年的统计，实际运行的复合绝缘子总量已约达350万支。复合绝缘子不仅有线路悬式耐张横担等，而且发展到支柱穿墙套管电气外套绝缘拉杆等形式[1]。
目前，国内ll0kV～500kV各电压等级线路上大量使用复合绝缘子。但是，随着挂网复合绝缘子数量的增加，某些性能缺陷也逐渐暴露出来，突出表现在运行中的复合绝缘子故障逐年增加[2]。据国外文献报道，加拿大魁北克省挂网运行的复合绝缘子已有l5年，发现每年有0.13％的绝缘子存在缺陷[3―6]。
目前，超高电压导电体和接地体之间的绝缘和固定链接基本由负荷绝缘子完成。可见，复合绝缘子绝缘子在电力系统中虽然不属于核心设备，但在电力系统中也扮演着极其重要的角色，绝缘子一旦发生故障，会造成输电线路故障，严重的将会造成大面积的停电事故，会对国家的经济和电力系统造成无法估量的损失，还可能导致人身伤亡事故的发生[7-8]。
以500kV的输电线路为例，若复合绝缘子发生严重故障导致长时间停电，其维修费或许不是很高，但停电一天的直接损失可达70万元，若考虑间接损失及社会损失，其造成的后果将更为严重对社会的影响非常大，由其所造成的物质，经济等各方面损失也是不可估量的[10]。
绝缘子的故障诊断一般是在变压器发生故障后，利用绝缘子的某一特征量的变化去发现故障并判断故障的性质和严重程度并进行故障的初步定位。这种故障后的诊断对认识绝缘子故障机理、绝缘子故障后的检修无疑具有非常大的帮助作用。
2复合绝缘子结构
2.1复合绝缘子芯棒结构
芯棒是复合绝缘子机械负荷的承载部件，同时又是内绝缘的主要部分，要求它有很高的机械强度、绝缘性能和长期稳定性。
玻璃纤维是芯棒的骨架，是主体。将玻璃纤维高温熔融成直径小于或等于10μm左右、外表光滑的圆柱状纤维，其拉伸破坏应力高达10001500MPa。以环氧树脂为基体材料，通过硅类表面处理剂固化成型，将玻璃纤维黏合成整体，从而组成环氧玻璃引拨棒，以此来承受和传递机械负荷。在芯棒中，玻璃纤维的含量一般在60%80%，所以引拨固化后的环氧玻璃纤维引拨棒的抗张强度大于600MPa。这样引拨棒抗张强度大约是普通碳素钢的2.5倍。如18mm芯棒的抗张强度可以达到130170kN。50mm芯棒可以产生负荷能力在1000kN的复合绝缘子。玻璃纤维引拨棒的强大，而单位长度的质量小，仅为钢材的1/4左右。同时环氧玻璃纤维芯棒还有良好的抗歪曲功能。
1．FRP芯棒断裂形式的影响因素
1)机械应力的类型与强度。如张力、单独施加或符合施加的歪曲或压缩应力，这些力或同时或顺序地连续施加到绝缘子上。
2)应力的状态。应力状态包括静态、动态和冲击态。
3)环境因素的作用。具有蚀损作用的材料老化分解以及电弧破坏。
2．发生脆性断裂的FRP芯棒的断裂表面特征
1)与棒轴成90度垂直，且断裂表面很光滑。
2)或者沿芯棒周围同时产生很多裂缝，形成许多***的断面。大多情况下，这些断面是沿轴间***的。
3)同时施加张力和弯曲应力，也会产生沿轴向***的断裂面。
4)产生一些台阶状的光滑断裂面（张力和压缩应力互相垂直作用时就会产生）
5)光滑断面是玻璃纤维和树脂粘合剂在同一平面上断裂的缘故，此时只有很少量的玻璃纤维被从树脂中拉出，断裂面是情节的。
3．普通的芯棒断裂特征
1)断裂面与棒轴成45度。
2)局部断裂面与棒轴成45度。
3)在大的断裂顶部断裂面也与棒轴成45度。
4)断裂表面有毛刺（白色的非晶态微粒），这是玻璃纤维与环氧树脂末在同一平面断裂造成的，断裂同时伴有声响。
2.2复合绝缘子伞裙护套结构
伞群护套是复合绝缘子的外绝缘部分，其作用是使复合绝缘子具有足够高的防湿闪和污闪的外绝缘性能，以保护芯棒免遭外部大气的侵袭。伞群护套常年暴露在户外大气中，经受日晒、雨淋、酷暑、严寒等各种恶劣气象条件，承受自然（飞尘、盐碱）和各类工业污染，它在污秽潮湿条件下可能遭受火花放电或局部放电的烧灼。通常要求伞群护套必须具备有优良的耐污闪性能、耐漏电起痕性能和耐电蚀性能，以及耐臭氧、耐高低温等大气老化作用。复合绝缘子的优异耐污闪能力主要是由伞群护套材料决定的，它直接更影响到复合绝缘子的长期老化问题。
复合绝缘子属“全阻性”产品（见***1），它不同于瓷质、玻璃等盘形绝缘件、间隔钢帽、钢脚绝缘子串中间分布有杂散电容（见***2），盘形绝缘子因结构的特点有较大的纵向电容约 70－100PF，它能使导线的电场发生畸变，从而调整绝缘子轴向电压分布。复合绝缘子在超高压线路中，它处在极不均匀的电场中，在导线附近只有比较短的距离处在高场强位置，1/6 长度承受 70％分布电压，中间相当长的绝缘串处于电场相对较低的位置，必须靠两端安装均压装置来改善绝缘子串的分布电压。
*** 1 合成绝缘子等效电路***
*** 2 玻璃、瓷绝缘子等效电路***
复合绝缘子的伞群形状合理性不及瓷、玻璃绝缘子。复合绝缘子结构细长，沿面电场分布极不均匀，在伞群护套与端部金具连接处的场强最高。伞群的表面电流密度正比于局部场强，同时也取决于该处的表面积，圆柱直径越小的表面其电流密度越大。大电流密度会导致局部电弧。局部电弧不但会造成端部密封的劣化，而且会使伞群表面憎水性受到影响。同时在运行中易使相邻伞群间局部爬电距离被空气短路和发生伞群间飞弧短接，使其爬电角力减少，造成复合绝缘子的不明闪络，尤其是在运行若干年后，憎水性部分有可能完全丧失，导致这种现象更易发生。
2.3复合绝缘子的端部连接方式
复合绝缘子的芯棒是承受拉力的绝缘部件，但是导线的负荷是通过端部递过去的，端部连接处是复合绝缘子机械应力最集中的地方，不同连接结构导致不同程度的应力集中。采用芯棒相同，端部连接结构不同的产品，其机械强度也是不同的，因此，端部连接结构质量的好坏直接决定芯棒高强度性能的发挥，也是充分利用芯棒强度和决定复合绝缘子机械特性的关键。目前复合绝缘子端部连接的方式主要是楔接式和压接式两种。其中楔接式又细分为外楔式、内楔式、内外楔式三种。另外，目前应用的复合绝缘子端部连接结构还包括胶状粘结接式等其他形式。
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