引言

     近年来，随着我国电力事业和电力系统的迅猛发展。超高压输电线路的不断增加，电网规模越来越大。电网发展必然对电网管理和技术提出更高更新的要求，架空避雷线（地线）是高压输电线路中不可缺少的组成部分，架空避雷线用传统悬式瓷绝缘子（也称地线绝缘子）用于高压或超高压输电线路中固定或悬挂避雷线。在正常工作电压下，使避雷线与铁塔（地）绝缘，即可有效地减少输电线路能量损耗，又可利用避雷线进行通讯信号传输，在大气过电压下，保护间隙击穿，使避雷线瞬时接地放电。从而有效地保护线路及设备正常运行，免遭损坏。

    长期以来，传统瓷绝缘子作为高压输电网的重要组件之一，发挥了一定的作用，但在运行中长期经受强电场、风尘、雨、雪、污秽、自然侵蚀、复杂的机械应力等因素的作用，会逐渐受到劣化（其劣化率为0.3℅）,故需人工进行清洗、维护。若是带电作业，必然会带来更大的工作难度和不便。因此，研制开发使用免维护型硅橡胶合成地线绝缘子迫在眉睫。

   新开发并投入生产的DFJ—100（C、CN）型地线复合绝缘子是高压和超高压输电线路避雷线（地线）使用的换代产品（见图1 见图2），它与传统瓷绝缘子相比较具有热机、耐污、耐弧、免维护、性能好、寿命长、重量轻、爬电距离大等优点，目前国外已大量推广使用。

 

1研制本新产品的目的

      主要是为高压和超高压送电线路避雷线用地线绝缘子，要求具有较高的安全性、可靠性、使用性强，技术性能高、性价比合理等特点。为此，我们在保证质量的前提下，采用了硅橡胶合成代替了传统瓷裙，经过多年的研制、研发已达到了JB5892—1991高压线路用有机复合绝缘子技术条件》和JB9680—1999《高压架空线路绝缘地线用盘形悬式瓷绝缘子》的技术要求。先将主要技术指标介绍如下：

（1） 绝缘子湿耐受电压≮30KV

（2） 工频（干、湿）放电（20mm）  8~30KV

（3） 去掉上电极工频干闪络电压≮45KV

（4） 去掉上电极工频干闪络电压≮25KV

（5） 机械强度≥100KN

（6） 结构高度268±8.3

（7） 爬电距离170

（8） 锌层厚度≥86um（平均值）

（9） 盘径ф160mm±7.9

（10）       间隙调度10~30mm

2.1用硅橡胶合成可实现免维护、免清洗，每年可节约人工维护费开支；

2.2采用硅橡胶合成后绝缘子运输方便，避免了人为造成破损

2.3采用硅橡胶合成后可，由一片代替过去的二片瓷绝缘子；

2.4采用环氧棒连接。可靠性、强度提高下；

2.5爬电距离提高了

2.6生产工艺简单、工艺一致性好

2.7寿命长。重量轻

2.8去掉可水泥胶装及水泥养护等烦琐工艺；

2.9缩短了生产加工周期

2.10较好的防污性能，基本上实现免维护

该产品是将合成硅橡胶技术应用到地线绝缘子的范例（已获得国家专利。专利号：ZL98 2 1243.1）属于全国首创，（经河北省科学技术信息研究科技查新，报告编号：200313b15007a）具有如下独特优势；

（1）彻底根除例如过去（瓷瓶）地线绝缘子的爆炸地线坐落事故，多电网安全运行提供了高新技术可靠产品

据有关资料介绍：国网公司南方某电网线路，一年三次发生了地线绝缘子的爆炸地线坠落事故，其中两次每次少送350万千瓦，一次坠落在角钢横担上，造成了停电严重的事故

（2）电气特性、机械特性均优于过去瓷瓶地线绝缘子，有卓越的节能效果

        据有关资料介绍:古比雪夫—莫斯科一条900km长的500kv线路，地线绝缘子年可节约1000余万度电（相于一台3000千瓦火力发电机的一年发电量）由此可见地线绝缘子的节能效果显著。该产品放电间隙为固定式，有专用放电电珠放电，实现了点面放电，出厂前已调好间隙，不须到现场调整，放电稳定可靠，安装方便。机电破坏强度试验在140KN以上，机械性能、电气性能明显优于过去传统瓷绝缘子产品，爬电距离明显增大，经武高所试验为204mm。

（3）主要技术攻关

 在保证质量的前提下，本产品力求在改进结构改进工艺的同时，提高产品的安全性、可靠性、因此整个产品在设计研制过程中充分注意以下关键两点：

3.1产品的安全性：

由于产品使用基特殊性，故决定了生产出的产品必须是安全的，它关系到整个电网的运行安全：

3.2产品的可靠性：

  产品其电气性能、机械性能、其间隙稳定、放电可靠。

试生产及试验结果已充分证明了以下两点是成功的，证明了我们的设计是可行的，达到了预期设计目的。

    复合绝缘子是由有机聚合绝缘为主要材料制造新绝缘结构产品，它用在高压或超高压输电线路上，作为固定或悬挂架空导、地线的绝缘部件。目前，输电线路上固定或悬挂架空地线可采用的瓷质绝缘子，因抗弯强度、重量、防污性能和破损等问题，难以进一步适应输电线路安全运行和发展的需要。为此我们研制出来DFJ-100（C、CN)型地线复合绝缘子。产品已通过电力工业电气设备质量检验试中心的型式试验，产品的各项技术性能指标完全符合JB9680-1999和Q/HN005-2003企业标准的规定。合成绝缘子的芯棒采用环氧玻璃纤维棒制成，具有很高的抗张强度，约为普通钢的1.5~2倍，为高强度瓷的3~5倍。芯棒又具有良好的绝缘性能和良好的减振性、搞蠕变性及抗疲劳断裂性能。合成绝缘子的伞裙是由硅橡胶为基体的高分子聚合物制成，具有良好的合水性，水在伞盘表面呈水珠状不会形成放电通路。另外合成绝缘子伞盘还具有优良的耐电腐蚀性和良好的抗氧、抗臭氧、抗紫外线及抗老化性能。

地线复合绝缘子是根据输电线路固定支撑架空地线的实际情况，结合复合绝缘子成熟的运行经验，在瓷质绝缘子的现行标准和结构尺寸基础上，通过分析和验证，确定出地线复合绝缘子的材质结构和组配工艺，以此研制出来的地线复合绝缘子具有制造简单、重量轻、弯曲强度高、耐张性能优异不易破碎、运行维护量少等特点，将有明显的经济效益（因为减少一片绝缘子，连接附件也相应减少了四件，因而降低了工程总造价，降低节成本。）可以用在新建或旧线路改造工程中，深受用户的欢迎，具有广泛的前景和辽阔的市场。

 4、产品研制过程中所解决的问题及性能稳定性

  地线复合绝缘子是复合绝缘子系列产品，它是在输电线路杆塔上固定或悬挂架空地线的绝缘部件，因所处的位置及其作用，其性能显得十分重要，因此，必须在产品研制过中充分认识到该新产品各种性能的重要性。

（1） 编制地线复合绝缘子的企业标准

地线复合绝缘子是近期发展起新绝缘材料、新结构的产品。目前，产品在国内没有正式颁布技术条件，国外在没见到有关地线复合绝缘子的标准的报导。基于此种情况，我们在研制地线复合绝缘子过程中，首先根据地线瓷质绝缘子的技术条件，参照复合绝缘子的有关标准规定上，在满足地线复合绝缘子安全运行的基础上，于二00三年编制出来国内首家地线复合绝缘子企业标准。该企业标准的制定，不但可以成为地线复合绝缘子技术条件。还可以指导地线复合绝缘子研制和批量生产，而且还为国制定行业标准提供依据。

（2） 提高产品内绝缘性能

地线复合绝缘子内绝缘包括芯棒、护套与芯棒和伞裙的两个粘接面。芯棒是利用无捻直接粗纱，浸溃特制的树脂，经过专用模具，采用先进成形工艺拉挤固化而成的，使其树脂包亲纤维完全，纤维准直化率高，纤维空间分布定位精度好，树脂铰链网状分子结构致密，纤维与树脂粘接无气隙等特点，从而保证芯棒具有较高机械强度和良好的绝缘性能。护套是保护芯棒免受自然环境因素的侵蚀和污秽物粘附的绝缘部件，培训教材把以硅橡胶为基材的外绝缘材质，通过专用挤压设备连续压在芯棒上而成的，保证沿着整支产品芯棒长充形成厚度均匀，其场强纵向变化平稳，避免护套存在着任何隐患。护套和芯棒之间采用高温固化偶联剂联接。由于偶联剂独有粘接性能，简单的涂抺工艺，易行在检测手段，保证护套芯棒形成一体。只要偶联剂配制涂抺得当，可以使界面的撕裂强充大于护套的撕裂强度，完全消除芯棒护套材质性能差异较大所引起的界面存在的薄弱环节。护套与伞裙之间界面是属于同材质粘接，由于部件界面配合结构设计得当，配制粘合剂的粘接性能良好，又有特制套粘伞裙的工艺装备，使之界面粘接强度高于护套合伞裙的撕裂强度，从而保证界面粘接性能质量。产品内绝缘性能都定期按着规定进行水煮和波冲击试验，在武高所Φ曾将产品放入0.1%的Nacl沸水中煮42h，试品仍保存在容器中，直到水冷却到约50℃取出试样检查，试品完好。试验结果合格。本产品采用芯棒18mm，为整体注射胶接式。

（3）确保产品外绝缘老化性能

  地线复合绝缘子的护套和伞裙所采用的外绝缘材质是以硅橡胶为基材制成的。以硅橡胶作为外绝橡材质的复合绝缘子在输电线路挂网运行，国外已有20多年的运行历史，国内也有近十年的运行经验。地线复合绝缘子采用的外绝缘材质的成分和性能，基本接近国外同类产品的水平。曾对现生产的产品外绝缘材质成分进行测试，其结果表明，外绝缘材质硅橡胶的含量与美国产品其含量相比差1.2%，与德国产品相差1%;外绝缘材质阻燃剂与美国产品用量相当，但比德国产品用量少。地线复合绝缘子外绝缘材质是采用捏合密炼设备进行混炼加工而成的，使混炼出来的外绝缘材质均匀，保证了其稳定性。曾对地线复合绝缘子外绝缘配方相同的复合支柱绝缘子，按IEC1109-91标准中附录C的规定，对其分别进行5000h交流电压和直流电压模拟气候条件老化试验，试品外绝缘无异常现象，表面憎水性能良好。据日本中央电力研究院横须贺研究所经长期研究结果认为，凡是按IHC1109-91附录C的试验条件，通过了5000老化试验的外绝缘材质在大气环境下的运行寿命超过25a以上

（4）保证产品的机械性能

地线复合绝缘子的机械性能主要反映在产品金具与芯棒的连接部位。现研制的地线复合绝缘子金具与芯棒连接部位，是采用内契连接界面结构形式。它是利用内契自锁紧的功能加大与芯棒接触粘附结点分力来保证连接性能，使的芯棒横向压力比纵向剪切应力高出7.5倍以上的优点得到充分利用。由于在产品内契连接界面具有设计过程中，界面结构件尺寸形位公差及配合工艺设得当。使得连接界面具有较高的机械拉伸强度。其相应芯棒直径的复合绝缘子产品拉伸极限应力为681MPa，也充分证明一点。产品内契连接界面结构在制造组装过程中，严格控制其界面结构部件原材料的各种机械性能参数，利用专用机床和固定的工艺装备来保证批量产品界面部件结构尺寸和规定公差，采用机械组装专用设备来满足批量产品界面结构组装工艺要求，保证批量产品界面连接的机械性能的稳定。在武高所曾对采用相同组装工艺生产3支复合绝缘子进行机械强度一时间、机械强度负荷试验，其破坏负荷平均值为148.7KN，最小147.0KN，最大151.0KN,分散性小,产品具有较好的稳定性。对试品施加60%破坏负荷平均值的96h拉伸试验，施加负荷为89.2KN，耐受时间96h，试验通过。

为了确保所研制的地线复合绝缘子能够达到产品设计指标和满足用户使用要求，必须对产品的图样、技术文件进行验证。

地线复合绝缘子是按着产品开发设计程序和标准规定要求进行的。产品的图样设计和技术文件的编制都是经过产品初步设计和产品评审进行确定的。产品已通过电力工业电气设备质量检验测试中心的型式试验，产品的各项技术性能指标完全符合JB9680－1999和Q/HN005－2003企业标准的规定。由此可以认为，产品设计是正确的，原材料、外购件的采购是可行的。所有零件结构的继承性，标准化、结构设计、工艺性是先进的，结构成型的经济性，零件装配精确性是合理的。产品主要参数的可查性和试验是容易实现的。产品执行标准程度是高的，所以产品图样和技术文件可以指导产品批量生产。

以下是今后推广的高科技产品——合成材料地线绝缘子。

以下是目前运行使用的500kV线路耐张串组装图瓷质地线绝缘子