文摘目前，35 kV 输电线路多采用瓷质绝缘横担，但瓷质绝缘横担因存在易碎、大爬电距离表面工艺复杂等问题，限制了其发展。保定电力修造厂研制了实芯复合绝缘横担，该横担在绝缘材质性能、机械性能、徐变性能及弯曲振动性能等方面通过试验，均未出现异常现象，稳定性良好。根据有关资料认为，复合绝缘横担外绝缘材质在大气环境下运行寿命可达25年以上。
关键词复合绝缘横担性能稳定
采用绝缘横担作为输电线路支撑导线的绝缘部件，可以有效地利用杆塔高度，简化杆塔结构，方便安装，节省钢材，降低线路投资，缩小输电线路走廊，减少导线占有空间，有明显的经济效益，是人口密集的城市电网改造和新建配电线路主要选用的输电方式之一。瓷质绝缘横担在 35 kV 输配线路使用较多，但瓷质绝缘横担因材质受力易破碎，材质结构部件弯曲受力易断裂和材质制作大爬电距离表面工艺复杂等原因，限制了瓷质绝缘横担向高电压、大吨位等级发展，其表面防污闪性能差，也是瓷绝缘横担难以克服的弊玻为适应电力工业发展的需要，保定电力修造厂研制了重量轻、防污性能好、不易破碎、运行维护量少的实芯复合绝缘横担。
实芯复合绝缘横担是利用新有机绝缘材料，采用新工艺制造出来的新结构、新型式的绝缘部件。该部件虽然已按要求通过各种机电性能试验，产品出厂质量也有保证，但由于其运行环境及在电力系统所处的位置重要性，还应对产品各组成部件的性能及长期运行性能的变化规律做进一步分析，尤其对存在蠕变的有机绝缘材料稳定性更应进行分析。
1绝缘材质性能
复合绝缘横担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，以硅橡胶作为外绝缘材质的复合绝缘子在输电线路挂网运行，国外已有30年的运行历史，国内也有近10年的运行经验。复合绝缘横担采用的外绝缘材质的组成成分和性能，基本接近国外同类产品的水平。近期我们对本厂硅橡胶外绝缘材质的组成成分进行了测试，测试结果表明，硅橡胶的复合绝缘子外绝缘材质基材的含量与美国产品外绝缘材质硅橡胶的含量相比差1.2%，与德国产品相比差1%；外绝缘材质阻燃添加剂与美国产品用量相当，但比西德产品用量少；外绝缘材质补强添加剂与国外产品相当。外绝缘材质采用机械化程度较高的捏合密炼设备进行加工，混炼出来的外绝缘材质均匀，保证了其稳定性。曾对复合绝缘横担外绝缘材质配方相同的复合支柱绝缘子，按 IEC 1109—91 附录 C，在运行交流电压下模拟气候条件 5 000 h老化试验和在运行直流电压下模拟气候条件 5 000 h 老化试验，试验后的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 IEC 1109—91 附录 C 的试验条件，通过 5 000 h 老化试验的外绝缘材质，在大气环境下运行寿命将超过 25年以上［1］。
2内绝缘性能
复合绝缘横担芯棒、护套及护套与芯棒和伞裙的两个粘接面都属于产品的内绝缘。产品芯棒采用环氧玻璃纤维引拔实芯棒，消除了产品采用空芯环氧玻璃纤维筒壁存在气隙所带来的绝缘缺陷，也避免了产品环氧玻璃纤维筒内空气呼吸作用引起潮气进入内部出现的绝缘隐患。复合绝缘横担的绝缘部分组装采用复合绝缘子产品的生产方式，其横担绝缘部分粘接面所用粘接剂采用复合绝缘子粘接偶联剂和粘接胶。产品内绝缘定期进行水煮试验，其泄漏电流始终控制在0.2 mA 以下，产品批量出厂都进行抽样试验，现已对1 000多支抽样试品进行了上万次陡波冲击试验，无异常现象。为进一步验证产品内绝缘性能，对抽检合格的试品进行陡度为 3 400 kV／μs 陡波试验，试验结果良好。
3机械性能
国内采用绝缘横担的输电线路，输送电能的导线采用三角排列，其运行受力最苛刻的部件是侧装杆塔的复合绝缘横担，将以悬臂梁工作状况来承担导线各种力的作用，因此，复合绝缘横担除应具备一般绝缘子的电气性能外，还要对各种运行条件下所支撑导线出现的弯曲载荷进行分析，确保其稳定性。
3.1导线载荷对复合绝缘横担的影响
目前，采用绝缘横担的 110 kV 输电线路的导线，一般情况下都采用 LGK-240／50 钢芯铝绞线，线路杆塔间距一般选为 150 m，输电线路运行过程中，取不利的工作状况，即输电线路发生突然断线故障，在这种情况下，导线断线瞬间张力约为 68.24 kN，足以把转动启动力为 7.8 kN 的复合绝缘横担偏转规定的角度，大大减轻导线发生断线时横担出现的弯曲载荷。输电线路运行过程中出现的最大弯曲载荷就是导线上的复冰，当导线上复冰达5 mm厚时，横担承受最大弯曲载荷为 2.12 kN，如果复合绝缘横担弯曲破坏强度按线路运行过程中出现的最大弯曲载荷的3倍取，那么只有 6.36 kN。为了安全和摸索其性能，在对 110 kV 复合绝缘横担机械型式试验时，进行了 6 kN 弯曲载荷 48 h 耐受试验，并对其施加 20万次2～3 kN 弯曲交变载荷疲劳振动试验和 10 kN 弯曲载荷耐受 10 min 的试验，复合绝缘横担试后无明显变形。该载荷为复合绝缘横担运行最大弯曲载荷的 4.7倍，可见复合绝缘横担弯曲载荷安全程度相当大。 3.2复合绝缘横担徐变性能
复合绝缘横担在其端部承受绝缘弯曲载荷时，随着时间的延长，整体弯曲挠度将随之缓慢加大，其挠度变化率随之由大变小，最后挠度达到最大值，变化率趋于零。复合绝缘横担的这种徐变性能是绝缘横担承受弯曲载荷芯棒的材质结构性能所引起的。芯棒是由微米直径的玻璃纤维束用环氧树脂粘合后经拉挤加温固化而形成的整体。这种机械性能相差悬殊的无机与有机聚合绝缘材料组成的芯棒，当端部受力出现弯曲变形时，玻璃纤维与环氧树脂之间粘合结构力将发生变化，失去平衡，出现复杂的结构力矩。该结构力矩随着时间的延长逐渐转化为新的力矩平衡，变形随之停止。这种复合绝缘横担的徐变状况，必须通过实际测定加以验证。我们在对 110 kV 复合绝缘横担弯曲载荷徐变性能测试过程中，选取接近横担挂网运行的最大载荷 2 kN，耐受 48 h的条件，其弯曲挠度只有1.1 mm，挠度增加值出现在前 12 h，其中前 4 h 弯曲挠度变化较为明显，14 h 以后徐变消除
3.3复合绝缘横担弯曲振动性能
长年运行的输电线路，经常受大自然因素作用，其中风的作用是常见的，它除了使输电线路和杆塔产生垂直输电线路方向水平载荷外，在一定条件下还会引起输电线路导线上产生振幅不大于导线直径的驻波振动，这种振动会引起输电线路导线的疲劳，还会涉及到输电线路绝缘子。一般情况下，风引起导线驻波振动的波节点都发生在固定导线的绝缘子上，但对弯曲弹性模量较小，弯曲柔软度较好的，呈悬臂梁横担结构运行方式的输电线路来说，支撑导线的复合绝缘横担不一定是波节点。这样导线振动必然会涉及线路上某些复合绝缘横担，为此，必须对复合绝缘横担振动性能进行试验，验证其振动的的稳定性。我们对 110 kV 复合绝缘横担以实际挂网运行的悬臂梁固定方式，在其端部施加 2～ 3 kN 交变弯曲载荷进行振动试验，通过 20万次正弦交替循环弯曲载荷振动试验，其刚度没有降低，亦无损伤。随后对其试品又进行 10 kN 弯曲载荷耐受 10 min 试验，试后对试品检查无任何异常现象。有关这方面振动的实际推算数据，目前，国内外尚无资料显示。为使复合绝缘横担振动试验有对比性，我们参考输电线路导线振动有关数据进行对照［2］。如果输电线路导线1年内横担相对振动的延续时间为 0.08%时，考虑到复合绝缘横担有机绝缘材料和支撑部件结构的阻尼因素，那么1年内的复合绝缘横担出现的最大振动约 0.757 万次，前述试验相当于运行了 26.4年。即使在这种极为苛刻的振动试验条件下,复合绝缘横担仍能在10 kN 弯曲载荷下耐受10 min 而无异常现象，说明复合绝缘横担抗弯曲振动性能是稳定的。
参考文献
1罗支译.紧凑型输电线路用 66 kV 复合绝缘子的开发.电磁避雷器，1994.1
2齐义禄.电力线路技术手册.北京：兵器出版社，1993
