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我们每(mei)天的(de)(de)(de)生(sheng)活(huo)都离不开(kai)电(dian)，如果有一天突然没电(dian)了(le)，我们的(de)(de)(de)生(sheng)活(huo)会(hui)变成什么(me)样子，可能大(da)部(bu)分人会(hui)无所适从。电(dian)力的(de)(de)(de)稳定(ding)供给是支撑生(sheng)活(huo)和(he)社(she)会(hui)的(de)(de)(de)基础，可见安全稳定(ding)的(de)(de)(de)输送(song)电(dian)力是多么(me)的(de)(de)(de)重要(yao)。其中，绝(jue)(jue)缘(yuan)子支撑着(zhe)送(song)电(dian)线，在铁塔和(he)设备之(zhi)间(jian)切(qie)实发(fa)挥着(zhe)绝(jue)(jue)缘(yuan)这一重要(yao)作用。即使细(xi)微瑕疵也会(hui)对社(she)会(hui)带来巨大(da)影响，因此(ci)始终要(yao)求绝(jue)(jue)缘(yuan)子具(ju)有非常(chang)高的(de)(de)(de)可靠性。

绝缘(yuan)子(zi)的分类

1.陶瓷绝缘(yuan)子

陶瓷绝缘子是(shi)传统的(de)绝缘(yuan)子，已经(jing)经(jing)历了100多年的发展，其产品从普通的35kV及以下电压等级发展到1100kV特高压电压等级。尽管(guan)上世纪(ji)60年代开发出玻璃绝缘子，80年代又出现了复合绝缘子，瓷(ci)绝缘子依(yi)靠自身的高电阻(zu)率、高介电强度、良(liang)好的(de)机械性能(neng)以(yi)及在潮湿(shi)和腐蚀(shi)性环境中良(liang)好的(de)散热(re)和绝缘能(neng)力等优异性能，是电力输配(pei)送系统中最(zui)常用的材(cai)料(liao)。其中，介电强度和机械强度是生(sheng)产优质瓷绝缘子必(bi)须考(kao)虑的两个最重要的决定性性能(neng)。

从左(zuo)到右分别是悬式绝缘(yuan)子(zi)(zi)、长(zhang)棒绝缘(yuan)子(zi)(zi)、支柱绝缘(yuan)子(zi)(zi)和瓷套

图(tu)片来(lai)源于：日(ri)本碍(ai)子官网

瓷(ci)绝缘子有很(hen)多优(you)点，如下(xia)：

（1）更环保：它是由天然材料(liao)(liao)通过简(jian)单的(de)(de)混(hun)合和固(gu)化制(zhi)成的(de)(de)；可(ke)以(yi)与(yu)其他废物一起存放在(zai)垃圾堆中。它可(ke)以(yi)用(yong)作生产(chan)(chan)陶瓷和类似产(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)回收材料(liao)(liao)。

（2）与聚(ju)合(he)物相比，它(ta)的(de)电(dian)气强(qiang)度(du)更(geng)(geng)高：干态瓷绝缘子作(zuo)为电(dian)绝缘材料比聚(ju)合(he)物具(ju)有更(geng)(geng)好(hao)的(de)电(dian)性能，型式电(dian)测(ce)试显(xian)示更(geng)(geng)好(hao)的(de)结(jie)果，在电(dian)荷和其他临时(shi)电(dian)现象产(chan)生的(de)负载方(fang)面具(ju)有更(geng)(geng)长的(de)使用寿命(ming)。

（3）具有高耐热性和强度，陶瓷可耐受高达1000℃的(de)(de)温(wen)度(du)；有(you)明显更高(gao)的(de)(de)抗表面降解能力，充电时(shi)不(bu)会降解或碳酸盐；表面对(dui)紫(zi)外线辐(fu)射的(de)(de)影响是稳定的(de)(de)。

（4）陶瓷(ci)绝缘子的(de)表面高度光滑且坚硬，可抵(di)抗啮齿动(dong)物(wu)(wu)、白蚁、鸟类和其他能够破坏聚合(he)物(wu)(wu)完整性(xing)的(de)动(dong)物(wu)(wu)。

（5）陶(tao)瓷绝缘(yuan)子生产过程中的(de)高可塑性(xing)、精密(mi)研磨的(de)可能(neng)性(xing)以(yi)及非(fei)常容易粘合和(he)良好机械性(xing)能(neng)的(de)特点，使其有广泛的(de)应用：接(jie)触器、隔(ge)离开(kai)关、设备变压器、电容器、也有极端表面(mian)的(de)索环、非(fei)典型绝缘(yuan)子（过滤(lv)器）

（6）陶瓷绝缘体高(gao)度玻璃化(hua)的表面使产品在(zai)高(gao)污染区域具(ju)有更(geng)好(hao)的自清洁性(xing)能(neng)；它在(zai)酸性(xing)和腐(fu)蚀性(xing)环境中具(ju)有很强的耐腐(fu)蚀性(xing)。

（7）陶瓷绝缘体(ti)与铸铁或(huo)铝(lv)结构使用传(chuan)统胶结剂(ji)的组合可抵抗放(fang)(fang)电或(huo)电刷放(fang)(fang)电过程中的过渡现(xian)象(xiang)。

（8）陶瓷材料在压力和硬度(du)下能提(ti)(ti)供(gong)非常高的机械强度(du)：除非施加外(wai)力，否则陶瓷绝缘体不会(hui)变形。它可保证长达40年的使用寿命。因此(ci)，为(wei)许多用户在众多应用中提(ti)(ti)供(gong)了长期的操作(zuo)参(can)考。

（9）修改设计(ji)以适应环境：产品(pin)在生产过程中提供(gong)多种形状。

（10）陶(tao)瓷绝(jue)缘体(ti)更好(hao)看：它具有永恒的(de)设计。

根据化(hua)学组(zu)成(cheng)的不同陶瓷绝缘子材(cai)料可以(yi)分为长石(shi)质瓷、硅质瓷和铝(lv)质瓷绝(jue)缘子等。

A.长石质(zhi)瓷

长(zhang)石(shi)(shi)质瓷是将石(shi)(shi)英、长(zhang)石(shi)(shi)、粘土按一定(ding)的(de)(de)比例混(hun)合烧制(zhi)而成，瓷中的(de)(de)成分(fen)有石(shi)(shi)英、莫来石(shi)(shi)、玻璃相(xiang)和气孔，其中60~80%的(de)(de)成分(fen)均为(wei)玻璃相(xiang)和气孔，而石(shi)(shi)英仅占(zhan)10~20%。该类型(xing)瓷的(de)(de)机械强(qiang)度低，抗弯强(qiang)度不(bu)超过50 MPa，但因坯料具备良好(hao)的(de)(de)可塑性能(neng)且瓷的(de)(de)制(zhi)备工艺简单(dan)，使得长(zhang)石(shi)(shi)质瓷绝缘子在早期广泛应用于(yu)低压、低强(qiang)度要求的(de)(de)输(shu)电(dian)线路(lu)上(shang)。

长石质普(pu)通瓷绝缘子(zi)

B.硅(gui)质瓷(ci)

硅质(zhi)瓷与长石(shi)质(zhi)瓷所用的(de)(de)主要(yao)原料(liao)相同，均为石(shi)英、长石(shi)和粘土，它是在长石(shi)质(zhi)瓷的(de)(de)基础上，通过调节(jie)坯料(liao)中SiO₂的(de)比例为60~70%，Al₂O₃的(de)比(bi)例为(wei)20~25%而得到的较高强度瓷。瓷体中物相以石英(ying)和莫来石为(wei)主，较高(gao)含量的(de)残留石英(ying)相使得瓷体(ti)的(de)抗弯强度(du)常低于120 MPa。20世纪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倍机械强度的“石英-长石-粘土”系统的方石英质电瓷材料，材料中的晶粒结构均匀细小，含有莫来石、石英和大量方石英晶相，但方石英瓷因晶相难以控制，限制了其在国际市场的应用。

C.铝质(zhi)瓷

铝(lv)质瓷主要是通过在(zai)瓷(ci)体中引入刚玉相（α-Al₂O₃）来提(ti)高瓷(ci)(ci)质强度，可(ke)分为中铝(lv)瓷(ci)(ci)和高铝(lv)瓷(ci)(ci)。中铝(lv)瓷(ci)(ci)中Al₂O₃含量一般在30~45%之间，高铝瓷中Al₂O₃含量一般(ban)在45%以上。与硅质瓷(ci)(ci)相(xiang)(xiang)比，铝质瓷(ci)(ci)中刚(gang)玉相(xiang)(xiang)的(de)(de)引(yin)入会增大瓷(ci)(ci)体的(de)(de)机械强度，瓷(ci)(ci)中石(shi)英含量较(jiao)低，会减小石(shi)英晶型转变伴随的(de)(de)体积变化，提高(gao)瓷(ci)(ci)体的(de)(de)热稳(wen)定性。随着电压等级的不断提升，以Al₂O₃为(wei)原料研制(zhi)高强度瓷逐步成(cheng)为(wei)各瓷绝缘子生产制(zhi)造企(qi)业的(de)发展方(fang)向。铝(lv)质瓷绝缘子具有（1）机(ji)械强度(du)高；（2）高温电气绝(jue)缘性能优异(yi)；（3）耐(nai)热温度高；（4）耐磨性好等特性。

氧化铝陶瓷绝缘子

2.钢化玻璃绝缘子

钢化玻璃绝缘子的主要(yao)成分是SiO₂、B₂O₃、Al₂O₃等酸性氧化物与Na₂O、K₂O等(deng)碱性氧化物组成(cheng)，原(yuan)料为(wei)包括这些(xie)成(cheng)分的硅砂、长石、硼砂、碳酸钙还(hai)有其他(ta)许多天然原(yuan)料和工业药品(pin)。玻璃(li)绝缘子具(ju)有(you)一系列优点：（1）与瓷相比，它(ta)具(ju)(ju)有非(fei)常(chang)高的(de)介电(dian)强度；（2）电(dian)阻率很高；（3）低热(re)膨胀系(xi)数(shu)；（4）与瓷绝缘子相比，具(ju)(ju)有更高的(de)抗拉强度；（5）由于它(ta)本(ben)质上是透(tou)明的(de)，因此不会像瓷器那样(yang)在阳光下(xia)加热(re)；（6）玻(bo)(bo)璃(li)(li)绝缘子体内部的(de)杂质和气泡由于其(qi)透(tou)明性，很容易被检(jian)测到；（7）玻(bo)(bo)璃(li)(li)的(de)使用寿命(ming)非(fei)常(chang)长(zhang)，因为(wei)玻(bo)(bo)璃(li)(li)的(de)机械和电(dian)气性能不受老化的(de)影响；（8）玻(bo)(bo)璃(li)(li)比瓷器便(bian)宜。

钢化玻(bo)璃(li)绝缘子

玻璃绝缘子(zi)的缺点是：（1）水分(fen)很容易凝结在(zai)玻璃表面上，因此空气灰尘会沉积(ji)在(zai)结合(he)的玻璃表面上，这将(jiang)为系统的泄漏电流提供路径；（2）对于更(geng)高电(dian)压的(de)玻(bo)璃，不能(neng)铸造成(cheng)不规则形状，因为不规则冷却会引起内部应变。

3.复(fu)合绝缘子

复(fu)合绝缘子，又(you)称为有(you)(you)机(ji)绝缘子，它的主要结构一(yi)(yi)般(ban)(ban)由伞(san)(san)裙护套(tao)、玻璃钢芯棒和端部(bu)金具三(san)部(bu)分(fen)组成。其中伞(san)(san)裙护套(tao)一(yi)(yi)般(ban)(ban)由高温硫化(hua)硅橡胶、乙丙橡胶等有(you)(you)机(ji)合成材料(liao)制成，芯棒一(yi)(yi)般(ban)(ban)是(shi)玻璃纤维作增强材料(liao)、环氧树脂(zhi)作基(ji)体(ti)的玻璃钢复(fu)合材料(liao)；端部(bu)金具一(yi)(yi)般(ban)(ban)是(shi)外表面(mian)镀有(you)(you)热镀锌层的碳(tan)素(su)铸(zhu)钢或碳(tan)素(su)结构钢。芯棒与伞(san)(san)裙护套(tao)分(fen)别承担机(ji)械与电气(qi)负荷(he)，从(cong)而综合了伞(san)(san)裙护套(tao)材料(liao)耐大气(qi)老化(hua)性能(neng)优(you)越及芯棒材料(liao)拉伸机(ji)械性能(neng)好(hao)的优(you)点。

复(fu)合(he)绝(jue)缘子

复合绝缘子的优(you)点有：（1）与瓷(ci)器和玻璃绝缘体(ti)相比，它(ta)非常轻巧；（2）由于复合(he)绝(jue)缘子是柔韧的，因此破损的机会变得(de)最小；（3）由于重量更(geng)轻、体(ti)积更(geng)小(xiao)，这种绝缘子的安装(zhuang)成本更(geng)低(di)；（4）与瓷绝缘子(zi)相比，它具有更高的抗(kang)拉(la)强度；（5）它的性能更好，特别是在污染地区；（6）由于重量较(jiao)轻(qing)的聚(ju)合物绝缘(yuan)体对支撑结构施加的负载较(jiao)小；（7）由于绝缘体的(de)疏水性，需(xu)要(yao)较少的(de)清洁(jie)。

同时(shi)复合(he)绝缘子(zi)也(ye)存在一定的(de)缺点：（1）如果核心和天气棚(peng)之间有任何不需(xu)要的间隙，水分可能会进入核心，这可能会导致绝缘体的电气故(gu)障；（2）端部(bu)接(jie)头的过度(du)压接(jie)可能(neng)会导致芯部(bu)出现裂缝(feng)，从而导致聚合物(wu)绝缘体的机(ji)械故障。

总的(de)(de)来说，绝(jue)缘(yuan)子是(shi)为(wei)了保(bao)证输电固定杆、输电线、输电线上(shang)各部分部件以及大地之间的(de)(de)绝(jue)缘(yuan)性良(liang)好，是(shi)为(wei)了避(bi)免电力输送(song)过程中输电线和其余导体接触造(zao)成(cheng)回路而导致电路短路，在电力方面(mian)有(you)着举足轻重的(de)(de)作用(yong)。

 

参考资料：

1. 胡雪(xue)岩。瓷(ci)绝缘(yuan)子(zi)用高(gao)铝(lv)质(zhi)瓷(ci)配方的研究（湖南大学材料科学与工程学院）

2. 张(zhang)胜强。浅谈高压送(song)电线路绝缘(yuan)子的选用（广(guang)东(dong)电网公司惠州供电局）

 

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