在送電線路上采用的絕緣子，按電介質材料分為瓷、玻璃、有機合成絕緣子3種類型。在長期的運行中，絕緣子會受到雷擊、污穢、鳥害、冰雪、高濕、溫差等環境因素的影響；在電氣上要承受強電場、雷電沖擊電流、工頻電弧電流的作用；在機械上要承受長期工作荷重載、綜合荷載、導線舞動等機械力的作用。綜合分析３種類型絕緣子的運行性能及特點，研討絕緣子在運行中出現的問題及解決措施，對于提高線路運行的可靠性是很有必要的。 一、絕緣子材質 瓷和玻璃均為硅酸鹽材料。瓷是由石英砂、粘土和長石等原料經過球磨、制漿、煉泥、成形、上釉并燒結成的。泥坯經高溫燒結成一種多晶體，其顯微結構由多晶體、玻璃相和氣孔組成，是一種非均質材料。玻璃是由石英砂、白云石、長石、石灰石和化工原料經過高溫熔融成液體后冷凝而成的一種均質的非晶體。有機復合絕緣子的硅橡膠傘盤為高分子聚合物，芯棒為引拔成型的玻璃纖維增強型環氧樹脂棒。瓷絕緣子和玻璃絕緣子是由鐵帽、鋼腳和絕緣件用高標號水泥膠裝成一體。有機合成絕緣子是由硅橡膠傘裙、芯棒和端部金具構成一體。有機合成絕緣子與瓷絕緣子和玻璃絕緣子相比較，具有制造工藝簡單的特點。 二、絕緣子的運行性能及分析 １、雷擊閃絡 在采用瓷、玻璃絕緣子的輸電線路中，雷擊故障約占故障總數的50％左右；在全國有機合成絕緣子的故障統計中，雷擊故障約占55％左右。雷擊故障次數與雷電活動次數成正比，主要發生在雷電活動頻繁的地區。根據運行情況有些人認為，與瓷、玻璃絕緣子相比較，有機合成絕緣子的耐雷性能較差。特別是在110kv及以下電壓等級的輸電線路中顯得較為突出。根據運行經驗，在發生雷電閃絡后，凡有機合成絕緣子兩端均配置有均壓環的，絕緣子表面仍保持完好，僅有局部傘裙發白；而僅只在導線端安裝了均壓環的，有的傘裙燒損嚴重，塔側的金具也被燒蝕；而兩端均沒裝均壓環的，則兩端金具及傘裙均有燒蝕現象，需要更換。對有機合成絕緣子的憎水性試驗進一步說明，遭雷擊閃絡但無燒損的絕緣子仍保持較好的憎水性，但有明顯燒蝕痕跡絕緣子的憎水性能則大大降低，意味著其耐污閃能力也將大大降低。因此，綜合考慮耐雷水平和絕緣子的保護這兩個方面，不應該僅為不降低耐雷水平而取消均壓環，而應該適當增加絕緣子高度，特別是在雷電活動密集區和雷電易擊點，所使用的合成絕緣子更應適當加長，使裝配均壓環后的空氣間隙及放電距離不會減小。 裝設均壓環的另一個好處是使絕緣子串的電場分布更趨均勻，不僅可減緩在長期工作電壓下，因局部高場強引發局部放電而造成絕緣子的老化或劣化，而且在同一放電距離下，可因電場均勻使放電電壓提高，從而提高雷擊閃絡電壓。從運行及試驗情況來看，均壓環的結構及加工狀況對放電電壓也有一定影響，均壓環局部有尖端或因結構不合理形成局部的高場強也會起到降低雷擊放電電壓的作用；有機合成絕緣子的雷擊閃絡大多可重合成功，這是因為有機合成絕緣子屬不擊穿結構，當放電在空氣中發生時，不會對絕緣性能產生不可逆影響，屬可恢復性絕緣；而瓷絕緣子在雷擊放電時可能發生內擊穿，嚴重時可能在強大的工頻電弧電流作用下發生爆炸，這種情況屬不可恢復性絕緣。另需說明的是：有機合成絕緣子的防污性能是源于其外絕緣材料的特性，防雷性能則與外絕緣材料無關，只與其兩端間隙距離及電極開狀有關，距離越大，電場越均勻，其雷擊放電水平就越高。 ２、鳥害閃絡 在絕緣子正上方的橫擔及金具上棲立飛鳥時，可能因鳥糞形成鳥害閃絡。這種閃絡通常是絕緣子表面爬電及空氣放電的一種混合閃絡。鳥糞短接部分空氣間隙并降低絕緣子局部表面的外絕緣性能，造成絕緣子串的絕緣性能下降。鳥害閃絡一般可從絕緣子表面的鳥糞殘跡及地面的鳥糞痕跡來進行分析。對鳥害閃絡，可在絕緣子串正上方的橫擔上安裝鳥刺，防止鳥糞直接落在傘裙的上方，也可在上端第一片裝大裙絕緣子，防止鳥糞直接橋接絕緣子傘裙。在采用瓷、玻璃、有機合成絕緣子的線路中，鳥害引起的閃絡均占有相當比例。在有機合成絕緣子的閃絡故障統計中，鳥害造成的閃絡僅低于雷擊閃絡，居第二位；與瓷絕緣子、玻璃絕緣子串相比，由鳥害造成的合成絕緣子閃絡率較高。其原因可能是：①有機合成絕緣子的傘間距較小，在鳥排便的瞬間，易于形成鳥糞的橋接，從而發生傘裙間飛弧短接現象。②有機合成絕緣子的傘裙是柔性材料，大鳥糞便在重力作用下墜落時，易于全部順傘裙邊緣落下，不易反彈和飛濺；而瓷和玻璃屬剛性材料，由于反彈和飛濺可以減少落下的鳥糞量，甚至阻斷鳥糞對傘裙的橋接。因此，可以說有機合成絕緣子鳥糞閃絡率較高是與其本身的結構及材料特點有一定關系的。 ３、絕緣子污閃及憎水性 有機合成絕緣子具有污閃電壓高的優點。在同樣的爬距及污穢條件下，其污閃電壓明顯高于瓷絕緣子和玻璃絕緣子。原因是硅橡膠傘裙表面為低能面，它具有良好的憎水性，而且硅橡膠材料的憎水性還具有遷移性。通過遷移，到污穢層表面使其也具有了憎水性，污穢層表面的水分以小水珠的形式出現，難以形成連續的水膜，在持續電壓的作用下不會像瓷、玻璃絕緣子那樣形成集中而強烈的電弧，表面不易形成集中的放電通道，從而具有較高的污閃電壓。另外，有機合成絕緣子桿徑小，在同樣的臟污條件下，其表面電阻比瓷、玻璃絕緣子要大。一般來說，表面電阻越大，污閃電壓也越高。此外，與瓷、玻璃絕緣子下表面傘棱式結構不同，有機合成絕緣子傘裙的結構和形狀也不利于污穢的吸附及積累，而且有機合成絕緣子不需要清掃積污，有利于線路的運行維護。但是，運行經驗表明：有機合成絕緣子耐污閃能力強并不等于不會污閃，造成污閃的原因是表面快速積污或積污過多造成憎水性難以遷移、氣候環境等外因造成絕緣子憎水性減弱或暫時喪失、硅橡膠材料老化造成憎水性及污閃性能下降等。試驗及運行中均已發現有機合成絕緣子在長期受潮后，如在連續雨霧的氣候條件下，硅橡膠的表面憎水性能有程度不同的下降，有的絕緣子甚至暫時喪失憎水性能，造成漏電增大，污閃性能明顯降低。在外部連續雨、霧等潮濕條件消失后憎水性會逐漸恢復。 影響有機合成絕緣子憎水性能恢復的主要因素有： ①傘裙的硅橡膠材料配方不同，其憎水恢復率也不同，性能良好的硅橡膠材料其憎水性恢復速率快，性能較差的硅橡膠材料其憎水性恢復速率慢，污層表面憎水性遷移的速率也較慢。對不同廠家生產的絕緣子進行憎水性試驗，發現不同絕緣子的憎水性、憎水遷移性及憎水性恢復速率均有一定差異，甚至有的廠家新絕緣子的憎水性僅達到瑞典輸電研究所推薦的憎水性分類等級的４級水平，這說明硅橡膠材料配方及加工工藝是影響憎水性及其恢復的一個重要因素。 ②合成絕緣子連續受潮的時間越長，恢復憎水性所需時間越長。 ③環境溫度低，憎水性恢復較慢；環境溫度高，則憎水性恢復較快。 ④絕緣子表面粗糙度高的，憎水性恢復較慢。運行時間長的舊絕緣子比新絕緣子憎水性恢復慢，材料的老化亦會影響憎水性的恢復。⑤發生閃絡后且有一定燒痕的絕緣子，其憎水性恢復明顯減慢。雖然在試驗中仍然可能通過各項電氣試驗，但在一定的氣候條件下，特別是濕度大、溫度低的氣候環境下，閃絡的概率明顯增大。因此，有機合成絕緣子在一定的氣候條件下，發生污穢閃絡是完全有可能的。但是，從全國線路污穢統計數據來看，與瓷、玻璃絕緣子相比，有機合成絕緣子由污閃造成的故障次數要明顯低得多。 ４、絕緣子的劣化及檢測 有機合成絕緣子的故障率較國產瓷絕緣子的劣化率及玻璃絕緣子的自爆率低，國產瓷絕緣子的年劣化率約為千分之一，玻璃絕緣子的自爆率約為萬分之幾。目前，從運行情況來看，有機合成絕緣子的運行可靠性較瓷、玻璃絕緣子好，但隨著運行時間的增長，有機材料的老化劣勢將逐步突出。其原因：一是傘裙材料的老化將會降低防污性能及電氣絕緣性能。二是芯棒多年運行后因其蠕變特性將降低機械強度并暴露出端部金具連接中的問題，而且由于國內不少產品是楔接式，在長期的運行中可能出現微量滑移，使密封膠開縫，在金具端部強電場的作用下，導致加速老化。此外，玻璃絕緣子具有零值自爆的特性。 自爆原因：一是來自制造過程中玻璃中的雜質和結瘤。二是運行中玻璃絕緣子的污穢層表面受潮后，在工頻電壓作用下會發生局部放電。所以，在污穢嚴重地區運行的玻璃絕緣子其自爆率會有所增高。但是，玻璃絕緣子的自爆率不同于瓷絕緣子的劣化率和有機合成絕緣子的老化率。玻璃絕緣子的自爆率屬早期暴露，隨著運行時間的延長，自爆率呈逐年下降趨勢；瓷絕緣子的劣化率屬后期暴露，隨著時間延長，在機電聯合負荷的作用下，其劣化率會逐漸增加；有機合成絕緣子由于有機材料本身的老化特性，其老化率及劣化率隨著時間會增大。 國外專業人士一般認為，玻璃絕緣件和瓷絕緣件的老化壽命為50年左右，而有機合成絕緣子的老化壽命不超過25年。但是，玻璃絕緣子有缺陷時傘裙自爆，只要堅持周期性的巡檢，就能及時發現和更換。目前，有機合成絕緣子的在線檢測還缺乏適當的檢測裝置及方法，在國內外都是一個正在研究的課題。由于有機合成絕緣子是棒型結構，一旦失效，對線路的影響將大于由多個絕緣子組成的絕緣子串。 ５、機械強度 機電破壞負荷試驗是檢測絕緣子運行特性的一項重要指標。機電破壞負荷試驗結果差的產品，隨著運行時間的增長，其機械強度會呈現逐漸降低趨勢。 對在線路上運行年限不同的瓷絕緣子、玻璃絕緣子進行機電性能對比試驗，發現部分瓷絕緣子在運行15～25年后，試驗值已低于出廠試驗標準值，不合格率隨運行年限增加。而玻璃絕緣子的穩定性和分散性要好于瓷絕緣子。其原因：一方面是因為國產瓷絕緣子廠家較多，由于材質及制造工藝等方面的因素，造成質量分散性大。另一方面，由于瓷質燒結體是不均勻材料，在長期的運行過程中受各種機械沖擊力、振動力的作用，可能對瓷體造成損傷，導致機械性能下降。有機合成絕緣子在運行若干年后取下進行機械強度試驗，發現程度不同的存在機械強度下降的問題。有的是芯棒在額定機械負荷下出現滑移，有的是芯棒從端部金具中脫出，有的是出現斷裂。 分析其原因：一是由于端部聯結的結構和工藝存在問題。二是由于芯棒蠕變特性及材料老化。因此，生產單位應在金屬端頭與芯棒的聯結工藝上嚴格把好質量關。同時對于運行中有機合成絕緣子的機械強度應采取定期監測措施，結合運行年限的長短，比較機械強度的下降速率，防患于未然。 ６、不明原因閃絡 在送電線路的運行故障中，有一部分屬不明原因閃絡。不明原因閃絡在瓷、玻璃、有機合成絕緣子中均有發生。所謂不明原因閃絡，主要是指閃絡狀況、類型、原因等難以準確分析及判明。有機合成絕緣子之所以不明原因閃絡比例較高，其原因：一是在絕緣子上閃絡痕跡不明顯，難以準確巡檢出故障絕緣子及故障位置。二是發現閃絡位置后，將線路上的有機合成絕緣子拆下進行各項電氣試驗，試驗結果表明各項電氣性能仍合乎要求，并無明顯質量問題。三是對發生閃絡時的氣候環境進行分析，也沒有明顯導致閃絡的氣候條件出現，因閃絡時大多無雨，系統也無任何操作，因此給故障原因的分析增加了難度。為探明閃絡的原因，必須要有足夠的現場判據。第一，對當時氣候環境的調查。第二，對閃絡時間段的調查。實際上，由于造成絕緣子不明閃絡的影響因素是多方面的，因此發生各次不明原因閃絡也會是有區別的。所以最重要的是獲得較多的現場第一手資料，才便于為故障分析提供足夠的依據。