劉歡

摘 要：文章從國(guó)際申請(qǐng)量、絕緣子材料、復(fù)合絕緣子三個(gè)方面對(duì)絕緣子制造技術(shù)進(jìn)行了分析，并總結(jié)該領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，為相關(guān)領(lǐng)域的專利審查工作提供技術(shù)支持，并為相關(guān)技術(shù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：絕緣子；瓷；玻璃；芯棒

中圖分類號(hào)：TM216 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）11-0023-02

Abstract： In this paper， the manufacturing technology of insulator is analyzed from three aspects of international application， insulator material and composite insulator， and the development of this field is summarized to provide technical support for patent examination in related fields and provide the reference for the related technology.

Keywords： insulator； porcelain； glass； mandrel

1 線路絕緣子技術(shù)概述

線路絕緣子按絕緣材料可分為三大類：瓷絕緣子、玻璃絕緣子和復(fù)合絕緣子[1]。瓷絕緣子是以無機(jī)材料氧化鋁陶瓷為絕緣體，通過水泥膠合劑與其他金屬吊掛件裝配而成。玻璃絕緣子是以鋼化玻璃為絕緣體，通過水泥膠合劑與其他金屬吊掛件裝配而成。復(fù)合絕緣子是以高分子有機(jī)材料為絕緣體，通過各種連接方式與端部金屬附件連接而成[2]。

我國(guó)分別于1915年、1958年、1985年和1986年成立瓷、玻璃、復(fù)合絕緣子和變電站絕緣子制造企業(yè)[3]。我國(guó)不同類型絕緣子經(jīng)受了長(zhǎng)期覆冰、高海拔、污穢、高溫、低溫、紫外線、淋雨、雷電、地震以及臺(tái)風(fēng)等特殊運(yùn)行環(huán)境的考驗(yàn)[4]，成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明了不同類型絕緣子具有優(yōu)異的電氣、機(jī)械、耐氣候等特性。

2 國(guó)際申請(qǐng)量分析

圖1顯示了國(guó)內(nèi)外在線路絕緣子領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的趨勢(shì)圖，從圖中可以看出，絕緣子的專利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，之后在70年代初期、80年代中期、90年代后期以及05年至今這四個(gè)時(shí)期取得了快速的發(fā)展，而我國(guó)的專利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在1985年以后，主要是由于我國(guó)于1985年4月1日才開始正式實(shí)施《專利法》。線路絕緣子的發(fā)展離不開電力工業(yè)的發(fā)展，國(guó)外高壓輸電技術(shù)發(fā)展較早，在輸電技術(shù)的發(fā)展過程中，離不開絕緣子這一關(guān)鍵的絕緣控件，因此，國(guó)外的線路絕緣子的研究從20世紀(jì)60年代開始一直處于穩(wěn)定發(fā)展階段。

相比之下，我國(guó)的專利申請(qǐng)起步較晚，最早出現(xiàn)在1985年以后，主要原因在于我國(guó)1985年4月1日才開始正式實(shí)施《專利法》。且結(jié)合上圖可以看出，我國(guó)自從1985年以后，隨著特高壓輸電線路的發(fā)展，特別是近十年來，連續(xù)邁上了750kV交流、1000kV特高壓直流等幾個(gè)大的臺(tái)階，使得2007年開始我國(guó)絕緣子的專利申請(qǐng)數(shù)量出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)，線路絕緣子的技術(shù)進(jìn)步，也很好地支撐了中國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展。

3 絕緣子材料及性能

自20世紀(jì)初近萬伏輸電線路的出現(xiàn)，瓷質(zhì)絕緣子便開始在輸電線路和電站設(shè)備中廣泛使用。由于絕緣材料采用氧化鋁陶瓷，這種材料具有耐候性耐弧性好、強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，同時(shí)可根據(jù)防污的要求，將絕緣部分設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)型、耐污型、空氣動(dòng)力型以滿足工程中的不同需要。之后出現(xiàn)的玻璃絕緣子結(jié)構(gòu)尺寸小，重量強(qiáng)，運(yùn)行檢修方便，玻璃絕緣子抗拉強(qiáng)度高、機(jī)械性能可靠、尺寸重量輕、電氣性能優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣闊、在線檢測(cè)方便，但由于其可被擊穿、耐污性能不佳、有失效自爆特性。20世紀(jì)50年代就有一些國(guó)家開始研究使用環(huán)氧樹脂澆鑄的合成絕緣子，但這種絕緣子用于戶外很快就壞了。60～70年代德國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)和意大利開始制造采用高分子聚合物傘裙和樹脂增強(qiáng)的玻璃鋼芯棒組成的合成絕緣子，傘裙用的聚合材料有硅橡膠、二元乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、環(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯等。

4 長(zhǎng)棒形瓷絕緣子性能及發(fā)展

長(zhǎng)棒形瓷絕緣子是線路中用于懸掛或拉緊式的絕緣子，它由兩端部裝有外金屬附件并帶有多層傘裙的實(shí)芯瓷絕緣件用鉛銻合金澆鑄構(gòu)成[5]。由于其由瓷材料構(gòu)成，因此具有良好的抗張應(yīng)力和抗老化性能；由于其為A型結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品無擊穿，沒有劣化絕緣子，因此線路無需檢測(cè)零值，且線路結(jié)點(diǎn)少，安裝簡(jiǎn)易，運(yùn)行維護(hù)方便，維護(hù)成本較低；此外，該絕緣子的自潔性強(qiáng)，防污性能好，且機(jī)械性能穩(wěn)定。

20世紀(jì)30年代德國(guó)最早使用長(zhǎng)棒形瓷絕緣子，以后在瑞典等歐洲各國(guó)推廣使用，并取得了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，1957年以來德國(guó)就采用了超聲波探傷試驗(yàn)以提出產(chǎn)品中存在的任何缺陷；1972年以后使用鉛銻合金代替水泥膠合劑，解除了膠合劑在使用多年后容易膨脹產(chǎn)生的老化性；1973年開始，德國(guó)研制了氧化鋁質(zhì)瓷質(zhì)配方代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅質(zhì)瓷，機(jī)械電氣性能顯著提高。近幾十年來，德國(guó)、日本等國(guó)家均從外絕緣子結(jié)構(gòu)、爬電比距、大小傘盤徑和傘面傾角上進(jìn)行了改性。近年來，我國(guó)也開始了長(zhǎng)棒形瓷絕緣子的研究和使用，由于我國(guó)環(huán)境污染嚴(yán)重，電壓等級(jí)越高污染越明顯。因此，在特高壓輸電中，抗污閃能力已成為選擇絕緣子的重要指標(biāo)。

5 絕緣子主要分支的演進(jìn)過程

羅森塔爾是德國(guó)有名的瓷器品牌，其在1977年公開的專利文獻(xiàn)DE 2650363 A1（參見圖2）中提出了一種戶外高電壓合成絕緣子。日本礙子柱式會(huì)社是世界最大空心復(fù)合絕緣子套管的制造者兼頭號(hào)陶瓷/復(fù)合絕緣子制造商。日本礙子開發(fā)生產(chǎn)擁有世界最高強(qiáng)度的UHV送電用絕緣子并使用了世界最大級(jí)變電用絕緣子套管，其中JPH09231845A（參見圖3）就是該公司的一個(gè)關(guān)于絕緣子套管的重要專利，其研發(fā)的陶瓷絕緣子在特高壓輸電網(wǎng)中具有較強(qiáng)的機(jī)械負(fù)荷力。江蘇神馬電力股份有限公司依靠自主技術(shù)創(chuàng)造新研發(fā)出技術(shù)填補(bǔ)國(guó)際空白的輸變電空心復(fù)合絕緣子、支柱復(fù)合絕緣子、復(fù)合絕緣子套管等，專利CN102254645A（參見圖4）就是該公司在空心復(fù)合絕緣子方面的一個(gè)重要專利。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合線路絕緣子專利申請(qǐng)趨勢(shì)梳理了絕緣子材料、復(fù)合絕緣子發(fā)展兩個(gè)主要技術(shù)分支的發(fā)展情況，并對(duì)絕緣子領(lǐng)域的重要專利進(jìn)行分析，且隨著科技的進(jìn)步，相信我國(guó)在線路絕緣子方面將取得更大的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]張銳.輸電線路絕緣子行業(yè)發(fā)展和技術(shù)綜述[J].電力技術(shù)，2009（2）.

[2]張銳.我國(guó)復(fù)合絕緣子關(guān)鍵制造技術(shù)的發(fā)展與展望[J].高電壓技術(shù)，2007（33）.

[3]林鳳羽.送電線路絕緣子性能綜述[J].山東電力技術(shù)，1997（2）.

[4]姚君瑞.我國(guó)絕緣子避雷器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J].電工技術(shù)雜志，2003（6）.

[5]袁兆祥.長(zhǎng)棒形瓷絕緣子的特性及其應(yīng)用前景[J].江蘇電機(jī)工程，2005（24）.