柱上真空断路器绝缘套管分析
点击数：7368 次 录入时间：03-04 11:50:11 整理：http://www.55dianzi.com 电工文摘
户外柱上真空断路器从结构上分主要有两种：一为箱式；另一为支柱式。箱式柱上真空断路器的进出线套管以及支柱式真空断路器灭弧室外的绝缘外壳和对地支撑都采用绝缘套管。
绝缘套管在柱上真空断路器中起着很重要的作用，用于支撑真空断路器，作为高电压带电体与接地箱体之间的绝缘。
1 瓷绝缘套管
数年前，国内的柱上真空断路器套管基本上采用瓷套管，用法兰将经过端面研磨的瓷套固定在真空断路器的箱体上，导电杆装在瓷套内，出线处用密封圈密封，防止水、潮气及灰尘从绝缘套管与导电杆之间的缝隙进入。但瓷套在生产、安装、运输及运行中，必然会出现许多问题，由于瓷套是易损件，在烧制或研磨过程中会出现内部破损，或者在安装过程中，上紧法兰螺栓时受力不均而出现轻度裂纹，或在运输中受到冲击力而产生损坏，上述损坏在产品运行之前不易被发现，往往由于破损处电场高度集中或水从裂缝处进入真空断路器，发生严重的绝缘故障，从而导致真空断路器爆炸。
90年代后期，为了克服瓷套的种种弊端。国内柱上真空断路器开始使用有机复合绝缘套管和环氧绝缘套管。
2 复合绝缘套管
国际上研究复合绝缘套管(也可称合成绝缘套管)技术最早的国家是德国，1967年就研究出了复合绝缘套管并投入试运行。直到90年代才将复合绝缘套管技术引入到断路器中。与瓷绝缘套管相比，复合绝缘套管具有以下特点：
(1)复合绝缘套管的体积小，重量轻。其重量只相当于同等瓷绝缘套管的1/7～1/10。伞裙有弹性、不破损、耐冲击、运输、安装方便、经济。
(2)强度高。复合绝缘套管抗拉强度高，是瓷材料的5～10倍，抗弯强度也很高。
(3)复合绝缘套管与瓷绝缘套管相比，最重要的特点是抗污闪性能强，由于伞裙及护套采用的硅橡胶材料具有明显的憎水性及其迁移性，在相同污秽条件下其闪络电压比相同爬距的瓷绝缘高1倍以上。
(4)真空断路器采用复合绝缘套管能减轻真空断路器的重量，一般不需要清理维护，可大大减少线路的运行维护费用、停电损失和工人劳动强度。
复合绝缘套管的形式多种多样，国内ZW8 -12型柱上真空断路器所使用的复合绝缘套管是由芯棒和硅橡胶伞裙组成，芯棒由符合真空断路器进出线要求的导电杆，用经过环氧树脂浸渍的玻璃纤维缠绕后烧制而成，再将硅橡胶高温硫化整体模压到芯棒上。现在这种进出线绝缘管已在ZW8-12型中广泛使用，而且经过了几年的运行，情况良好，无恶性事故发生。但该种绝缘套管在生产过程中应注意以下问题：
这种复合绝缘套管是由数种材料及多个部件复合组成的，其中存在许多界面：
(1)导电杆与环氧玻璃纤维之间；
(2)玻璃纤维和浸渍树脂之间；
(3)硅橡胶伞裙与环氧玻璃纤维之间。
这些界面如结合不好，会使真空断路器出现故障。如果上述(1) 中的界面有缝隙，则会有水及潮气从此缝隙进入真空断路器，使真空断路器绝缘件受到潮气的侵蚀而引起绝缘性能下降。如果(2)、(3)中的界面处理不好，将形成绝缘的薄弱环节。例如：在它们中出现气泡或者缝隙时，由于绝缘材料中的电压分布将按材质的介电常数成反比分配，绝缘件中气孔组成的电容Cg与其余完好绝缘部分组成的电容Cb形成串联电路，电压将按电容值成反比分配。
由于气体的介电常数近似为1，远小于固体介质的介电常数(约为4)，气孔上将受到较大的电压梯度，在运行中就会产生局部放电，导致绝缘的逐渐破坏，特别是当水份或潮湿气体进入缝隙中时，将导致绝缘性能急剧下降，引起放电和击穿事故。因此，在生产过程中应特别关注合成绝缘套管的界面。但随着模压技术及有关试验检测技术的发展，上述问题可得到相应的解决。复合绝缘套管的伞裙材料除高温硫化硅橡胶(HTV)外，还有液体硅橡胶(LSR)、双组分室温硫化硅橡胶(RTV)和三元乙丙橡胶 (EPDM)，它们都具有良好的绝缘、抗老化、抗污秽性能。
附表列出了瓷绝缘套管、硅橡胶绝缘套管、EPDM绝缘套管的多项性能指标。
3 其它绝缘套管
户外环氧树脂浇注绝缘套管从80年代初开始研究和使用，且一开始就将此技术用于电器设备，如互感器、开关、全封闭设备等，柱上真空断路器ZW8-12/630-20型产品也采用了此项技术。将户外环氧树脂模压在导电杆和固定用法兰上，成为户外环氧树脂绝缘套管。
此外，还可以直接将真空灭弧室浇注入户外环氧树脂后，既作为灭弧绝缘防护，又作为支撑构件，成为户外支柱式柱上真空断路器。浇注方式有两种，一种为直接用环氧树脂将真空灭弧室包起来，如附图(a)所示；另一种为灭弧室外先加一个橡胶绝缘套，然后再用环氧树脂包起来。如附图(b)所示。前者，真空灭弧室只经受一次热循环，但如果浇注不成功，灭弧室也将报废；后者不存在这个问题，但其橡胶的使用和工艺复杂性增加了产品的成本。
4 结语
近年来，无论是国内还是国外的柱上真空断路器都纷纷采用复合绝缘套管，看来复合绝缘套管有替代瓷绝缘套管的趋势。
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