文章编号:1672Ο2965(2006)01Ο0046Ο03550kV棒形支柱瓷绝缘子的研制迟向丽　刘占民(唐山高压电瓷有限公司,河北唐山063020) 摘　要:介绍了550kV棒形支柱瓷绝缘子的设计过程和生产工艺,对该产品的关键技术及创新点进行了阐述,通过与国内、外同类产品的对比、试验和用户使用证明,该系列产品性能优良。

关键词:550kV绝缘子;爬电距离;机械性能;电气性能中图分类号:TM216 文献标识码:ADevelopment of550kV R od Porcelain InsulatorC H I Xiang2li　L IU Zhan2min(Tangshan High Voltage Porcelain Insulator Co.,Lt d,Tangshan063020)Abstract:The paper int roduced t he550kV rod porcelain insulator design process and t he production craft,expouned p roduct essential technology and t he innovation spot,t hrough domestic and out side t he similar product cont rast,t he test and t he practical use of t he insulators,t he ceriation product s have fine performances.K ey Words:550kV;insulator;Creep mechanical characteristics;electrical characteristics1　前言1.1　产品现状550kV耐污棒形支柱瓷绝缘子产品总体较高(高度4400mm,元件高度1500mm),成型难度大,合格率低,机械强度分散性大,对产品配方、工艺要求很高。

绝缘子的形位公差精度,对高压开关的安全性以至电网的安全运行关系重大,因此隔离开关等电气设备对形位公差的要求越来越严格。

工业、自然和扬尘的污染日益加重,不但电站设备的维护和清扫工作量增大,污闪事故的发生还会使国家蒙受巨大经济损失,因此对绝缘子的耐污染性能和自洁性能提出了更高的要求。

1.2　与国内、国外同类技术比较550kV产品的制造难度决定了在国内仅有几家大型电瓷公司能够生产,如抚顺电瓷厂和西安电瓷厂。

我公司从90年代开始研制开发550kV电瓷产品,现已经形成系列化,并逐渐摸索、总结出了一套科学的方法和经验。

公司在同行业中率先研制开发了800kV、12.5kN整体高度6000mm耐污棒形支柱瓷绝缘子,并已通过了国家鉴定,达到了国内领先水平,填补了国内空白。

550kV棒形产品技术性能与国内、国外同类产品比较见表1。

从表中可以看出,我公司产品的元件高度、上下附件端面平行度、上下安装孔中心圆轴线间最大偏移和轴线直线度的形位偏差精度均高于国家标准和国际标准;电气性能方面等同于国际标准,高于国家标准。

2　产品设计2.1　设计依据该系列绝缘子是根据国家有关标准G B/T5582-1993《高压电力设备外绝缘污秽等级》;G B/T8287.1-1998《高压支柱瓷绝缘子第1部分:技术条件》;G B/T8287.2-1999《高压支柱瓷绝缘子第2部分:尺寸与特性》;JB/T5895-1991《污秽地区绝缘子使用导则》;IEC168-1994《标称电压高于1000V的系统用户内和户外瓷或玻璃支柱绝缘子的试验》;IEC273-1994《标称电压高于1000V的系统用户内和户外支柱绝缘子的特性》及用户要求确定了该系列产品的主要技术性能,其指标为:64C eramic R esearch&V ocational E du cation No.1,2006(Total No.13) Vol.4表1　500kV棒形产品技术性能与国内、外同类产品的比较项 目G B8287IEC273IEC168我公司尺寸及形位偏差元件高度/mm1500±2.51500±31500±2元件上、下附件端面平行度/mm0.750.750.75元件上、下安装孔中心圆轴线间最大偏移/mm 5.0 5.0 1.5元件轴线直线度/mm13.513.56电气性能标准雷电冲击耐受电压/kV(峰值)167519501950标准操作冲击湿耐受电压/kV(峰值)124013001300 1min工频干耐受电压/kV(有效值)——900 1min工频湿耐受电压/kV(有效值)——800总高 4400mm;公称爬电距离13750mm;标准雷电冲击耐受电压1950kV(峰值);标准操作冲击湿耐受电压1300kV(峰值);一分钟工频干耐受电压900kV(有效值);一分钟工频湿耐受电压800kV(有效值);弯曲破坏负荷10、11、12、12.5、14、16kN;扭转破坏负荷10kN・m。

2.2　结构设计2.2.1　产品高度、爬电距离及伞裙形状的确定550kV产品的总高度均为4400mm,公称爬电距离为13750mm。

上元件高度为1500mm,爬电距离确定为5100mm;中元件高度为1500mm,爬电距离确定为4800mm;下元件高度为1400mm,爬电距离确定为3850mm。

根据对绝缘子耐污性能的要求,对国内外同类产品进行比较,设计的伞形结构为大小伞相间,伞下无棱结构,其特点为耐污性能和自洁性能好,有利于带电水冲洗。

为改善绝缘子的耐污和湿闪性能,伞间最小距离c规、伞间距与伞伸出之比(S/P)规、局部爬电距离与间距之比(I d/ d)规、大小伞伸出之差(P1-P2)、伞倾角α规、爬电系数(C.F.)规、剖面形状系数(P.F.)规等参数均依据IEC815和JB/T5895的规定进行了设计。

2.2.2　胶装结构、安装尺寸的确定每支绝缘子元件为瓷件与金属附件经水泥胶合剂胶装连接而成。

为提高产品的机械强度,绝缘子元件的瓷件两端均上瓷砂。

绝缘子的安装尺寸是依据用户的要求而确定的,分别为:上端孔距φ127 mm,孔径φ16mm,孔数4个均布;下端孔距φ325 mm,孔径φ18mm,孔数8个均布。

2.2.3　螺栓的选择和确定产品上元件与中元件之间的连接螺栓G B5782-1987M16×65材质为45号钢,中元件与下元件之间的连接螺栓G B5782-1987M16×70材质为45号钢。

由金属附件的安装孔可知,绝缘子与底座的连接螺栓选择G B5782-1987M16型。

螺栓热镀锌。

2.2.4　水泥胶合剂、金属附件、螺栓的选择和确定采用由冀东水泥厂生产的高强度525#水泥作为胶合剂,其各项性能指标均可满足绝缘子的强度要求。

为将水泥的长年膨胀、收缩降到最小限度,作为骨材向水泥中加入硅砂。

金属附件材料根据用户要求采用KT H350-10,在结构设计上采用加强筋型以提高其强度。

3　工艺设计3.1　瓷件配方的确定瓷件配方采用铝质高强瓷配方,其中Al2O3含量高,达到47%,试条强度达到180MPa,上釉后试条强度达到210MPa,产品弯曲破坏强度达到70MPa。

3.2　工艺过程根据我公司现有的生产工艺水平,针对550kV 产品的特点和难点,我们首先制定铝质高强度瓷配方;在工艺上,为确保产品全过程合格率,保证产品外形尺寸的准确,降低产品的分散性,淘汰了传统的湿法成型方法,采用先进的等静压干法成型工艺。

为使550kV产品从内到外的质量都是一流的,我们还改进了釉料,研制出新型CMC釉,这种釉料可使产品釉色均匀、明亮,也能提高产品的机械强度。

在产品形位公差方面,查阅了大量的国际标准并与国家标准和行业标准进行比较,最后制定出的元件高度公差、轴线直线度公差、上下金属附件端面平行度公差均严于国际标准和国家标准。

为了能够达到形位公差的要求,在工艺上采用消化吸收日本N GK 技术的胶装机,有力地保证了产品形位公差精度的74陶瓷研究与职业教育 2006年第1期(总第13期) 第4卷实现。

具体的工艺过程如下:严格挑选原料,准确称量配制;球磨;多次过筛除铁;喷雾干燥造粒;压制泥辊;车坯;干坯检查,上釉上砂;抽屉窑还原焰烧成;瓷件打击试验,外观和尺寸检查;瓷件切割倒角,超声波探伤,逐支冷热试验;胶装机胶装,水养护72小时,出厂试验,包装入库。

出厂检验包括:机械强度抽查试验(弯曲、扭转)、逐只四向抗弯试验、孔隙性试验、尺寸、形位公差检验等。

4　关键技术及创新点该系列产品关键性工艺是采用了铝质高强度瓷配方。

较原湿法生产试条强度提高了28%,上釉后试条强度提高了31%,产品弯曲破坏强度提高了16.7%,确保了产品的强度,降低了产品的分散性;采用等静压干法生产坯体,保证了产品外形尺寸的准确和干坯质量,提高了产品的合格率;瓷件烧成工艺采用国际先进的燃气抽屉窑,该窑炉内上、下温差小于2℃,保证瓷体能够生成理想的组织结构;胶装工艺采用消化吸收日本N GK技术制造的先进胶装机,保证产品形位公差和尺寸精度。

为剔除瓷件的内部缺陷,保证瓷件的强度,特别增加了对瓷件温差70℃的逐只冷热试验项目;根据产品特点,通过多年的生产试验,制订出了一整套工艺方案,有效地保证了产品质量和全过程合格率。

5　产品验证对每只出厂的产品,都按照国家标准G B8287的要求进行出厂检验。

产品的全部试验,是委托国家绝缘子避雷器质量监督检验中心进行的,各项性能均符合要求。

ZSW9-550/12-3和ZSW10-550/12K-3耐污型户外棒形支柱瓷绝缘子,于2000年6月通过了国家级鉴定;ZSW-550/16-3耐污型户外棒形支柱瓷绝缘子,于2002年9月通过了部级鉴定;ZSW-550/10～14-3耐污型户外棒形支柱瓷绝缘子于2005年4月通过了河北省科学技术厅的鉴定。

专家认为,该系列产品已经达到国内同类产品的先进水平。

6　运行情况从九十年代至今,550kV产品作为高压隔离开关的配套产品以及作为母线支柱,已经在80多座变电站及电厂中安装运行。

如:北京大唐陡河发电有限公司、内蒙古永圣域550kV变电站、内蒙古丰镇电厂、山东潍坊550kV变电站等。

运行期间,从未发生过由绝缘子而造成的任何折断事故和污闪现象。

7　结论500kV棒形产品经过试验和运行证明:产品的机械强度高,绝缘耐污性能优良,运行安全可靠,完全能够满足电力系统的要求。

收稿日期:2006Ο01Ο17(上接第13页)4)在专业建设上,艺术设计专业由试点专业向示范专业发展缓慢,差距较大;特色专业、精品专业、精品课程的建设成果不明显。

5)两校合并后,管理人员的融合理顺需进一步加强;有的管理部门和人员工作思路不清,作风不实,缺乏责任感和事业心;有的业务能力低,办事效率和工作质量差。