高压输电绝缘子材料[机械材料论文]

高压输电绝缘子材料[机械材料论文]

高压输电绝缘子材料 (机械材料课程结业论文) 姓名: 学号:学院: 摘 要:

文章对绝缘子所使用瓷料进行了分析和讨论, 将新开发的矶土瓷料与以往使用 的石英瓷料相比较, 矾土瓷料具有机械强度较高、工艺性较好、运用可靠等一系

列优点,将石英瓷和铝氧瓷的材料特征进行比较后,认为铝氧瓷高压绝缘子具有 技术优势。阐明矾土瓷料和铝氧瓷料将成为高压架空输电线路的绝缘子最主要的

材料。 Abstract:

The paper used in porcelain insulators are analyzed and discussed the development of new ceramic materials and soil Angeles quartz ceramic material used in the past compared with the mechanical strength of high technology is better, the use of reliable and a series of advantages; to Quartz ceramic and aluminum oxide ceramic material characteristics of comparison, that of aluminum oxide ceramic high voltage insulators have a technical advantage. Interpretation of soil alum and aluminum oxide ceramic material porcelain high-voltage overhead transmission lines will be the most important materials for insulators.

关键词:

绝缘子 材料 石英瓷料 矾土瓷料 铝氧瓷料 1.前言

绝缘子是架空输电线路主要构件之一, 主要功能是在各种荷载和一定过电 压作用下能支撑导线,并将带电部分与大地绝缘。随着高压架空输电线路的大规

模建设, 对绝缘子的需求量越来越大, 要求也越来越高。绝缘子性能达不到要求、

老化或损坏极易造成架空线路运行中出现闪络、掉线、爆炸、漏电等事故。 根据绝缘子的功能和使用条件，绝缘子要满足机械荷载及电气强度的要求， 又要在大气及污秽作用下满足抗腐蚀、抗冷热、抗疲劳和抗劣化的要求。 绝缘子的发展主要依赖于绝缘材料的发展, 目前国内外应用的绝缘子主要是一些强度高、工艺性好、可靠性高的瓷料。瓷料类型主要有石英瓷料、矾土瓷料、铝氧瓷料。不同瓷料料的绝缘子具有不同性能。

2.石英瓷料

石英瓷料绝缘子中，粉碎成细粒的零头石英(它添加在被二氧化硅SiO浓2缩的长石熔融物中)是起强化作用的的组成成分。石英颗粒的边缘逐渐被侵蚀性的熔融物溶解，并在极端情况下完全投入熔融物内，随着毛坯内零头石英份额的减少，机械强度明显地下降。

由于这种情况, 要求石英料必须严格遵守焙烧温度和保温时间，为了获得高强度, 细致地磨碎石英, 并在略高于烧结温度下, 即在孔隙临近点的温度下对它仔细地焙烧。焙烧温度长时间过高或多次焙烧都会加速导致毛坯逐渐加剧的瓷化。由此，可能引起机械强度的迅速下降。以往由于焙烧炉的不完善，发生过此类情况;而今，虽然具有用现代技术装备的现代化焙烧炉，这种情况仍不能完全避免。

石英颗粒与其周围熔融物的热膨胀系数存在差异是石英瓷料的另一个缺点。此种情况下石英颗粒随着其内部产生的径向拉伸应力而变形，而在处于正在凝固的熔融物中时，产生切向压缩应力。当温度变化时，这会导致早在磨碎过程中石英颗粒内部出现的应力成倍增长和微裂纹增大。可能出现的后果是, 负载时强度 下降(老化效应)、裂纹扩展和断裂。

石英瓷料可广泛地用于低压设备和电网。在高压设备中它的应用会涉及到一系列问题，碰到最多的是使用寿命方面的问题。

孔隙是使用寿命反面的问题之一，但孔隙不是石英瓷料唯一的缺陷。现在所用的封口胶具有非常不利的影响。石英瓷料对与波特兰水泥结合处的损坏特别敏感。结构内的不均匀性和应力能逐渐地导致裂纹的形成和增长。在运用时产生的力引起发源于石英颗粒的裂纹的增长和造成强度下降。在很大程度上这出现在瓷料——钢筋的锥形固定区。它们是由结构内的不均匀性所引起, 并由于结构内的应力而增大。绝缘子材料的剧烈变形会造成断裂，该断裂大多是穿过从玻璃基体碎落下来的大石英颗粒。强度研究表明，50%的断裂是石英颗粒引起的。因此，由于不容许的老化效应，绝缘子的强度和可靠性都会降低。

按照工艺条件，可采用以下方法来提高石英瓷料毛坯的强度: (1)颗粒尺寸最小的未溶石英在产品结构中占较高份额; (2)为了使石英尽量少溶解一些而减少长石的份额;

(3)为了防止剧烈的瓷化和使产品有最佳的坚实性而降低焙烧温度; (4)增加粘土和陶土添加剂以提高AlO的份额。 23 3.矾土瓷料

研究人员在力图消除石英瓷料的一些众所周知的缺点的同时，发现矾土瓷料能适合更高要求。在矾土瓷料中，大部分或全部石英可用矾土来取代。