打开文本图片集

摘要：220kV鸡西至勃利输电线路是原水电部于1963年安排首条采用玻璃绝缘子的试运行线路，1965年1月带电运行至今已56年。为了评估玻璃绝缘子经长期运行后的机电性能，对该线路运行的LXP-60玻璃产品（30年至55年）进行6次随机抽样，按国标进行机电性能测试，其测试值与产品出厂标准规定值的水平相当，钢化玻璃绝缘子机电性能没有衰减，绝缘子玻璃件未出现老化现象。

关键词：机电性能  钢化内应力  零值自破  寿命周期

Abstract： The 220kV Jixi-Boli transmission line is the first trial operation line with glass insulators arranged by the Ministry of water and electricity in 1963. It has been 56 years since the operation started in January 1965. In order to evaluate the mechanical and electrical performance of glass insulators after long-term operation， six pieces of random samples of LXP-60 glass products （from 30 to 55 years） were taken and the mechanical and electrical properties were tested according to the national standard. The test values equivalent to the values specified in the factory standard. The mechanical and electrical performances of toughened glass insulator did not decay， and the glass parts of insulators did not appear aging phenomenon.

Keywords：  electromechanical performance， internal stress of toughening，zero-value self-shattering， Life cycle

引言：盘形悬式钢化玻璃绝缘子（简称玻璃绝缘子）是建国初期反技术封锁产品之一，由南京电气绝缘子有限公司（原南京电瓷厂）于1958年研制成功并大批量生产。63年来12个系列产品（70kN～840kN）108个品种在35kV～1000kV输电线路运行总数达1.0809亿片，占全球总量（6亿片）1/6，取得较好的运营业绩。据文献资料显示，英国（1933年）、法国（1947年）都声称玻璃绝缘子为不老化产品（指钢化玻璃件），其产品寿命周期取决金属附件（铁帽、钢脚）的寿命。为验证这一论述，该公司从上世纪七十年代起，对输电线路运行的玻璃绝缘子每隔5年取样一次，按国标进行产品机电性能测试，这里以220Kv 鸡勃线路运行的LXP-60玻璃产品为例，从运行30年至55年的6次随机抽样试验结果和产品运行情况作一分析。

1、玻璃绝缘子的结构、性能及在220kV鸡勃线路上的运行概况

1.1  LXP-60玻璃绝缘子结构尺寸及机电性能

LXP-60玻璃绝缘子是该公司研制时期手工批量生产的产品，绝缘子头部结构为圆锥形，中孔受力部位为推拔形，伞棱高度低矮，爬电距离较小（295mm），耐污闪性能偏低（见表1和图1）。从1995年及以后取样（从运行30年起）均采用技术引进生产线LXY-70玻璃产品进行更换，该产品头部结构为圆柱形，中孔受力部位为螺纹形，伞棱高度挺拔，爬电距离较大（320mm），耐污性能比LXP-60优越。

1.2  LXP-60玻璃绝缘子在220kV鸡勃线路投建及运行概况

鸡勃线路途经小兴安岭丘陵地区，最低气温-40℃，年结冰期200天，年积雪厚度达60厘米，是条典型的高寒冰冻地区的线路。1963年原水电部安排玻璃绝缘子在该线路作试运行，遭到合江电业局（今为佳木斯供电公司）反对，原因这条线路为鸡西煤矿专用供电线路，强调该线路的特殊性，万一因新产品质量问题造成供电中断，矿车不能升井，空气无法输入井内，矿井渗水抽不出来，工人在井内窒息而淹死。这件事经一年两次协商无果，第三次原水电部物资部门为该线路统分朝鲜瓷绝缘子（二次世界大战后，朝鲜还苏联贷款，因产品劣化率高被拒收，转给中国为该国还贷），合江局迫于无奈，于1964年同意鸡勃线路采用玻璃绝缘子。

鸡勃线路总长53.55km，共用LXP-60玻璃产品5722片，1964年基建，1965年1月21日建成并以35kV投运，1966年10月1日升压154kV运行，产品增至6968片，1979年7月21日再次升压220kV运行，线路增长至57km，运行产品增至1.0047万片，次后该线路移交给鸡西电业局管理。

鸡勃线路投运一年后，LXP-60玻璃产品运行自破率0.124%，低于当时瓷绝缘子劣化率，得到了合江局的认可和首肯。1966年春季开学，在一小学边的耐张塔上LXP-60玻璃产品（该塔悬挂156片），遭到一群小学生用弹弓石块袭破24片，袭破的碎片玻璃在阳光下闪闪发光，令小学生好奇，这是玻璃绝缘子问世后第一次遭受外力破坏的事件。

为研究绝缘子钢化玻璃件的机电性能不衰减的机理，每隔5年，对鸡勃线路运行的玻璃产品取样按国标进行机电性能测试，已完成30年（1995年取样）、36年（2001年）、40年（2005年）、46年（2011年）、50年（2015年）、55年（2020年）共6次，每次都邀请绝缘子质量检验测试中心、电力设计、电力运行、科研院所等单位参试和验证。这里以第6次（2020年12月27日）取样测试为例，有9个单位18名代表见证了试验全过程，测试值均达到产品出厂标准规定值，产品未出现机电性能衰减现象，绝缘子玻璃件具有不老化的特性。代表们一致评价该公司50多年一贯坚持的这项验证试验，在国内绝缘子厂家绝无仅有，同时体现了企业对产品质量和电网运行安全高度负责的精神。

2、鸡勃线路6次随机取样验证试验结果

说明：

①国家技术标准规定LXP-60产品的工频击穿电压不小于110kV，工厂内控技术规定为130kV。

②运行5年至25年后的产品测试数据较多，本文从略。

3、综合分析

3.1 LXP-60产品玻璃件颜色变化的原因

第6次取样LXP-60产品玻璃件呈黄色，它是由无色玻璃变化为黄色的，颜色变化主要与玻璃配方、矿物原料的含铁量、玻璃熔化时的火焰气氛、产品运行环境和运行时间有着密切关系。鸡勃线路LXP-60是研制时期产品（1958年至1964年），采用南京玻璃厂器皿玻璃配方（俗称白料玻璃），主要矿物原料石英砂的含铁量（Fe2O3）小于1.5%，玻璃熔窑火焰呈还原气氛（因燃料不充分燃烧所致），玻璃液中生成亚稳定状态的氧化亚铁（FeO），用此玻璃料生产的产品为无色玻璃，在输电线路上长期运行过程中，经受12年至15年的阳光爆晒，尤其是紫外线辐射，亚稳态的氧化亚铁（FeO）缓慢氧化为稳定态的氧化铁（Fe2O3为黄色），可用化学反应式来表示。

4FeO+O2→2Fe2O3

即玻璃件中的二价铁离子氧化成三价铁离子，此时稳定态的Fe2O3保持黄色后不再变色。可贵的是玻璃件颜色的变化没有影响产品机电性能的稳定性，从6次取样的验证试验得到证实。

绝缘子玻璃件颜色变化的时间，在我国南北方地区略有不同，如华南亚热带地区的220kV西津水电站至柳州（96km）、500kV天生桥水电站至广州Ⅰ回线路的广西段（780km），绝缘子玻璃件由无色变化为黄色的时间约12年。鸡勃线路地处我国东北，夏季气温比南方低，日照时间短，紫外线辐射比南方弱一些，加上线路途经小兴安岭森林区，树木屏蔽了阳光和紫外线辐射，玻璃件颜色变化延至15年。

3.2 在悬垂串、耐张串上取样LXP-60产品的机电性能无差异

鸡勃线路运行36年（2001年）取样要求提供耐张串的LXP-60产品，按国标进行产品机电性能的验证测试，其测试值与悬垂串的LXP-60产品性能基本一致（见表2、表3），未发现耐张串LXP-60产品的机电强度下降现象，表明长期运行后的绝缘子玻璃件的钢化内应力已趋稳定，两种串形的LXP-60产品机电性能无差异。

3.3  第6次取样的LXP-60产品通过打击、热机、陡波等试验

上世纪六十年代国家标准未列入绝缘子打击、热机、陡波等三个试验项目，第6次取样的LXP-60产品对上述三个试验项目进行了演示试验，均达到现行标准的技术要求，表明研制时期手工生产的LXP-60产品的质量水平是令人满意的。现将该产品热机试验报告列在表4，测试的产品保证值达到国标技术要求。

注：表中SFL为试品的额定负荷强度，X1为试品平均机械破坏值，  σ1为试品标准偏差，C1为判定常数，X1-3σ1为试品的质量保证值。X1>SFL+C1σ1表示抽样试验通过。

3.4  均匀分布的钢化内应力能保证绝缘子玻璃件不老化

绝缘子玻璃件在760℃～780℃热处理时获得的钢化内应力，是一种永久内应力，在玻璃件内不会消失，玻璃产品在电力运行过程中遇有雷击、污闪的电弧温度可达3000℃以上，因燃弧时间极短，不会导致玻璃件产生退火现象（即钢化内应力不会消失），这种长盛不衰的钢化内应力能保证绝缘子玻璃件的机电性能具有不老化的特性。

3.5  6次取样的LXP-60产品机械强度稳定性的表述

鸡勃线路从运行30年（1995年）第1次至55年（2020年）第6次合计取样132片LXP-60产品，经6次验证试验的检测，机械破坏强度稳定在81.50kN至99.24kN之间，是额定机械破坏值的1. 35倍至1.65倍，大幅度超过国标规定值（1.2倍），能确保输电线路长期安全运行。LXP-60产品的质量保证值稳定在66.36kN至81.16kN之间（规定值不小于60kN），同样都超过现行国标的规定值。现用两个曲线图（图2、图3）来表述。

结束语

220kV鸡勃线路LXP-60产品经过6次随机取样按国标进行机电性能验证测试都达到出厂标准规定值，金属附件（铁帽、钢脚）镀锌层和水泥胶合剂完好，符合技术标准要求。输电线路投运56年期间，LXP-60产品运行情况良好，机电性能稳定，绝缘子玻璃件未出现老化现象，年运行自破率稳定在万分数的水平上，深得电力用户的肯定和好评。

参考文献

[1]钢化玻璃绝缘子技术资料汇编（一）[R]，1982年11月

[2]钢化玻璃绝缘子技术资料汇编（二）[R]，1990年11月

[3]沈其荣  顾洪连  玻璃绝缘子（LXP-60）在线路运行46年后的性能测试[J]，线路运行技术，2013年第1期，第67-69页

[4]沈亚梅  顾洪连  玻璃绝缘子（LXP-60）在输电线路运行50年后的性能测试[J]，电瓷避雷器动态，2015年第10期，第15-19页

[5]南京电气绝缘子有限公司质检部，玻璃绝缘子（LXP-60）运行55年验证试验报告，[R]2020年12月

作者简历：向孟宇（1985年一）女、湖北恩施人、工程师，从事玻璃绝缘子质检工作。单位名称：南京电气绝缘子有限公司 邮编：210046