特高壓線路用玻璃絕緣子材料與性能研究.pdf

1、絕緣子作為電力運(yùn)輸線路上的主要支撐構(gòu)件，起著支撐導(dǎo)線、增加爬電距離及防止電流回地等作用。它的性能和質(zhì)量對(duì)于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著相當(dāng)重要的影響。常見絕緣子包括陶瓷絕緣子，復(fù)合絕緣子和玻璃絕緣子三種。其中，玻璃絕緣子具有電壓分布均勻、零值自破、易檢驗(yàn)、使用壽命長等特點(diǎn)，在高壓、超高壓、特高壓輸電線路領(lǐng)域已成為首選。
　　玻璃配方是決定絕緣子性能的關(guān)鍵。本文針對(duì)大噸位玻璃絕緣子對(duì)高性能玻璃材料的需求，以傳統(tǒng)鈉鈣硅玻璃配方為基礎(chǔ)，優(yōu)化其基本

2、配比，并進(jìn)行摻雜改性，提高玻璃機(jī)械和電氣性能。系統(tǒng)研究了基礎(chǔ)組分、五氧二化鈮與稀土摻雜對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和電氣性能的影響，優(yōu)化適合于大噸位玻璃絕緣子用鈉鈣硅玻璃配方。
　　(1)研究K/Na比，CaO，Al2O3含量對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)性能的影響。K/Na含量比增大時(shí)，抗彎強(qiáng)度出現(xiàn)極大值，介電損耗減小，介電常數(shù)、體積電阻率、熱膨脹系數(shù)增大。CaO的加入，可以修復(fù)玻璃中的網(wǎng)絡(luò)斷鍵，使其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加完整。隨著CaO含量增大，其抗彎強(qiáng)度、體積電

3、阻率出現(xiàn)極大值，介電損耗出現(xiàn)極小值，介電常數(shù)、熱膨脹系數(shù)增大。Al2O3含量增大時(shí)，熱膨脹系數(shù)和介電損耗和介電常數(shù)增大，體積電阻率降低。當(dāng)Al2O3較小時(shí)，以[AlO4]形式存在，修復(fù)玻璃中的非橋氧，提高了玻璃的抗彎強(qiáng)度;當(dāng)Al2O3過量時(shí)，以[AlO6]形式存在，破壞了玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了玻璃的抗彎強(qiáng)度。
　　(2)使用Nb2O5對(duì)鈉鈣硅玻璃進(jìn)行摻雜改性。Nb2O5能夠?qū)υ械牟ＡЫY(jié)構(gòu)起到修復(fù)作用，Nb-O-Si及Nb=O鍵具

4、有更高的鍵強(qiáng)，使玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、緊密，從而可顯著提高機(jī)械強(qiáng)度，并降低介質(zhì)損耗。結(jié)果表明，當(dāng)Nb2O5添加量達(dá)到3wt.％時(shí)具有最佳綜合性能:抗彎強(qiáng)度117MPa，相對(duì)介電常數(shù)8.41，介電損耗為1.25×10-3。
　　(3)研究了稀土元素La、Y對(duì)鈉鈣硅玻璃性能的影響。研究表明，隨著La2O3、Y2O3含量的增加導(dǎo)致其熱膨脹系數(shù)增加，抗彎強(qiáng)度與介電性能都降低。然而玻璃的介電常數(shù)得到明顯上升。故稀土元素的摻雜降低了絕緣子玻