美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及分析

王蘭義, 李任展, 趙 卉, 李 凡

(1.美國安富公司,美國 田納西州 孟菲斯 38118; 2.恒大電氣有限公司,浙江 麗水 323000; 3.西安高壓電器研究院股份有限公司,西安 710077;4.國家電器安全質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心,浙江 嘉興 314001)

0 引言

絕緣子是供承受電位差的電器設(shè)備或?qū)w電氣絕緣和機(jī)械固定用的器件,它是輸配電設(shè)備中的重要元器件[1-2]。它主要用于高壓輸變電線路和各種電器設(shè)備之中,起絕緣、機(jī)械聯(lián)結(jié)和支持作用,對(duì)輸變電系統(tǒng)的絕緣水平和安全有著重要的意義。按材質(zhì)分為瓷質(zhì)、玻璃和聚合物(非瓷質(zhì))絕緣子,其中聚合物絕緣子又分為彈性體復(fù)合絕緣子(如硅橡膠和氟硅橡膠)和硬質(zhì)聚合物/復(fù)合絕緣子(如環(huán)氧樹脂、聚烯烴和高密度聚乙烯(High Density Polyethylene, 簡(jiǎn)稱HDPE))[3-4];按應(yīng)用領(lǐng)域分為線路、電站和設(shè)備絕緣子;按用途和結(jié)構(gòu)分為(狹義)絕緣子、套筒(亦稱空心絕緣子)和套管等3大類,其中絕緣子又分為針式、線軸式、拉緊式、盤形懸式、懸式、長(zhǎng)棒形、耐張、線路柱式、支柱、空心等絕緣子[1-2,5]。

標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量的技術(shù)基礎(chǔ),是世界通用的語言。一個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn),由全國的利益相關(guān)方共同制定;一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn),由全球的利益相關(guān)方共同制定。在追求質(zhì)量過程中,標(biāo)準(zhǔn)將成為關(guān)鍵性因素。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量的技術(shù)基礎(chǔ), 要抓質(zhì)量就一定要抓標(biāo)準(zhǔn),要有高質(zhì)量就一定先有高標(biāo)準(zhǔn)[6]?？梢姌?biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品質(zhì)量上的重要性。

美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)主要由美國電氣制造商協(xié)會(huì)(National Electrical Manufacturers Association, 簡(jiǎn)稱NEMA)[7]制定,該協(xié)會(huì)成立于 1926 年,是一家獲得美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(American National Standards Institute,簡(jiǎn)稱ANSI)[8]認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)制定組織,由商業(yè)領(lǐng)袖、電氣專家、工程師、科學(xué)家和技術(shù)人員組成。NEMA下屬的電力線路絕緣子認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(C29)負(fù)責(zé)絕緣子標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改,并批準(zhǔn)提交給ANSI以便作為國家標(biāo)準(zhǔn)出版。ANSI成立于 1918 年,是一家私營的非營利組織,負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)美國的自愿性標(biāo)準(zhǔn)和合格評(píng)定系統(tǒng)。部分涉及到絕緣子維護(hù)、選擇、應(yīng)用及試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)由美國電氣與電子工程師協(xié)會(huì) (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, 簡(jiǎn)稱IEEE)制定。

1 美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

NEMA制定了21個(gè)有關(guān)絕緣子的標(biāo)準(zhǔn)[9-29],其中17個(gè)由ANSI批準(zhǔn)成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包含了大部分不同材質(zhì)、不同用途和不同類型的絕緣子。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)品的最低要求,并根據(jù)尺寸、電氣和機(jī)械特性將它們分類—從而確保了可互換性并為工程師提供必要的信息,以此為基礎(chǔ)進(jìn)行安全有效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)[30-31]。IEEE制定了9個(gè)有關(guān)絕緣子的標(biāo)準(zhǔn)[32-40],但有的已經(jīng)撤銷。

NEMA、IEEE和ANSI標(biāo)準(zhǔn)都是自愿采用的,3大機(jī)構(gòu)發(fā)布和維護(hù)的絕緣子相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的詳情見表1。美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)的是美國自己的生產(chǎn)廠家和客戶,是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)體系,幾乎不直接采用國際電工委員會(huì) (International Electrotechnical Commission, 簡(jiǎn)稱IEC)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 美國標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)發(fā)布的絕緣子標(biāo)準(zhǔn)和分類Table 1 Standards and classifications of insulators issued by the American standard agency

美國HDPE絕緣子,我國國內(nèi)稱為硬質(zhì)復(fù)合絕緣子,這類絕緣子在美國已經(jīng)有幾十年的應(yīng)用歷史[41-42],涉及該產(chǎn)品的美國標(biāo)準(zhǔn)NEMA C29.15即將在今年發(fā)布[43]。

美國的絕緣子分類方法如下,按用途和結(jié)構(gòu)的分類見表1。

1.1 ANSI和NEMA絕緣子標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1.1.1 ANSI/NEMA C29.1-2018標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[9]

C29.1-2018《電力絕緣子的試驗(yàn)方法》是指導(dǎo)所有絕緣子(包括瓷、鋼化玻璃和非瓷類)產(chǎn)品試驗(yàn)的基本標(biāo)準(zhǔn),對(duì)各種類型的絕緣子及附件的電氣試驗(yàn)和機(jī)械試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了規(guī)定,包括不同類型絕緣子的各種電氣性能試驗(yàn)及試驗(yàn)時(shí)試品安裝方式、機(jī)械性能試驗(yàn)、鍍層試驗(yàn)和逐個(gè)試驗(yàn)。詳細(xì)的電氣性能和機(jī)械性能試驗(yàn)項(xiàng)目列于表2。

表2 C29.1-2018中電氣性能和機(jī)械性能試驗(yàn)項(xiàng)目Table 2 Electrical and mechanical tests per C29.1-2018

1.1.2 瓷和鋼化玻璃絕緣子標(biāo)準(zhǔn)比較

NEMA和ANSI 發(fā)布的涉及具體瓷和鋼化玻璃絕緣子的標(biāo)準(zhǔn)共有C29.2A～C29.10等10個(gè)[10-19],這些標(biāo)準(zhǔn)的具體要求和試驗(yàn)項(xiàng)目比較見表3。

表3 瓷和鋼化玻璃絕緣子標(biāo)準(zhǔn)的要求和試驗(yàn)項(xiàng)目比較表Table 3 Comparison table of requirements and test items per wet process porcelain and toughened glass insulator standards

1.1.3 ANSI/NEMA C29.11-2020標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[20]

C29.11-2020 《復(fù)合絕緣子的試驗(yàn)方法》是關(guān)于所有復(fù)合絕緣子產(chǎn)品試驗(yàn)的基礎(chǔ)方法標(biāo)準(zhǔn),對(duì)各種型式的復(fù)合絕緣子及附件的電氣試驗(yàn)和機(jī)械試驗(yàn)項(xiàng)目具有指導(dǎo)意義,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法,規(guī)定了外觀尺寸及誤差要求、產(chǎn)品標(biāo)識(shí)和不同試驗(yàn)接收準(zhǔn)則;本標(biāo)準(zhǔn)將產(chǎn)品試驗(yàn)分為4個(gè)試驗(yàn)類型,即:定型試驗(yàn)、設(shè)計(jì)試驗(yàn)、抽樣試驗(yàn)和逐個(gè)試驗(yàn)。具體的試驗(yàn)項(xiàng)目見表4。

表4 C29.11-2020中關(guān)于復(fù)合絕緣子的試驗(yàn)項(xiàng)目Table 4 Test items of composite insulator per C29.11-2020

1.1.4 復(fù)合絕緣子標(biāo)準(zhǔn)比較

NEMA和ANSI 發(fā)布的涉及復(fù)合絕緣子的標(biāo)準(zhǔn)共有7個(gè),編號(hào)為:C29.12～C29.19等[21-27],它們的具體要求和試驗(yàn)項(xiàng)目比較見表5。

表5 復(fù)合絕緣子標(biāo)準(zhǔn)的要求和試驗(yàn)項(xiàng)目比較表Table 5 Comparison table of requirements and test items per composite insulator standards

1.1.5 NEMA HV 2-2019和HV 3-2019標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

首先,NEMA HV 2-2019《架空電力線路用懸式和柱式絕緣子的一般使用信息》[28]標(biāo)準(zhǔn)涉及的絕緣子有:

1)架空電力線路用懸式瓷和玻璃絕緣子(對(duì)應(yīng)C29.2A和C29.2B)。

2)高壓線路柱式瓷絕緣子(對(duì)應(yīng)C29.7)。

3)線路復(fù)合絕緣子(對(duì)應(yīng)C29.12、C29.13、C29.17和C29.18)。

標(biāo)準(zhǔn)HV 2-2019對(duì)絕緣子的材質(zhì)、絕緣子的運(yùn)輸和安裝,以及現(xiàn)場(chǎng)檢查進(jìn)行了說明,規(guī)定了絕緣子電氣性能和機(jī)械性能的額定值、抽樣驗(yàn)證試驗(yàn)、復(fù)合絕緣子的現(xiàn)場(chǎng)電氣檢測(cè),并詳細(xì)規(guī)定了機(jī)械破壞負(fù)荷值,見表6。

表6 懸式和柱式絕緣子的破壞負(fù)荷極限Table 6 Suspension and post insulator damage limits

其次,NEMA HV 3-2019《高壓絕緣子采購建議規(guī)范指南》[29]的目的是致力于選擇優(yōu)質(zhì)的高壓絕緣子,以保障提供當(dāng)今電力基礎(chǔ)設(shè)施所需的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行服務(wù)。本標(biāo)準(zhǔn)由“合格供應(yīng)商的評(píng)定”、“供應(yīng)商質(zhì)量保證程序”、“絕緣子采購標(biāo)準(zhǔn)”、“包裝運(yùn)輸質(zhì)量保證”、“售后保證”和“絕緣子的使用”等幾個(gè)部分組成。

1.2 IEEE絕緣子標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

IEEE制定了9個(gè)有關(guān)絕緣子的標(biāo)準(zhǔn),其中IEEE Std 987-2001、IEEE Std 1024-1988 和IEEE Std 1572-2004等3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)廢止,現(xiàn)有6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正在實(shí)施中,它們是:IEEE Std 957-2005 、IEEE Std 1523-2018、IEEE Std 1783-2009、IEEE Std 1820-2020、 IEEE Std 1898-2016和IEEE Std C135.20-1998,在此,將分別簡(jiǎn)單介紹這6項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.1 IEEE Std 957-2005標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[32]

IEEE Std 957-2005《絕緣子清洗指南》提供了使用各種設(shè)備和技術(shù)清洗電力絕緣子所有類型的污穢(不包括核、有毒和危險(xiǎn)化學(xué)污穢物)的程序。規(guī)定了被清洗的絕緣子類型、污穢類型、帶電與不帶電的清洗方法、清洗設(shè)備、用水帶電清洗時(shí)的技術(shù)參考和行業(yè)慣例。

1.2.2 IEEE Std 1523-2018標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[35]

IEEE Std 1523-2018《戶外瓷絕緣子的室溫硫化硅橡膠(RTV)涂層的應(yīng)用、維護(hù)和評(píng)價(jià)指南》概述了獲得令人滿意的RTV硅橡膠高壓絕緣子涂層 (HVIC) 的長(zhǎng)期性能而需要考慮的各個(gè)重要方面。描述了應(yīng)用方法、預(yù)涂層應(yīng)用、涂層應(yīng)用的維護(hù)問題、影響長(zhǎng)期性能的因素、耐腐蝕性、憎水性暫時(shí)喪失、老化、實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)、涂層部分絕緣和戶外性能評(píng)估。

1.2.3 IEEE Std 1783-2009標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[37]

IEEE Std 1783-2009為《冰凍條件下評(píng)估絕緣子電氣性能的試驗(yàn)方法和程序指南》,自 1999 年以來,IEEE 電介質(zhì)和電氣絕緣學(xué)會(huì)和 IEEE 電力和能源學(xué)會(huì)的絕緣子結(jié)冰工作組對(duì)結(jié)冰條件(包括覆冰和積雪)的試驗(yàn)方法進(jìn)行了完善。在本標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)討論的觀點(diǎn)進(jìn)行了整合,推薦了選擇適當(dāng)絕緣子的可操作的、適用的,且可重復(fù)的試驗(yàn)方法,其中包括配電和輸電電壓等級(jí)的電站和線路絕緣子的試驗(yàn)方法。標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說明了重現(xiàn)影響冰凍條件下閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境和絕緣子參數(shù)的特殊措施,還建議在絕緣子的選擇過程中,可以使用統(tǒng)計(jì)方法來解決。規(guī)定了絕緣子覆冰試驗(yàn)的一般要求、試驗(yàn)程序和評(píng)價(jià)方法、積雪試驗(yàn)程序和評(píng)價(jià)方法、凝霧試驗(yàn)程序和評(píng)價(jià)方法、鹽霧試驗(yàn)程序和評(píng)價(jià)方法和冰凍條件下的大氣壓校正方法。

1.2.4 IEEE Std 1820-2020標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[38]

IEEE Std 1820-2020 《寒冷氣候條件下輸配電絕緣子的選擇》規(guī)定了可能在包括污穢、覆冰、積雪或凝霧等組合的戶外環(huán)境下外絕緣的選擇程序和方法,推薦的方法適用于額定電壓高于1 kV的絕緣子、避雷器、套管、帶電線路工具和其它高壓交直流電氣設(shè)備的外絕緣選擇。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雷電、操作沖擊、污穢和覆冰條件下的絕緣配合,推薦了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),確立了覆冰條件下的絕緣設(shè)計(jì)參數(shù),并且,最后列舉了在高壓、超高壓、特高壓輸電線路和帶電線路工具設(shè)計(jì)中絕緣子選擇的應(yīng)用示例。

1.2.5 IEEE Std 1898-2016標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[39]

IEEE Std 1898-2016《高壓直流系統(tǒng)用復(fù)合支柱絕緣子》涵蓋了用于高壓直流輸電系統(tǒng)的戶內(nèi)和戶外電站支柱復(fù)合絕緣子,標(biāo)準(zhǔn)中涉及的電站支柱復(fù)合絕緣子由承受機(jī)械負(fù)荷的絕緣芯棒(或管)、彈性體材料(如硅橡膠或乙丙橡膠)制成的外套(在實(shí)心絕緣棒或絕緣管外層)和安裝在絕緣芯棒(或管)端部的裝配件組成。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境條件及其影響因素、機(jī)械負(fù)荷額定值、絕緣等級(jí)和額定爬電距離。將試驗(yàn)類型分為設(shè)計(jì)試驗(yàn)、型式試驗(yàn)、抽樣試驗(yàn)、逐個(gè)試驗(yàn)和附加試驗(yàn)等,并對(duì)每種試驗(yàn)的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。

1.2.6 IEEE Std C135.20-1998標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[40]

IEEE Std C135.20-1998《架空線路用絕緣子鑄鐵線夾的鍍鋅層》標(biāo)準(zhǔn)涉及線路結(jié)構(gòu)中支撐或固定導(dǎo)線的線軸式絕緣子的U形夾、圓柱銷和鎖緊銷,本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這類絕緣子附件的材料組成、尺寸、強(qiáng)度、試驗(yàn)、防腐、拋光和標(biāo)識(shí)等進(jìn)行了規(guī)定。

1.3 HDPE絕緣子的應(yīng)用及其標(biāo)準(zhǔn)化

1.3.1 HDPE絕緣子的研究和應(yīng)用

HDPE絕緣子(硬質(zhì)復(fù)合絕緣子),就是傘套材料具備非柔性特性的復(fù)合絕緣子,在美國已經(jīng)有幾十年的應(yīng)用歷史,早期主要用作針式絕緣子,代替針式瓷絕緣子,現(xiàn)在還可作為線軸式絕緣子、配電線路柱式絕緣子和線路懸式絕緣子[41,44-47]。

近幾年,美國安富公司研究和生產(chǎn)HDPE絕緣子,其產(chǎn)品型式有針式絕緣子、線軸式絕緣子和配電線路柱式絕緣子,相關(guān)的研究和試驗(yàn)結(jié)果證明[46-47],HDPE絕緣子的電氣和機(jī)械性能并不低于同類型的瓷絕緣子或硅橡膠絕緣子,有些性能甚至要優(yōu)于這些絕緣子,主要優(yōu)點(diǎn)如下:相對(duì)于瓷和玻璃絕緣子,具有更優(yōu)良的憎水性,防污閃性能突出,產(chǎn)品重量輕,方便運(yùn)輸和安裝;相比硅橡膠復(fù)合絕緣子具有更高的傘套拉伸強(qiáng)度和硬度,實(shí)現(xiàn)抗鳥啄、抗鼠咬和抗風(fēng)沙損傷的目的;相比環(huán)氧復(fù)合絕緣子具有更好的韌性、電性能、耐化學(xué)腐蝕性,耐高低溫性能突出;運(yùn)行性能穩(wěn)定,在爬電距離、抗閃絡(luò)等各方面有非常好的優(yōu)勢(shì),耐污性強(qiáng),具有很好的自潔性能,且容易清洗維護(hù)[47]。因此,HDPE絕緣子由于其獨(dú)特的性能,在國內(nèi)外的應(yīng)用會(huì)越來越廣。

1.3.2 HDPE絕緣子的標(biāo)準(zhǔn)化

美國HDPE絕緣子標(biāo)準(zhǔn)NEMA C29.15即將在今年發(fā)布。然而,國內(nèi)的HDPE絕緣子的標(biāo)準(zhǔn)化已取得了一定的成績(jī),2019年11月21日,中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布了由電力行業(yè)絕緣子標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CEC 269-2019《標(biāo)稱電壓高于1 000 V交流系統(tǒng)架空線路用棒形懸式硬質(zhì)復(fù)合絕緣子—定義、試驗(yàn)方法及接受準(zhǔn)則》,實(shí)施日期為:2020年1月1日,該標(biāo)準(zhǔn)可能是國內(nèi)外首次公開發(fā)布的HDPE絕緣子標(biāo)準(zhǔn)[42]。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施有利于促進(jìn)HDPE絕緣子技術(shù)完善和進(jìn)步,同時(shí),也有利于消除與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)壁壘,促進(jìn)我國的硬質(zhì)復(fù)合絕緣子進(jìn)入美國與國際市場(chǎng)。

2 美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)分析

通過對(duì)美國現(xiàn)行的絕緣子標(biāo)準(zhǔn)的研究分析,我們認(rèn)為美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)主要有以下特點(diǎn):1)與IEC標(biāo)準(zhǔn)不同,美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)的是美國自己的生產(chǎn)廠家和客戶,因此標(biāo)準(zhǔn)制定的比較詳細(xì),產(chǎn)品分類比較具體(見圖1)。2)標(biāo)準(zhǔn)中英制單位、公制單位共同標(biāo)注或只標(biāo)注英制單位。3)每一種型式的絕緣子基本上都有相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。雖然仍有一些絕緣子不在這些標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),如大爬距電站支柱絕緣子和超高強(qiáng)度電站支柱絕緣子,但它們?nèi)允歉鶕?jù) C29.1 和最接近特定設(shè)計(jì)的相關(guān) ANSI 標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試(包括逐個(gè)試驗(yàn))的[31]。4)標(biāo)準(zhǔn)制定的國際化,參與度比較廣泛,只要是IEEE標(biāo)委會(huì)委員就可以參加大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和投票,而成為IEEE標(biāo)委會(huì)委員的要求是只要繳納每年的會(huì)費(fèi)。例如,在上述的IEEE Std 1820-2020標(biāo)準(zhǔn)和IEEE Std 1898-2016標(biāo)準(zhǔn)的制定和投票中,至少有三分之一的委員來自中國。

圖1 56-2類高壓針式瓷絕緣子的附圖Fig.1 Figure of high voltage pin insulator, class 56-2

需要說明的是:圖1是ANSI/NEMA C29.6-2022高壓針式瓷絕緣子標(biāo)準(zhǔn)[15]中56-2類針式瓷絕緣子的附圖,圖中上邊為產(chǎn)品圖,標(biāo)有主要尺寸和公差(英制單位),中間部分為對(duì)產(chǎn)品的詳細(xì)說明,下邊的表格為該絕緣子的主要尺寸、機(jī)械性能和電氣性能的額定值(英制與公制單位),并附有依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)條款。由上圖可知,美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)性強(qiáng)、具體詳細(xì)且主要使用英制單位,這對(duì)標(biāo)準(zhǔn)使用各方都具有明確的指導(dǎo)意義。

3 對(duì)中國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)工作的借鑒意義

3.1 中國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀

中國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)主要由國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組成[48]。根據(jù)GB/T 1.2-2020和ISO/IEC Guide 21-1:2005標(biāo)準(zhǔn),我國或其他國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)采用國際標(biāo)準(zhǔn)的程度,分為等同(Identical, IDT)、修改(Modified, MOD)和非等效(Not Equivalent, NEQ)等3種情況[49-50]。中國絕緣子國家標(biāo)準(zhǔn)由全國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC80)組織相關(guān)專家制定,大部分修改采用IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),這有利于我國與其他國家絕緣子產(chǎn)品的評(píng)價(jià)和貿(mào)易。絕緣子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要有電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由電力行業(yè)絕緣子標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。一般來說,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)比國家標(biāo)準(zhǔn)的要求嚴(yán)格,是對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化和補(bǔ)充。

全國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC80)是在絕緣子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),從事全國性標(biāo)準(zhǔn)化工作的非法人技術(shù)組織,受國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)和管理,主要負(fù)責(zé)絕緣子領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)歸口工作, 目前歸口的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)共72項(xiàng),其中,國家標(biāo)準(zhǔn)47項(xiàng)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)23項(xiàng)、能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩項(xiàng)。我國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)體系最初沿用前蘇聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)體系,隨著我國加入WTO后,該體系逐漸向IEC絕緣子體系靠攏,目前已經(jīng)基本一致。

我國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)體系框架圖見圖2。我國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)體系的層級(jí)是以產(chǎn)品用途分類為基點(diǎn)的,即,第一層分為輸電線路用絕緣子、電站電器用絕緣子和套管3大類,第二層又按其使用條件或材料類型分。我國目前的絕緣子標(biāo)準(zhǔn)體系運(yùn)行了十多年,符合我國輸變電行業(yè)發(fā)展和貿(mào)易的實(shí)際狀況的要求,相對(duì)完備合理。絕緣子歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系和IEC標(biāo)準(zhǔn)基本相同,而美國標(biāo)準(zhǔn)體系和IEC體系存在差異。

圖2 絕緣子專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架圖Fig.2 Technical standard system diagram of insulator professional field

復(fù)合絕緣子30多年來在中國高速發(fā)展使得復(fù)合絕緣子已經(jīng)成為中國電力系統(tǒng)中用量最大的絕緣子,而中國已經(jīng)成為世界上第一個(gè)在特高壓輸電系統(tǒng)中以有機(jī)外絕緣為主的國家[51]。隨著特高壓在中國輸電線路的應(yīng)用,對(duì)絕緣子產(chǎn)品的性能提出了更高的要求,促進(jìn)了絕緣子標(biāo)準(zhǔn)的修訂和新的標(biāo)準(zhǔn)的制定。例如由全國特高壓交流輸電標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC569)負(fù)責(zé)制定的GB/T 24839-2018 1 000 kV交流系統(tǒng)用支柱絕緣子技術(shù)規(guī)范、DL/T 1181-2012 1 000 kV交流棒形懸式復(fù)合絕緣子技術(shù)規(guī)范和GB/T 24840-2018 1 000 kV交流系統(tǒng)用套管技術(shù)規(guī)范等特高壓絕緣子標(biāo)準(zhǔn),IEEE和IEC還沒有相應(yīng)的特高壓絕緣子標(biāo)準(zhǔn)。

積極參加國際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng),參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定工作并把適合國情的國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為中國標(biāo)準(zhǔn),保護(hù)我國的技術(shù)經(jīng)濟(jì)利益和促進(jìn)對(duì)外貿(mào)易,是我國標(biāo)準(zhǔn)化工作的一貫政策和標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要組成部分[52]。我國積極地參與IEC絕緣子標(biāo)準(zhǔn)制定工作并主導(dǎo)了有些標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。例如全國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)主導(dǎo)的IEC 60120: 2020、IEC 60372:2020 及 IEC 60471: 2020 等3項(xiàng)絕緣子領(lǐng)域 IEC 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布,體現(xiàn)了我國在超、特高壓輸變電領(lǐng)域的最新成果[53-56]。2019年11月21日,中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CEC 269-2019可能是世界上首次公開發(fā)布的HDPE絕緣子標(biāo)準(zhǔn)[42]。

3.2 對(duì)中國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)工作的借鑒意義

美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)性強(qiáng)和具體詳細(xì),這對(duì)標(biāo)準(zhǔn)使用各方都具有明確的指導(dǎo)意義。由于IEC標(biāo)準(zhǔn)是成員國共同參與制定的,因此標(biāo)準(zhǔn)的制定要考慮到各成員國的具體情況,并且最后投票決定標(biāo)準(zhǔn)的通過與否,可以說IEC標(biāo)準(zhǔn)是最基本的標(biāo)準(zhǔn)。我國的大部分絕緣子國家標(biāo)準(zhǔn)是修改采用IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)大的框架不變,因此在針對(duì)性和詳細(xì)程度上不如美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)。但是我國的部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)彌補(bǔ)了這方面的不足。中國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)是否也制定針對(duì)每種型號(hào)絕緣子的標(biāo)準(zhǔn),給出絕緣子的參考圖紙并細(xì)化具體尺寸和性能參數(shù),值得考慮。鑒于美國HDPE絕緣子標(biāo)準(zhǔn)NEMA C29.15即將發(fā)布和中國硬質(zhì)絕緣子團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CEC 269-2019的發(fā)布,能否由我國主導(dǎo)制定IEC有關(guān)HDPE絕緣子(硬質(zhì)復(fù)合絕緣子)標(biāo)準(zhǔn)也是全國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)應(yīng)該考慮的問題。

4 結(jié)語

美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)以ANSI和NEMA標(biāo)準(zhǔn)為主,還有一部分IEEE標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)都是自愿采用的。這些標(biāo)準(zhǔn)涉及不同材質(zhì)、不同應(yīng)用領(lǐng)域和不同類型的絕緣子。與IEC標(biāo)準(zhǔn)不同,美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)的是美國自己的生產(chǎn)廠家和客戶,因此標(biāo)準(zhǔn)制定的比較詳細(xì),產(chǎn)品分類比較具體,在標(biāo)準(zhǔn)中有許多產(chǎn)品的附圖,標(biāo)準(zhǔn)中采用的主要是英制單位,所有這些信息對(duì)生產(chǎn)廠家和客戶都具有重要的參考價(jià)值。通過對(duì)美國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)體系以及具體標(biāo)準(zhǔn)的比較與分析,有利于找到ANSI、NEMA和IEEE標(biāo)準(zhǔn)與我國的國家標(biāo)準(zhǔn)以及IEC標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別和聯(lián)系,對(duì)今后我國絕緣子標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作、絕緣子產(chǎn)品的檢測(cè)檢驗(yàn)工作,以及產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易具有重要的參考價(jià)值。另外,HDPE絕緣子(硬質(zhì)復(fù)合絕緣子)由于其獨(dú)特的性能,在國內(nèi)外的應(yīng)用會(huì)越來越廣,能否由我國主導(dǎo)制定IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值得關(guān)注。