复合绝缘子又称合成绝缘子，最早诞生于德国，1967年由德国赫斯特公司研制成功，投入到123kV线路上运行，至今已有30多年的运行经验。复合绝缘子首先在美、英、法、意、俄、日等国家得以迅速发展，并在世界范围内得到广泛的推广。中国的复合绝缘子生产起步较晚，于1974年由国家铁道研究院研制出环氧树脂绝缘子，1978年研制出硅橡胶复合绝缘子，并投入数千支产品试运行，取得了宝贵的运行经验。但复合绝缘子的使用量在近10年内迅速增长，到1998年已经居世界第二位了，2000年起又开始在±500kV直流输电线路上大量使用。目前已经有大约600万支复合绝缘子运行在我国电力系统。因此，结合运行及生产经验对复合绝缘子结构进行剖析，有助于复合绝缘子的设计改进，也有助于电网的安全运行。 

复合绝缘子一般由两种以上的有机材料合成，以其防污性能好、体积小、重量轻、机械强度高、免检零、少维护、运输安装方便等优越性得到了普遍的认可。复合绝缘子由芯棒、护套、伞裙、端部金具及其附件组成。芯棒是承担复合绝缘子机械强度和内绝缘强度的部件；护套保护芯棒免受大气侵蚀，同时起到连接伞裙的作用；伞裙主要起增加电流泄漏距离，提高外绝缘强度的作用。 

复合绝缘子中不同材料之间存在接触面，我们通常称之为界面。在电场力的作用下，绝缘介质的界面上会发生两种现象： 

（1）两种不同绝缘特性的材料界面上会发生极化效应，当介电常数和损耗角正切值增大时，导致介质损耗增大。 

（2）界面的绝缘强度比两种材料都低，增加了击穿强度降低或树枝状放电的可能性。 

空气击穿的原理是带电粒子在电场力的作用下加速运动，当速度足够大时，碰撞到其它中性粒子，会使中性粒子变为带电的正负粒子。这些正负粒子在电场力的作用下继续发生碰撞，产生更多的带电粒子。这样，带电粒子的碰撞发生连锁反应，导致瞬间电子崩溃，形成电流，使空气击穿。形成电子崩溃的条件取决于三个方面的因素：一是有足够的电场强度；二是带电粒子在电场力的作用下有足够的位移;三是空气密度合适，带电粒子碰撞有足够的碰撞概率。因此，在两种绝缘材料界面处若存在少量空气，便会导致绝缘强度的降低。 

复合绝缘子中存在的界面 

    （1）复合绝缘子与大气接触的界面。这是所有绝缘子都存在的界面，与其他种类绝缘子相比，复合绝缘子由于体积小，等效直径小，且有优异的憎水性及憎水迁移性，因此在同样等级污秽的情况下，泄漏电流要小。这也是复合绝缘子耐污性能好的原因之一。 

    （2）金具与芯棒及护套等材料之间的界面。这是复合绝缘子最危险的界面之一，该界面处材料种类多、电场强度高，界面处空气容易发生电离，导致树枝状放电腐蚀。因此，该处的密封情况对复合绝缘子的性能起着至关重要的作用。早期复合绝缘子的端部采用楔式结构，端部密封不够，运行过程中长期承受较高机械负荷，端部芯棒有可能出现滑移，造成该处界面直接与大气接触。在电场的作用下产生电晕，使空气中的氮气与氧气反应，产生亚硝酸酐，然后与水蒸气反应，生成亚硝酸，腐蚀芯棒，造成复合绝缘子脆断，酿成线路掉线的重大事故，教训深刻。现在端部金具采用压接工艺，杜绝了芯棒滑移现象。同时，也投入大量人力物力，对端部密封性进行了细致研究，设计了多重密封的结构形式。各种试验表明，该种密封结构很好地解决了该处界面以往产生的脆断问题。 

（3）护套与芯棒之间的界面。这是绝缘子内绝缘的重要组成部分，一旦界面上有间隙，间隙内密度低的气体将易受电场力作用，产生游离的带电粒子，最终结果将造成界面击穿。因此对复合绝缘子的安全运行起着重要的作用。早期的复合绝缘子采用真空灌胶形式，这种工艺操作难度大，质量控制困难。在灌胶过程中，容易使界面存在气泡。在电网中运行时在电场力的作用下造成击穿，或直接腐蚀芯棒，导致掉线，造成重大事故。这种工艺目前已经淘汰，现在基本采用挤包穿伞工艺和整体注射工艺。 

挤包工艺是在护套包覆过程中，使硅橡胶在螺旋推进器的作用下，以十几倍大气压的压力均匀包覆在芯棒上，在高温硫化状态下护套若出现不耦联或气泡，检验员会很容易检测到，保证该界面存在问题的产品不会流入到下道工序。 

整体注射产品是将烘热的芯棒放入模具中，硅橡胶在100-200t的注射力作用下高速注入模腔。芯棒在高温下其环氧树脂软化，强度降低。为了保证芯棒不偏心，用顶针将芯棒定位。这种由于注射压力太高，使芯棒软化，造成接触面受损。大量的解剖试验发现顶针结合处轻者颜色变白，重者芯棒表面局部破损，严重影响界面质量和机械强度。2002年福建省电力研究院对运行的复合绝缘子进行了细致的试验研究，发现注射芯棒的机械强度下降很快，从抽样看都是棒裂，远远低于芯棒正常断裂的数值。因此，注射工艺对护套与芯棒的界面影响较大。 

  （4）伞裙与护套的界面。这种界面是针对挤包穿伞工艺来说的，这种工艺的产品伞裙与护套分成两部分，套装在一起，形成伞裙与护套的界面，注射工艺无此界面。只要伞裙内腔与护套无间隙，连接牢固，就能保证伞裙的作用。因此，该界面的关键控制点是保证伞腔与护套的配合必须有一定的过盈量，才能保证空气不能进入界面，从而保证界面的电气性能。由于伞裙的内孔尺寸及护套外径都很容易控制，因此，该界面对复合绝缘子的电气性能影响很小，况且一个界面在绝缘子轴向距离上所占比例很小，对整个电场分布的影响也很小。 

  （5）复合绝缘子的微观界面。复合绝缘子的微观界面存在非常普遍，环氧树脂与玻璃纤维之间、硅橡胶与白炭黑、氢氧化铝微粉、着色剂等材料之间形成了众多的微观界面，这些界面是水沉积的地方，这些材料的吸水率要高于单纯基体材料硅橡胶的吸水率。但是，硅橡胶的击穿场强是200kV/cm，而空气的最高击穿场强只有20kV/cm，硅橡胶复合绝缘子的设计有一个数量级的安全裕度。所以，这些微观界面的影响是微不足道的。 

复合绝缘子的界面质量检测，电气性能试验 

工频电压耐受试验和陡波冲击试验主要考核护套、芯棒和各内界面之间的绝缘强度，能反映复合绝缘子芯棒、硅橡胶等材料是否老化、内部是否受潮、界面有否气隙等。 

端部密封性能试验。复合绝缘子危害最大的故障当属芯棒“脆断”和内绝缘击穿，前者会造成导线落地，后者造成线路停电。其主要原因是芯棒表面硅橡胶防护层被破坏，使芯棒遭受大气的侵袭，在电场的作用下，芯棒与大气中水份产生电化学作用使芯棒腐蚀“脆断”，或芯棒、芯棒护套之间界面受潮，绝缘性能下降，在运行电压下击穿。因此复合绝缘子的密封性能直接关系到复合绝缘子的寿命和电网的安全。复合绝缘子最薄弱处为芯棒、金具与护套的三者结合部，即复合绝缘子的端部。 

复合绝缘子的界面特性虽然在一定程度上给其电气性能及机械性能带来一定的影响，但从总体运行经验及发展趋势来看，与瓷、玻璃绝缘子相比，其优越性是非常明显的。我们要正视客观存在的问题，全面分析所有界面的薄弱部位，把最危险的界面作为关注焦点，不断完善改进生产工艺，严把质量检验关，保证复合绝缘子的质量，为电网的安全运行创造条件。