特高压电网绝缘子可承受百万伏高压和50吨拉力
用劣质黏土做出“瓷器活儿”
已经在国家电网中服役的瓷绝缘子
绝缘子绝缘性高压测试场
当下，我国纵横绵延的超高压、特高压电网已经成为经济社会快速发展的显著标志，线塔、线架和线网密布的景象颇为壮观，然而不为人所知的是，成就一道道电力“长城”的要素中，有一个小东西至关重要而又往往被人忽视，它就是绝缘子。
日前，全球首条瓷绝缘子自动化生产线在内蒙古精诚绝缘子有限公司的厂区内正式启动调试。
“没有绝缘子就没有高压电网”，公司董事长、精诚瓷绝缘子技术研发带头人张耀辰在接受科技日报记者采访时说：“作为一种重十几公斤到几十公斤的瓷瓶，绝缘子的外表实在不起眼，但是它蕴含的技术却极其丰富。”
每款特高压绝缘子要服役50年
作为变电站和高压输电线路基础设施的重要组成部分，绝缘子承担着绝缘、支撑、机械连接三大任务。“在超、特高压的传输线路中，电压最高可超过100万伏，两个塔架之间的输电线缆直径超过15厘米，可产生50多吨的拉力，而这些高压和强拉力，首先要由绝缘子来承担。”张耀辰介绍说。
在精诚绝缘子的生产车间内记者看到，高压瓷绝缘子的生产过程工序繁多、十分复杂，公司高级工程师包永跃告诉记者：“目前，国内和世界上高压电网使用的绝缘子主要是基于玻璃、瓷、复合材料3种材料制成。3种材料的产品三分天下，而作为相对传统、使用时间最长的瓷绝缘子，技术创新的要求相对更大、空间相对更广。”
在已经平稳运行的国内多条特高压输电线路中，精诚绝缘子的产品占据着半壁江山，张耀辰指着实景图片介绍说，由于特高压线路的特殊性，绝缘子一旦开始履行使命，就基本无法进行更换，因此，除了承受强力和高压，绝缘子还要有自我防尘、适应各类恶劣自然气候条件的性能，至少要连续工作50年。
“这一系列近乎苛刻的要求，使得特高压绝缘子产品与普通绝缘产品具有质的区别，特高压绝缘子不是一件产品，而是一个具有完整机械结构的系统，它与我们小时候在电线杆下捡到的小白瓷瓶，是两个概念。”包永跃告诉记者。
据绝缘子行业内部的统计资料显示，国内有超过200家的线路绝缘子制造企业，其中具有一定生产规模的企业约有40家。但是经过特高压电网这一高门槛“考核”之后，全球能够为其提供产品的企业只有日本NGK和国内包括精诚绝缘子在内的3家企业。
“绝密配方”让劣质黏土顶住百万伏特
瓷绝缘子从选料到出厂，需要经过原料检验、配料、球磨、过筛除铁、制浆、造粒、制坯、上釉、烧成、磁检、切割研磨等工序。针对我国特高压电网的使用要求，承受百万伏高压和数十吨拉力是绝缘子产品的核心性能，也是精诚绝缘子主要的技术研发和投入方向。
改变原料的成分含量和属性、提升产品的密实度，是核心中的核心。“传统观念看来，作为陶瓷生产原料的黏土成分越纯、粘度越高，产品质量越好，但是我们的技术团队并不这么认为。伴生黏土来源广，成本极低而且环保，以此为原料，可以事半功倍，但实现这一目标，颗粒分析技术是关键。”包永跃说。
针对随处可以采选的伴生黏土，张耀辰带领团队进行了细致深入的颗粒分析。经历数百次的成分分析和配方实验，凭借对黏土旋流器的创新运用，团队最终将伴生非优质黏土占产品原料的比例确定在60%，并拥有了自主知识产权的原料配方。
“配方的颗粒分析结论就是我们的核心技术，这一技术解决了两个行业内一直无法解决的问题，一是变废为宝，将随处可见的伴生黏土作为产品原料，从根本上降低了我们的生产成本；二是一并解决了劣质黏土作为产品主要原料存在的和可能存在的一切不稳定性。换句话说，我们的核心技术，可以用劣质黏土做出比优质黏土密实度更高的产品，在行业内，这是一次技术革命。”
16吨、21吨、24吨、42吨……与原料配方不断改进同步发生变化的，是精诚绝缘子的产品性能，目前，企业生产的最新产品已经应用于国家电网藏中联网工程、吉昌至古泉特高压直流输电工程等重要工程，机电拉伸性能达到550KN(拉力超过55吨)，绝缘性能可在极端恶劣的气候环境下轻松满足百万伏高压需求。
技术创新实现自动化生产
电工陶瓷行业一直属于典型的劳动密集型行业，复杂的工序、繁琐的流程，使得瓷绝缘子的生产制造离不开大量的手工操作，实现自动化生产，是世界瓷绝缘子行业梦寐以求的一个目标。“难，非常难。”张耀辰坦言，“行业特性决定了这个目标的实现注定充满坎坷，但是我们一直在坚持技术集成创新，我们坚信，手上有技术，一切皆有可能。”
张耀辰说，之所以说瓷绝缘子产品是复杂的装备制造，是因为其核心技术不仅仅是原料配方，而是一个技术集成。近十年来，精诚绝缘子一直致力于这套技术集成的研发，全球首条自动化生产线在这里诞生，得益于此。
原料制备水化处理工艺，实现了水循环利用的同时，改变了生产流程；窑炉余热利用技术创新，实现了生产线零排放，将烘干工序与烧制工序融为一体。液态水泥助磨剂制备、无线智能零值在线自检、简易回旋式筛分器、智能型换热器、自动修坯机……短短几年内，20项核心技术创新先后大功告成。
自动化生产车间运行在即，记者看到，从配料、制作、上釉、烤制、检测，再到最后的包装，基本都实现了自动化。“我们根据这一整套核心技术，最终创新出这条生产线的灵魂――瓷绝缘子辊道窑。”包永跃说。
辊道窑其实并不是窑炉，而是一条生产线，由转动的辊子作为陶瓷坯体运载工具，表面看来，与传送带较为相似，但是功能却极为强大，在辊子的转动使陶瓷从窑头传送到窑尾的过程中，就可以全自动完成烧制到检测包装。
这条全自动化瓷绝缘体流水生产线，是集无机矿物质粉体破碎分选技术、电子称量配料技术、辊道窑炉自动烧成技术等多项技术集成创新的高等级瓷绝缘子自动化生产线，可实现从原料输入到成品检验输出连续化生产。
