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绝缘子作为电力运输线路上的主要支撑构件,起着支撑导线、增加爬电距离及防止电流回地等作用。它的性能和质量对于电网的稳定运行有着相当重要的影响。常见绝缘子包括陶瓷绝缘子,复合绝缘子和玻璃绝缘子三种。其中,玻璃绝缘子具有电压分布均匀、零值自破、易检验、使用寿命长等特点,在高压、超高压、特高压输电线路领域已成为首选。玻璃配方是决定绝缘子性能的关键。本文针对大吨位玻璃绝缘子对高性能玻璃材料的需求,以传统钠钙硅玻璃配方为基础,优化其基本配比,并进行掺杂改性,提高玻璃机械和电气性能。系统研究了基础组分、五氧二化铌与稀土掺杂对玻璃结构、机械性能和电气性能的影响,优化适合于大吨位玻璃绝缘子用钠钙硅玻璃配方。(1)研究K/Na比,CaO, Al2O3含量对玻璃结构性能的影响。K/Na含量比增大时,抗弯强度出现极大值,介电损耗减小,介电常数、体积电阻率、热膨胀系数增大。CaO的加入,可以修复玻璃中的网络断键,使其网络结构更加完整。随着CaO含量增大,其抗弯强度、体积电阻率出现极大值,介电损耗出现极小值,介电常数、热膨胀系数增大。A1203含量增大时,热膨胀系数和介电损耗和介电常数增大,体积电阻率降低。当A1203较小时,以[A104]形式存在,修复玻璃中的非桥氧,提高了玻璃的抗弯强度；当A1203过量时,以[A106]形式存在,破坏了玻璃的网络结构,降低了玻璃的抗弯强度。(2)使用Nb205对钠钙硅玻璃进行掺杂改性。Nb205能够对原有的玻璃结构起到修复作用,Nb-O-Si及Nb=O键具有更高的键强,使玻璃的网络结构更加稳定、紧密,从而可显著提高机械强度,并降低介质损耗。结果表明,当Nb205添加量达到3wt.%时具有最佳综合性能：抗弯强度117MPa,相对介电常数8.41,介电损耗为1.25×10-3。(3)研究了稀土元素La、Y对钠钙硅玻璃性能的影响。研究表明,随着La2O3、Y2O3含量的增加导致其热膨胀系数增加,抗弯强度与介电性能都降低。然而玻璃的介电常数得到明显上升。故稀土元素的掺杂降低了绝缘子玻璃的综合性能,但少量加入能有效调整玻璃材料的介电常数。