導(dǎo)語：輸電線路絕緣子選型分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：輸電線路絕緣子的正確選擇和使用，可保證絕緣子的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而減少停電和線路的運(yùn)行維護(hù)。為此，對(duì)江蘇電網(wǎng)500kV輸電線路絕緣子的運(yùn)行情況及特點(diǎn)進(jìn)行了分析、介紹，提出了正確選擇和使用絕緣子的建議。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；高壓輸電線路；絕緣子；選型

Abstract：Thecorrectselectionandapplicationoftransmissionlineinsulatoraretheguaranteeforlinesoperationrelaibility.Forthis，thepracticaloperationsituationandthecharacterof500kVtransmissionlineinsulatorinJiangsupowernetworkareana_lysed，thesuggestionshowtoselectandusethelineinsulatorareproposed.

Keywords：powernetwork；high_voltagetransmissionline；insulator；typeselection

近幾年江蘇電網(wǎng)發(fā)展迅速，截至2001年底，全省投運(yùn)的500kV線路3174km、500kV變電站11座。線路使用的絕緣子種類繁多，目前輸電線路使用的絕緣子按型式主要分為盤式絕緣子和長棒型絕緣子。下面介紹這2種絕緣子的特點(diǎn)。

1盤式絕緣子的特點(diǎn)

盤式絕緣子按材質(zhì)可分為盤式瓷絕緣子和鋼化玻璃絕緣子。

1.1盤式瓷絕緣子

盤式瓷絕緣子是最早用在線路上的絕緣子，已有一百多年的歷史。它具有良好的絕緣性能、抗氣候變化的性能、耐熱性和組裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于各種電壓等級(jí)的線路。盤式瓷絕緣子是屬于可擊穿型的，它是采用水泥將物理、化學(xué)性能各異的瓷件與金屬件膠裝而構(gòu)成的，在長期經(jīng)受電場、機(jī)械負(fù)荷和大自然的陽光、風(fēng)、雨、雪、霧等的作用，會(huì)逐步劣化，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來威脅。特別是含有劣化絕緣子的絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)（由于雷擊或污閃等原因）時(shí)，可能會(huì)使劣化的絕緣子頭部瞬間發(fā)熱爆炸，造成導(dǎo)線落地的事故。華東電網(wǎng)在1996年底的大污閃事故中，500kV系統(tǒng)有11條線路因霧閃發(fā)生72次跳閘。其中，3條線路因零值絕緣子爆炸造成導(dǎo)線落地；2條線路多串絕緣子結(jié)構(gòu)中有1串因零值絕緣子爆炸斷串。

2000年9月22日，江蘇省220kV溧陽變電站220kV旁母、正母瓷瓶發(fā)生因大量低值絕緣子的存在而導(dǎo)致的掉串事故。所以劣化絕緣子的檢測工作非常重要，前系統(tǒng)停電是較難的，即使線路停電，也無足夠的時(shí)間和人力進(jìn)行全線絕緣子的檢測工作。因劣化絕緣子的安裝位置和分布區(qū)域的原因，向來是絕緣在線檢測的一個(gè)難點(diǎn)。目前常用短路叉法和火花間隙法檢測，這些方法易于檢測零值絕緣子，測試方法簡單，但準(zhǔn)確性較低，對(duì)低值絕緣子，特別是1串中存在多片低值的情況下，則很難作出正確的判斷。瓷絕緣子的老化率隨其運(yùn)行時(shí)間的延長而逐年上升。

1.2鋼化玻璃絕緣子

鋼化玻璃絕緣子具有較好的機(jī)電性能，其抗拉強(qiáng)度、耐電擊穿性能、耐振動(dòng)疲勞、耐電弧燒傷和耐冷熱沖擊性能等都優(yōu)于瓷絕緣子。且與瓷絕緣子不同，玻璃絕緣子具有零值自爆的絕緣自我淘汰能力，這樣就很容易被發(fā)現(xiàn)，無需對(duì)其進(jìn)行絕緣測試。自爆率通常在前3年較高，這與瓷絕緣子相反。數(shù)十年的運(yùn)行和試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，鋼化玻璃絕緣子具有長期穩(wěn)定的機(jī)電性能和較長的使用壽命。防污型玻璃絕緣子為取得較大的爬電距離，只有在傘裙下表面增加數(shù)個(gè)深棱來實(shí)現(xiàn)（由于工藝的原因，無法像瓷絕緣子通過雙傘或三傘增加爬距）。當(dāng)用于粉塵污染較嚴(yán)重的地區(qū)，因這種鐘罩深棱的傘型自潔能力差、清掃不便，下表面結(jié)垢嚴(yán)重，造成耐污閃能力大大降低。從江蘇電網(wǎng)運(yùn)行情況來看，鐘罩深棱型絕緣子（包括瓷的和玻璃的）不適合江蘇地區(qū)這種以粉塵污染為主、污染較重的地區(qū)使用，如果使用，應(yīng)充分考慮其爬電距離的有效利用系數(shù)。1999-2002年，江蘇省500kV線路污閃跳閘中，只有7%（一次跳閘）是瓷雙傘絕緣子，其余都是玻璃絕緣子。這里針對(duì)的是懸垂串絕緣子，全省尚未發(fā)生過耐張串絕緣子的污閃跳閘。

2長棒型絕緣子的特點(diǎn)

長棒型絕緣子按材質(zhì)可分為合成絕緣子和長棒瓷絕緣子。

2.1合成絕緣子

合成絕緣子具有質(zhì)量小、強(qiáng)度高、耐污性能好、維護(hù)工作量小等諸多優(yōu)點(diǎn)。硅橡膠合成絕緣子表面具有憎水性，且附著在傘裙表面的污染層也具有憎水性(即硅橡膠的憎水性遷移)，這大大提高了合成絕緣子的抗污能力。從國內(nèi)的使用情況來看，歷次的大面積污閃事故中，合成絕緣子都表現(xiàn)出優(yōu)異的抗污閃能力，在外絕緣水平偏低和污染較重的情況下，合成絕緣子是個(gè)較好的選擇對(duì)象。國外合成絕緣子的研制和掛網(wǎng)較早，使用范圍很廣泛，已取得成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。國內(nèi)合成絕緣子生產(chǎn)廠家經(jīng)過數(shù)代產(chǎn)品的改進(jìn)，生產(chǎn)技術(shù)水平大大提高，主絕緣成型技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。合成絕緣子端頭的連接型式是多種型式并存，但逐步趨向國際先進(jìn)的探傷監(jiān)控下的壓接式，其結(jié)構(gòu)簡單、美觀，產(chǎn)品質(zhì)量的人為分散性得到控制。合成絕緣子的長期機(jī)械可靠性主要依靠：芯棒的質(zhì)量和截面尺寸、金屬端部附件特性以及附件與芯棒的連接質(zhì)量。傘套為芯棒提供保護(hù)，并提供必要的爬電距離，要求它有長期的憎水性、較好的抗氣候變化的性能、較高的撕裂強(qiáng)度等，常采用一些試驗(yàn)(如5000h加速老化試驗(yàn))，可檢驗(yàn)傘套的長期性能。為改善端部電場分布，降低無線電干擾程度，提高電暈起始電壓等原因，500kV合成絕緣子兩端都裝有均壓環(huán)，但均壓環(huán)的存在降低了放電距離。

從合成絕緣子運(yùn)行中發(fā)生的事故、故障情況來看，大部分是雷擊閃絡(luò)，這可通過增加干弧距離來解決。其次是不明原因的閃絡(luò)，不明原因的閃絡(luò)是指閃絡(luò)發(fā)生在系統(tǒng)無任何過電壓的情況下，且發(fā)生閃絡(luò)后的絕緣子送到試驗(yàn)室檢驗(yàn)時(shí)，各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均合格。目前對(duì)不明原因的閃絡(luò)問題尚無統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，有的認(rèn)為是絕緣子由于污濕原因，其憎水性會(huì)暫時(shí)消失；也有的認(rèn)為是鳥糞引起的。從事故后果的嚴(yán)重性來看，最嚴(yán)重的是合成絕緣子的脆斷問題，從20世紀(jì)70年代開始，有些合成絕緣子就發(fā)生了脆斷事故。這種現(xiàn)象是由環(huán)氧樹脂玻璃纖維芯棒的玻璃纖維受酸性侵蝕引起的，一般在暴露于酸性環(huán)境中的玻璃纖維芯棒承受機(jī)械負(fù)載時(shí)發(fā)生的。華東電網(wǎng)在1998年發(fā)生了2例典型的500kV合成絕緣子脆斷事故。一起是1998年3月，上海500kV渡南5101線發(fā)現(xiàn)1支合成絕緣子折斷，該絕緣子是進(jìn)口產(chǎn)品，運(yùn)行時(shí)間僅4年多。該產(chǎn)品芯棒的硅橡膠護(hù)套厚度僅1.5mm（通常為3～5mm），引起折斷的原因是護(hù)套厚度太薄，在運(yùn)行中出現(xiàn)破損，水分滲入至芯棒，最終導(dǎo)致芯棒酸蝕脆斷。另一起是1998年8月，浙江500kV蘭窯5404線1支國產(chǎn)合成絕緣子發(fā)生斷裂，原因是該絕緣子金具端頭連接密封結(jié)構(gòu)為第一代型，密封層較薄，水氣沿著金具與護(hù)套間的縫隙滲入芯棒后，形成酸性環(huán)境，芯棒在此酸性環(huán)境和應(yīng)力的作用下發(fā)生脆斷。制造廠和運(yùn)行部門從多起脆斷事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中，已認(rèn)識(shí)到傘裙護(hù)套與金具之間可靠密封的重要性。

2.2長棒瓷絕緣子

一般情況下，長棒型瓷絕緣子串110kV為1節(jié)，220kV為2節(jié)，500kV為3節(jié)，每節(jié)都帶有均壓環(huán)和招弧角。絕緣體由氧化鋁高強(qiáng)度瓷制作。江蘇省1997年在500kV斗渡線無錫段率先采用了德國CERAM公司的瓷棒絕緣子，98串用在直線塔兩邊相。運(yùn)行一段時(shí)間后，測量所得鹽密較低。鹽密的測量結(jié)果見表1。

表1鹽密測量結(jié)果

絕緣子投運(yùn)時(shí)間測量時(shí)間測量部位鹽密

型式（mg/cm2）

瓷棒1997年12月1998年11月A相上串第2個(gè)傘0.0081

A相上串第8個(gè)傘0.0098

A相上串第16個(gè)傘0.0124

1999年11月C相下串第2個(gè)傘0.0061

C相下串第8個(gè)傘0.0065

C相下串第16個(gè)傘0.0069

2000年3月A相下串第2個(gè)傘0.0105

A相下串第8個(gè)傘0.0105

A相下串第16個(gè)傘0.0184

500kV瓷棒絕緣子由3節(jié)組成，每節(jié)之間均有均壓環(huán)和招弧角，與同樣棒型的合成絕緣子相比，在相同的結(jié)構(gòu)高度下，空氣間隙縮短。如某合成絕緣子供貨商提供的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)長度4450mm、干弧距離4135mm、負(fù)極性50%雷電沖擊閃絡(luò)電壓為2540kV；而某瓷棒絕緣子廠商提供產(chǎn)品的連接長度4452mm、干弧距離4030mm、負(fù)極性50%雷電沖擊閃絡(luò)電壓為1950kV。因此，要達(dá)到一般合成絕緣子所要求的雷電沖擊耐受電壓和操作沖擊耐受電壓，則瓷棒絕緣子的結(jié)構(gòu)高度將大于合成絕緣子的，這就要求桿塔尺寸應(yīng)選大一點(diǎn)，對(duì)于多雷區(qū)線路，作為懸垂串使用時(shí)，存在一定的局限性。

使用長棒瓷絕緣子時(shí)，需在運(yùn)輸和安裝過程中特別小心。瓷件大而笨，在運(yùn)輸和安裝時(shí)，有碰撞和損壞的危險(xiǎn)。另外，如果制造過程中內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)微的缺陷，在運(yùn)行中，熱-機(jī)械應(yīng)力的長期作用會(huì)降低絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度，且巡線時(shí)對(duì)長棒瓷絕緣子串的觀察和檢測還不能發(fā)現(xiàn)故障絕緣子，這樣會(huì)導(dǎo)致瓷件意外折斷和導(dǎo)線落地。

3對(duì)江蘇電網(wǎng)輸電線路絕緣子選型的建議

(1)懸垂串絕緣子應(yīng)選用防污型盤式瓷絕緣子或長棒型絕緣子。我國盤懸式瓷絕緣子的生產(chǎn)廠家多、產(chǎn)量大，但不同廠家的產(chǎn)品質(zhì)量差異很大。輸電線路的絕緣子選型時(shí)，應(yīng)對(duì)不同廠家生產(chǎn)的瓷絕緣子的運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查了解，選用高品質(zhì)的瓷絕緣子。同時(shí)，對(duì)運(yùn)行中的瓷絕緣子應(yīng)加強(qiáng)檢測，及時(shí)更換劣化絕緣子，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。除耐張串可選用普通型的外，傘型的應(yīng)選用雙傘或三傘，而鐘罩深棱型絕緣子不宜使用。

(2)瓷棒絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度直接與瓷件有關(guān)，由于運(yùn)輸、安裝過程中造成的損壞，或運(yùn)行中外界偶然的撞擊，或制造過程中形成的內(nèi)部缺陷（要求產(chǎn)品有嚴(yán)格的質(zhì)量檢查、優(yōu)良的制造工藝），可能會(huì)在運(yùn)行中意外折斷，所以瓷棒絕緣子應(yīng)選擇質(zhì)量好的產(chǎn)品，并加強(qiáng)檢驗(yàn)工作，小心運(yùn)輸、安裝。

(3)鋼化玻璃絕緣子具有零值自爆的優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)省大量的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。由于鐘罩深棱型絕緣子的固有缺陷以及江蘇省的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，這種型式的絕緣子不適合以粉塵污染為主、污染較重的地區(qū)使用，如果使用，應(yīng)充分考慮其爬電距離的有效利用系數(shù)。普通型的玻璃絕緣子可在耐張串使用。

(4)合成絕緣子具有維護(hù)工作量小、質(zhì)量小、耐污性能好等優(yōu)點(diǎn)，這是瓷、鋼化玻璃絕緣子不可相比的。目前在我國大氣污染嚴(yán)重、輸電線路外絕緣水平普遍偏低、塔頭尺寸也限制了調(diào)爬的選擇性的情況下，合成絕緣子應(yīng)是污染嚴(yán)重地區(qū)的選擇對(duì)象。但是，合成絕緣子運(yùn)行時(shí)間短，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)尚嫌不足。對(duì)500kV合成絕緣子應(yīng)慎重選擇制造廠家及技術(shù)參數(shù)，積極研究考核其各項(xiàng)性能、壽命的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法，對(duì)在線運(yùn)行的合成絕緣子應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。

(5)絕緣子爬電比距的配置應(yīng)符合本地區(qū)審定后最新版污區(qū)圖的要求，并應(yīng)參照J(rèn)B/T5895-91《污穢條件下絕緣子的使用導(dǎo)則》的要求，充分考慮其爬電距離的有效性和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，絕緣子的污閃放電特性與結(jié)構(gòu)造型及自然積污量有關(guān)。爬電距離有效利用系數(shù)應(yīng)反映放電發(fā)展時(shí)爬電距離長度利用的有效性，又能反映絕緣子在運(yùn)行條件下的積污性能。因此，在相同條件下和在相同的積污時(shí)間內(nèi)，爬電距離有效利用系數(shù)應(yīng)由被試絕緣子與基準(zhǔn)絕緣子的污閃電壓梯度相比較來確定，在絕緣子選型時(shí)應(yīng)充分考慮。

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