對(duì)線路絕緣子運(yùn)行性能及分析的探討

李相國(guó)，何蒼貴，單成友

1、3國(guó)網(wǎng)黑龍江黑河供電公司；2國(guó)網(wǎng)黑龍江技能培訓(xùn)中心牡丹江分部

對(duì)線路絕緣子運(yùn)行性能及分析的探討

李相國(guó)1，何蒼貴2，單成友3

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本文論述了配電線路瓷、玻璃及合成絕緣子的運(yùn)行性能及特點(diǎn)，深入探討了鳥(niǎo)害、污穢以及雷電等一系列外在要素，以及材料、工藝、結(jié)構(gòu)等一系列內(nèi)在要素，圍繞絕緣子運(yùn)行性能的影響展開(kāi)研究，探討了線路絕緣子運(yùn)行過(guò)程中所存在的一些問(wèn)題及其相應(yīng)的解決途徑。

玻璃絕緣子；合成絕緣子；瓷絕緣子；配電線路性能

在經(jīng)歷了長(zhǎng)久的運(yùn)行過(guò)程之后，配電線路的絕緣子會(huì)遭受到溫差、污穢、雷擊、高溫、冰雪、鳥(niǎo)害等各方面環(huán)境因素的影響，不僅如此，絕緣子還會(huì)受到電氣方面的工頻電弧電流、雷電沖擊電流、強(qiáng)電場(chǎng)等方面的共同作用，另外其機(jī)械方面需要承擔(dān)長(zhǎng)期運(yùn)行所造成的導(dǎo)線舞動(dòng)、工作荷載等方面的機(jī)械力作用。

一、關(guān)于電網(wǎng)的雷擊閃絡(luò)問(wèn)題分析

目前，絕緣子的類型繁多，其絕緣材料，主要有玻璃、瓷以及合成絕緣子，這三種不同的絕緣材料決定了絕緣子線路的不同性能。由玻璃以及瓷構(gòu)成的絕緣子線路，其所產(chǎn)生的雷擊故障率大約占總體故障率的50%，而合成絕緣子發(fā)生雷擊故障率大約占故障總數(shù)量的55%。從總體考慮絕緣子與耐雷水平的保護(hù)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)在易遭受雷電襲擊地點(diǎn)和雷電活動(dòng)地區(qū)合理增長(zhǎng)絕緣子長(zhǎng)度，從而增長(zhǎng)放電距離，有效避免均壓環(huán)間氣隙發(fā)生減小情況。為了提高絕緣子線路的耐雷水平選用均壓環(huán)可以起到均勻分布絕緣子串的作用，不但能夠有效緩解局部高壓強(qiáng)，避免局部放電而引起絕緣子老化，還能夠使處于同一放電距離下由于電場(chǎng)均勻而導(dǎo)致放電電壓提升，最終造成雷擊閃絡(luò)電壓的提高。因?yàn)榭諝鈱儆诳苫謴?fù)性絕緣，其幾乎不可能擊穿絕緣子內(nèi)部，這使得在一般情況下使用合成絕緣子可以起到重合雷擊閃絡(luò)的作用。而瓷絕緣子在處于雷擊放電情況下就有可能會(huì)發(fā)生內(nèi)擊穿現(xiàn)象，更甚至?xí)艿綇?qiáng)大工頻電弧電流的影響而引發(fā)掉串和爆炸。合成絕緣子的防雷性與其電極形狀和兩端間隙距離有關(guān)，間隙距離越大，則相應(yīng)的電場(chǎng)越均勻，同時(shí)雷擊放電水平顯著升高。

二、針對(duì)絕緣子污閃及憎水性問(wèn)題的分析

在線路的運(yùn)行過(guò)程中，由于受環(huán)境條件的影響，絕緣子通常容易產(chǎn)生污穢最終形成污閃。在相同的污穢和爬距條件下，合成絕緣子的防污閃能力以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)超出玻璃絕緣子及瓷絕緣子。究其原因主要是：①合成絕緣子下表面為傘裙形狀和結(jié)構(gòu)，而玻璃和瓷絕緣子下表面呈傘棱式結(jié)構(gòu)，傘裙形狀和結(jié)構(gòu)相比傘棱式結(jié)構(gòu)不利于污穢的積累和吸附，這樣便可省略積污清掃的步驟，更加有利于線路的運(yùn)行和維護(hù)；②硅橡膠傘裙表面具有較好的憎水性，可遷移，是低能面，能夠使污穢層具有一定憎水性，污層表面的水分難以形成連續(xù)水膜僅呈小水珠形式出現(xiàn)。通過(guò)電壓的持續(xù)作用下，不同于玻璃及瓷絕緣子會(huì)形成強(qiáng)烈而集中的電弧，不容易在表層形成較為集中的放電通道，因而具有相當(dāng)高的污閃電壓。③由于合成絕緣子的桿徑相對(duì)較小，所以在同一污穢條件下，合成絕緣子的表層電阻相對(duì)于玻璃和瓷絕緣子要更大，如此其污閃電壓相對(duì)玻璃和瓷絕緣子也會(huì)相對(duì)較高。

三、針對(duì)絕緣子的劣化及檢測(cè)問(wèn)題的分析

玻璃絕緣子一般具有零值自爆的特點(diǎn)，究其原因主要為：①絕緣子在運(yùn)行過(guò)程中，它的表面積污層在受潮后會(huì)出現(xiàn)局部放電的情況，從而引起持續(xù)發(fā)熱并玻璃的絕緣性能。最終致使其零值自爆。由此可見(jiàn)在污穢較嚴(yán)重環(huán)境下運(yùn)行的玻璃絕緣子更容易發(fā)生零值自爆。②由于玻璃中含有結(jié)瘤和雜質(zhì)，如果集中分布在內(nèi)張力層，則會(huì)造成部分產(chǎn)品在制成一段時(shí)間后發(fā)生自爆；倘若集中分布在外壓縮層中，則導(dǎo)致在線路中運(yùn)行一段時(shí)間后，一旦發(fā)生機(jī)電負(fù)荷作用以及遭遇強(qiáng)烈冷熱溫差時(shí)，將可能發(fā)生玻璃絕緣件自爆現(xiàn)象。

與水泥粘合劑、鋼帽相比，絕緣子瓷件的溫度膨脹系數(shù)相對(duì)較大，運(yùn)行過(guò)程中瓷件會(huì)承受較大的剪應(yīng)力和壓力，致使開(kāi)裂，并且瓷件還存在膨脹系數(shù)大、剝沙、剝釉等一系列問(wèn)題，通過(guò)外力作用會(huì)形成有害應(yīng)力從而引起裂紋擴(kuò)展。對(duì)于瓷絕緣子而言，其劣化集中表現(xiàn)為頭部隱形的“低值”和“零值”，低值或零值瓷絕緣子必須通過(guò)登桿進(jìn)行逐片檢測(cè)，這樣一來(lái)在很大程度上增加了成本，并且其檢測(cè)準(zhǔn)確率會(huì)受到作業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)、大氣濕度、人工調(diào)整火花間隙距離等因素的影響，即便每年對(duì)其進(jìn)行定期檢測(cè)，也存在大量的漏檢，在很大程度上降低了線路的絕緣水平。一旦玻璃絕緣子出現(xiàn)缺陷時(shí)其傘裙自爆，只要保持定期實(shí)施巡檢，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并予以更換。

四、針對(duì)機(jī)械強(qiáng)度問(wèn)題的分析

在線路運(yùn)行過(guò)程中，由于受外界的影響，絕緣子、導(dǎo)線及桿塔都需要一定的穩(wěn)定性；檢測(cè)絕緣子運(yùn)行的重要指標(biāo)即機(jī)電破壞負(fù)荷試驗(yàn)。針對(duì)線路運(yùn)行年限不同的玻璃絕緣子、瓷絕緣子實(shí)施機(jī)電性能對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分瓷絕緣子在運(yùn)行十五至二十五年之后，該瓷絕緣子的不合格率會(huì)隨著時(shí)間的推移而相對(duì)增加；而針對(duì)玻璃絕緣子而言其分散性與穩(wěn)定性要高于瓷絕緣子。通過(guò)玻璃絕緣子和瓷絕緣子高頻震動(dòng)疲勞試驗(yàn)證明，進(jìn)行試驗(yàn)后玻璃絕緣子的機(jī)電強(qiáng)度并無(wú)較大變化，然而瓷絕緣子的機(jī)電強(qiáng)度發(fā)生了較大程度的下降。出現(xiàn)這種情況主要是因?yàn)椋孩僖驗(yàn)榇少|(zhì)燒結(jié)體屬于不均勻材料，同時(shí)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行受到各種機(jī)械振動(dòng)力和沖擊力的作用，會(huì)對(duì)瓷體造成損傷因而導(dǎo)致其機(jī)械性能下降；②由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)瓷絕緣子廠家較多且生產(chǎn)質(zhì)量參差不齊，無(wú)法有效控制制造工藝與材質(zhì)，造成質(zhì)量分散性大。

通過(guò)合成絕緣子運(yùn)行若干年強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其機(jī)械強(qiáng)度下降。主要表現(xiàn)為芯棒從端部金具中脫出，出現(xiàn)斷裂、芯棒在額定機(jī)械負(fù)荷下出現(xiàn)滑移。出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因主要包括：①芯棒材料和蠕變特性發(fā)生老化；②端部聯(lián)結(jié)工藝與結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題。

有效防止合成絕緣子發(fā)生脆斷的具體措施：①科學(xué)分布端部電場(chǎng)；②優(yōu)化端頭密封質(zhì)量，防止出現(xiàn)縫隙；③采取有效措施防止硅橡膠護(hù)套出現(xiàn)表面損傷和局部缺陷。

結(jié)束語(yǔ)

合成絕緣子、瓷、玻璃在制造工藝、材料、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等各個(gè)方面存在不同程度的差異性，并且其運(yùn)行性能方面也不盡相同。通過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程，因?yàn)槭艿絹?lái)自內(nèi)在和外在等各方面因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)一系列阻礙線路安全運(yùn)行的各種問(wèn)題，而圍繞這些問(wèn)題展開(kāi)深入的分析和探討，能夠有效完善及提升絕緣子的運(yùn)行性能，并進(jìn)一步加強(qiáng)線路安全水平。同時(shí)，我們更應(yīng)該在生產(chǎn)實(shí)踐中，多探索、多研究；既要考慮絕緣子材料的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，又要考慮它的生產(chǎn)制造過(guò)程和工藝質(zhì)量，去探索出一條更新的思路。

[1]邱志斌,黃剛,黃霞等.三種線路絕緣子的性能分析及其發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)科技博覽,2010,(36):158-158.

[2]許喆.復(fù)合絕緣子的長(zhǎng)期運(yùn)行性能試驗(yàn)研究[D].山東大學(xué), 2009.