李相國，何蒼貴，單成友

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

對線路絕緣子運行性能及分析的探討

李相國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行性能及特點，深入探討了鳥害、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，圍繞絕緣子運行性能的影響展開研究，探討了線路絕緣子運行過程中所存在的一些問題及其相應(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)歷了長久的運行過程之后，配電線路的絕緣子會遭受到溫差、污穢、雷擊、高溫、冰雪、鳥害等各方面環(huán)境因素的影響，不僅如此，絕緣子還會受到電氣方面的工頻電弧電流、雷電沖擊電流、強(qiáng)電場等方面的共同作用，另外其機(jī)械方面需要承擔(dān)長期運行所造成的導(dǎo)線舞動、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)問題，應(yīng)當(dāng)在易遭受雷電襲擊地點和雷電活動地區(qū)合理增長絕緣子長度，從而增長放電距離，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。因為空氣屬于可恢復(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)的電場越均勻，同時雷擊放電水平顯著升高。

二、針對絕緣子污閃及憎水性問題的分析

在線路的運行過程中，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優(yōu)勢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)。通過電壓的持續(xù)作用下，不同于玻璃及瓷絕緣子會形成強(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較小，所以在同一污穢條件下，合成絕緣子的表層電阻相對于玻璃和瓷絕緣子要更大，如此其污閃電壓相對玻璃和瓷絕緣子也會相對較高。

三、針對絕緣子的劣化及檢測問題的分析

玻璃絕緣子一般具有零值自爆的特點，究其原因主要為：①絕緣子在運行過程中，它的表面積污層在受潮后會出現(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。由此可見在污穢較嚴(yán)重環(huán)境下運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，則會造成部分產(chǎn)品在制成一段時間后發(fā)生自爆；倘若集中分布在外壓縮層中，則導(dǎo)致在線路中運行一段時間后，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，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)相對較大，運行過程中瓷件會承受較大的剪應(yīng)力和壓力，致使開裂，并且瓷件還存在膨脹系數(shù)大、剝沙、剝釉等一系列問題，通過外力作用會形成有害應(yīng)力從而引起裂紋擴(kuò)展。對于瓷絕緣子而言，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登桿進(jìn)行逐片檢測，這樣一來在很大程度上增加了成本，并且其檢測準(zhǔn)確率會受到作業(yè)人員的經(jīng)驗、大氣濕度、人工調(diào)整火花間隙距離等因素的影響，即便每年對其進(jìn)行定期檢測，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)缺陷時其傘裙自爆，只要保持定期實施巡檢，就能及時發(fā)現(xiàn)問題并予以更換。

四、針對機(jī)械強(qiáng)度問題的分析

在線路運行過程中，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；檢測絕緣子運行的重要指標(biāo)即機(jī)電破壞負(fù)荷試驗。針對線路運行年限不同的玻璃絕緣子、瓷絕緣子實施機(jī)電性能對比試驗，通過分析實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分瓷絕緣子在運行十五至二十五年之后，該瓷絕緣子的不合格率會隨著時間的推移而相對增加；而針對玻璃絕緣子而言其分散性與穩(wěn)定性要高于瓷絕緣子。通過玻璃絕緣子和瓷絕緣子高頻震動疲勞試驗證明，進(jìn)行試驗后玻璃絕緣子的機(jī)電強(qiáng)度并無較大變化，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)這種情況主要是因為：①因為瓷質(zhì)燒結(jié)體屬于不均勻材料，同時經(jīng)過長期的運行受到各種機(jī)械振動力和沖擊力的作用，會對瓷體造成損傷因而導(dǎo)致其機(jī)械性能下降；②由于國內(nèi)生產(chǎn)瓷絕緣子廠家較多且生產(chǎn)質(zhì)量參差不齊，無法有效控制制造工藝與材質(zhì)，造成質(zhì)量分散性大。

通過合成絕緣子運行若干年強(qiáng)度試驗發(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；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

合成絕緣子、瓷、玻璃在制造工藝、材料、設(shè)計結(jié)構(gòu)等各個方面存在不同程度的差異性，并且其運行性能方面也不盡相同。通過長期的運行過程，因為受到來自內(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行的各種問題，而圍繞這些問題展開深入的分析和探討，能夠有效完善及提升絕緣子的運行性能，并進(jìn)一步加強(qiáng)線路安全水平。同時，我們更應(yīng)該在生產(chǎn)實踐中，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[J].中國科技博覽,2010,(36):158-158.

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