盧曉光++張同亮++杜文文

[摘 ?要]近年來，隨著復合絕緣子在高壓輸電線路中的普遍應用，曾發(fā)生過多次因為復合絕緣子異常發(fā)熱導致的貫穿性、芯棒脆斷等一些安全事故。借助紅外熱像法對復合絕緣子中存在的模擬與實際缺陷進行拍攝熱像圖，進而分析復合絕緣子進行發(fā)熱的機理。通過研究復合絕緣子進行發(fā)熱的機理，得出局部放電、絕緣護套老化以及水份介質損耗這三個方面就是導致復合絕緣子能夠發(fā)熱的主要原因。文章著重從這三個方面進行分析復合絕緣子的發(fā)熱機理。

[關鍵詞]高壓輸電線路 ?復合絕緣子 ?發(fā)熱機理

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0143-01

復合絕緣子在運行中，發(fā)生絕緣變化時通常與發(fā)熱情況有關。而局部放電、電阻損耗以及介質損耗都將可能導致絕緣子局部產生溫度升高的情況。按照發(fā)熱的程度，了解絕緣子結構中存在的放電缺陷以及內部破損等問題，但是，如果其發(fā)熱的程度非常的小，不使用相應的儀器設備是不會發(fā)現(xiàn)的。所以，通常均會采用紅外熱像法進行相應的發(fā)熱檢測。利用這樣的方法不需要操作人員直接接觸絕緣子，可以利用紅外成像儀對絕緣子的溫度情況進行拍攝，操作不僅非常簡單，還具有非常高的安全性。

1 絕緣子選型分析和優(yōu)化使用

1.1 復合絕緣子使用分析。根據(jù)復合絕緣子良好的防污性能，一般使用在重污區(qū)，且需配置均壓環(huán)，許多規(guī)程所要求的“110kV 及以下電壓等級復合絕緣子僅可在 高壓端安裝一個均壓環(huán)，220kV 及以上電壓等級在高壓端和接地端各安裝一個均壓環(huán)”。其實，忽略了均壓環(huán)的真正作用是保護絕緣子硅橡膠表面和金具端部。若只在高壓端安裝均壓環(huán)，顯然不能將電弧由絕緣子表面引開，也不能保護低壓端部。這樣，既起不到保護作用，又減少了干弧距離，降低了耐雷水平。因此，110kV 及以上線路使用復合絕緣子時，建議兩端都安裝均壓環(huán)，特別是多雷區(qū)。因此，只要是復合絕緣子，須在兩端安裝均壓環(huán)，對于雷擊頻繁區(qū)，應考慮適當加長絕緣子的結構長度。

1.2 玻璃鋼絕緣子使用分析。玻璃鋼絕緣子有以下特點：一是“自爆”。玻璃鋼絕緣子出現(xiàn)零值會自爆，稱為“零值自爆”。利用這特點， 可以免去測零工作。二是玻璃鋼絕緣子不易發(fā)生鐵帽的炸裂。因而就不易因鐵帽炸裂而引起的掉線事故。根據(jù)歷次絕緣子事故統(tǒng)計，絕緣子掉串大多數(shù)是發(fā)生在瓷質絕緣子上。因此，出現(xiàn)零值后玻璃鋼絕緣子的自爆成了防止鐵帽炸裂的保護屏。

1.3 瓷絕緣子使用分析。瓷質絕緣子在運行后會隨著時間的增長絕緣性能下降或散失機械支撐能力，從而零值或低值絕緣子不斷產生，這種成為絕緣子的老化或劣化。瓷質絕緣子使用最大的弱點就是發(fā)生掉串 事故，但其不會自爆的特點可用在變電站。

2 局部放電

從理論上來說，由于絕緣護套或者芯棒的破損，滲入一定量的水分，在化學與電場的共同作用下將芯棒腐蝕，最后造成芯棒的斷裂。在水份進行腐蝕的過程中，破損的地方通常都會具有一定的場強，進而導致局部放電。在電壓正常運行的狀態(tài)下，絕緣子的材料不會出現(xiàn)局部放電的情況;如果在絕緣子的表面上存在一些污漬或者周圍環(huán)境以及天氣狀況不良的時候，就有可能出現(xiàn)局部放電的情況，但是這樣的放電方式所產生的熱量非常容易分散，不會進行積累。只有由于材料內部缺陷而出現(xiàn)的局部放電才有可能積累熱量，致使材料的溫度不斷升高。

3 絕緣護套老化

通常情況下，復合絕緣子的絕緣電阻都是比較大的，因此其流過的相應電流均是微安級的。如果某處的電阻減小到一定的范圍，就會導致其流過的電流增大，進而出現(xiàn)電阻損耗的情況，引起局部發(fā)熱。電流流過的時候就會產生焦耳熱，提高絕緣子的表面溫度。局部發(fā)熱的情況也是需要適當?shù)碾娮柚担^大或者過小都不會發(fā)生這樣的情況。針對這樣的情況，對相應的實際缺陷進行分析、檢測、研究，以佛山供電局鐵塔B相絕緣子為例進行深入的研究。在鐵塔的底部有很多的毛刺，電壓正常運行的時候，會有電暈放電現(xiàn)象的出現(xiàn)，在第一傘群下部分的護套經(jīng)常會因為受到長時間的電暈腐蝕而發(fā)生嚴重的老化現(xiàn)象，相應的絕緣電阻就會減小至每厘米500兆歐，正常情況下電阻的阻值一定會保持每厘米2500兆歐以上，通過檢測觀察可以發(fā)現(xiàn)，老化部分的溫度有明顯升高的現(xiàn)象。除此之外，還可以使用DL-1型在線檢測儀測試絕緣子周圍的電場強度，在施加高壓的地方有明顯的電場場強下降的情況，這時將電壓減小至60千伏，絕緣子不會再出現(xiàn)電暈的情況，相應的場強也在高壓端降了下來。與此同時，為了證明這種發(fā)熱情況是由護套老化引起的，而不是芯棒破損引起的，可以去除部分護套，在進行加壓處理，之后拍攝熱像圖以及繪制相應的場強曲線。通過觀察可以看出，第一傘群的下部沒有明顯的發(fā)熱情況，場強的分布情況也恢復了正常;但是在高壓金具的端頭出現(xiàn)了異常發(fā)熱現(xiàn)象，即使降壓排暈也會繼續(xù)發(fā)熱，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因不是非常明朗。上述檢測結論說明，只有具備適當?shù)碾娮柚挡趴梢灾率咕植堪l(fā)熱，并且是在電阻值減小的地方出現(xiàn)發(fā)熱情況。

4 水份介質損耗

水是具有非常強極性的物質，并且還具備非常高的介電系數(shù)，當將其放置在交變電場中的時候，相應的水分子就會隨著電場轉變的方向進行不斷的變化，也就是反復極化現(xiàn)象。在水分子的不斷轉向中就會發(fā)生互相的摩擦與碰撞，進而損耗部分產生的能量，將其轉化為熱量，致使水份的溫度不斷升高。所以，在破損縫隙中存在的水份能夠在電場的作用下出現(xiàn)介電損耗，進一步導致出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。為了證明這個觀點，可以在加壓的三號絕緣子上注入少量的水，通過觀察可以看出注水的部分有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象;為了進一步說明水份的作用，注入大量的水，通過觀察可以發(fā)現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象更加明顯。這些可以充分說明在不同時間檢測絕緣子的發(fā)熱程度不同的原因。同時，如果水份蒸發(fā)掉了其相應的溫度也就降低了。其相應的試驗就是在三號絕緣子的護套上進行打孔注水，之后再進行加壓處理，通過觀察可以看出打孔注水部分的溫度要比其他地方的溫度低，由此可以看出，水份引起的發(fā)熱情況，在某種程度上需要限制水份的蒸發(fā)。

5 結語

綜上所述，當絕緣子內部發(fā)生局部放電的時候，就導致絕緣子的溫度升高，進而發(fā)熱。如果高壓端的絕緣材料出現(xiàn)導通性的缺陷，那么就會非常容易導致出現(xiàn)局部放電的情況，要是沒有與其金具進行連接或者在中部出現(xiàn)絕緣現(xiàn)象就不會發(fā)生局部放電的情況，也就不會發(fā)熱。相應的水份介質損耗也會導致絕緣子的溫度升高，并且還可能進行蒸發(fā)散熱。所以水份因素對于絕緣子發(fā)熱的影響是非常復雜，水份滲入的越多，其發(fā)熱的情況就越加嚴重。除此之外，絕緣護套老化之后，就會引起絕緣電阻的減小，進而出現(xiàn)電阻損耗發(fā)熱的情況。所以，為了確保輸電線路的安全可靠性，一定要對其復合絕緣子發(fā)熱的機理進行深入的研究。

參考文獻

[1]滕國利，徐利賢，張海安.正負500kV耐張復合絕緣子掛網(wǎng)運行經(jīng)驗分析[J].高電壓技術，2005，（4）.

[2]司馬文霞，楊慶，孫才新，等.基于有限元和神經(jīng)網(wǎng)絡方法對超高壓合成絕緣子均壓壞結構優(yōu)化的研究[J].中國電機工程學報，2005，（17）.