甄威揚(yáng)

摘要：110kV避雷器底座絕緣子受損問題是當(dāng)前絕緣子面臨的一大問題，會(huì)影響絕緣子功能的發(fā)揮，分析絕緣子受損成因，并采取方法來(lái)控制受損問題至關(guān)重要。文章分析了110kV避雷器底座絕緣子損壞的成因，并提出了控制損耗率的方法。

關(guān)鍵詞：110kV避雷器底座絕緣子；損耗率；控制方法；損壞成因；風(fēng)力；強(qiáng)震力 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM216 文章編號(hào)：1009-2374（2017）04-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.015

絕緣子實(shí)際運(yùn)行中會(huì)受到來(lái)自于內(nèi)部、外部多重因素的干擾，其中外力因素，例如風(fēng)力、震動(dòng)力等為主要因素，要深入分析從中總結(jié)出絕緣子受損的原因，從而針對(duì)性地采取措施保護(hù)絕緣子安全。

1 110kV避雷器底座絕緣子損壞成因

避雷器與其絕緣子無(wú)論在尺寸、種類方面都不成比例，絕緣子體積過小，經(jīng)不住外界各種破壞力影響，例如強(qiáng)風(fēng)、高溫差、地震等都可能導(dǎo)致原本脆弱的絕緣子受損。避雷器底部裝設(shè)絕緣子，絕緣子受損時(shí)需要必要的受力分析，設(shè)：避雷器m為200kg，底座絕緣子的截面大小與壓力分別為S和F，一般來(lái)說(shuō)單個(gè)絕緣子壓力F=。本110kV避雷器底座絕緣子，經(jīng)過測(cè)量得出以下一系列參數(shù)：R=5cm，r=2.5cm，則得出絕緣子的面積S，對(duì)應(yīng)得出絕緣子的壓強(qiáng)：P=，從而得出受損原因，通常集中于以下方面：

1.1 風(fēng)力的破壞

臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)域，絕緣子容易遭受狂風(fēng)的干擾，產(chǎn)生巨大的震動(dòng)，從而帶來(lái)?yè)p壞性威脅，絕緣子的受力分析如圖1所示：

上圖中f代表普通的風(fēng)力作用，F(xiàn)2則代表來(lái)自于地平面的風(fēng)對(duì)絕緣隱蔽部位的作用力。

參照受力分析與三角形內(nèi)部邊長(zhǎng)、角度等的大小、關(guān)系等，能夠得出以下公式：

F2=，F(xiàn)2>F1

需要特別關(guān)注的是，強(qiáng)風(fēng)作用下避雷器將發(fā)生傾倒，絕緣子同避雷器之間屬于鋼質(zhì)地的鏈接，當(dāng)避雷器輕微地傾倒，同地面之間的夾角較小，則對(duì)應(yīng)的接觸面也會(huì)變小，遇到強(qiáng)風(fēng)的擾動(dòng)，絕緣子同避雷器底座之間的面積S2會(huì)變小，小于S1和S0，對(duì)應(yīng)的絕緣子壓強(qiáng)P2=

，這就意味著風(fēng)力同接觸面積大小之間成反比，也就是隨著外界風(fēng)力的變大，對(duì)應(yīng)的接觸面則減小，相反，對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)則會(huì)上升。

1.2 截面平滑度較差

通常來(lái)說(shuō)，因?yàn)榻^緣子工藝技術(shù)有限，使得其截面平整度達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，使得接觸面無(wú)法平整、光滑，這就使得絕緣子截面受力不均勻，只是截面的局部地區(qū)受力，而且因?yàn)闊o(wú)法全面、徹底接觸，底座絕緣子與避雷器底座之間的接觸面積S1以及絕緣子截面S也逐漸下降，也就是S1小于S，風(fēng)力維持穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)任何變化，從而使得未能徹底接觸狀態(tài)下，底座絕緣子將承擔(dān)一定的壓力，具體的壓強(qiáng)則可以通過以下公式計(jì)算：

P1=

1.3 強(qiáng)震力的影響

避雷器底座絕緣子運(yùn)行工作的環(huán)境難免會(huì)出現(xiàn)多種震動(dòng)力、強(qiáng)震力，例如：變電系統(tǒng)的運(yùn)維、變壓器安裝以及相關(guān)電氣設(shè)備的拆卸等都可能引發(fā)避雷器的振動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)將會(huì)給底座絕緣子帶來(lái)巨大的震動(dòng)力與沖擊力，如果從振動(dòng)產(chǎn)生，作用力的最初速度為v，震動(dòng)力從產(chǎn)生到結(jié)束的時(shí)長(zhǎng)設(shè)為t，假設(shè)震動(dòng)力為f′，此時(shí)，底座絕緣子的受力情況如下圖2所示，總的來(lái)看，底座絕緣子將承受力的疊加：

F3=F+f′，由此可見，絕緣子的受力會(huì)大幅度上升，對(duì)應(yīng)的接觸面積則保持穩(wěn)定，也就是S3與S1相等，對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)P3=F3/S3=（F+f′）/S3=P1（1+V/9.8t），從這一關(guān)系式可以看出P3和P1之間的關(guān)系，其中P3>P1，這就說(shuō)明當(dāng)外界出現(xiàn)震動(dòng)力時(shí)，避雷器底座絕緣子將承受更大的壓強(qiáng)。

2 避雷器底座絕緣子損耗的控制與解決對(duì)策

2.1 安裝保護(hù)性膠圈

絕緣子由于受到風(fēng)力、強(qiáng)震力等的影響，實(shí)際工作中很容易出現(xiàn)受損、破裂等問題，可以嘗試采用膠圈來(lái)圍繞絕緣子形成一種絕緣保護(hù)，其中耐油橡膠成為首選，實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出特殊的抗熱、耐油等特征，而且因?yàn)榫哂袕椥?，即便絕緣子受到外界的振動(dòng)也會(huì)有緩沖空間，保護(hù)絕緣子安全，同時(shí)耐油橡膠質(zhì)地較為結(jié)實(shí)，具有良好的抗磨性，能夠妥善適應(yīng)外界復(fù)雜氣候的影響。應(yīng)該根據(jù)絕緣子截面大小來(lái)對(duì)應(yīng)制作該膠圈，使其為圓形，內(nèi)部設(shè)置一個(gè)尺寸合適的孔，使其能適合絕緣子尺寸，發(fā)揮對(duì)絕緣子的保護(hù)作用。

2.2 膠圈保護(hù)之上的絕緣子受力情況

結(jié)合導(dǎo)致絕緣子受損的諸多因素，最終嘗試將膠圈設(shè)置于絕緣子同基座相接觸的部位，在此基礎(chǔ)上來(lái)分析絕緣子的受力。

2.2.1 靜態(tài)下的受力與壓強(qiáng)變化。因?yàn)樗惭b的膠圈體現(xiàn)出彈力與伸縮力，這樣就能確保其同絕緣子和基座等緊密、牢固地接觸，讓絕緣子和基座連為一體，那么對(duì)應(yīng)的絕緣子承受壓強(qiáng)P′1，同徹底接觸狀態(tài)下相同，具體如下公式：

2.2.2 風(fēng)力作用下的受力。遇到外界強(qiáng)風(fēng)時(shí)，會(huì)保持一個(gè)穩(wěn)定的受力狀態(tài)，也就是F′2=F2，底座絕緣子可能出現(xiàn)傾倒，絕緣子同其所在平面呈現(xiàn)一定夾角，然而，此時(shí)保護(hù)性膠圈因?yàn)閺椥允?，?huì)產(chǎn)生一定的緩沖作用，從而環(huán)節(jié)傾倒問題，同時(shí)，接觸面大小也維持穩(wěn)定，S2′=S，那么則有：P2′=。

因?yàn)槌Ｒ?guī)狀態(tài)下的接觸面積S要大于風(fēng)力來(lái)襲時(shí)的接觸面積S2，那么能夠得出：P2′小于P2，這就意味著通過配設(shè)膠圈能夠控制風(fēng)力的干擾，減輕避雷器將要承受的壓力。

2.3 科學(xué)性分析

通過為絕緣子配設(shè)膠圈，不會(huì)對(duì)避雷器的絕緣性帶來(lái)不良危害，通過測(cè)試避雷器對(duì)地絕緣值得出，膠圈配設(shè)前后，絕緣值有上升的趨勢(shì)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可以將避雷器的電路以圖3所示來(lái)呈現(xiàn)：

配設(shè)膠圈以后，就意味著一個(gè)電阻被連接在絕緣回路中，這將會(huì)在某種程度上提升線路的絕緣性。而且配設(shè)膠圈也能夠確保避雷器的安全性、穩(wěn)固度。

3 結(jié)果討論

將膠圈配置于避雷器絕緣子中，有效保護(hù)了絕緣子安全，減少了其受損破壞的問題，從試點(diǎn)運(yùn)行到全范圍的普及都證實(shí)了安裝膠圈能夠妥善確保絕緣子安全，以下為1～4號(hào)變電站在最近3年內(nèi)的避雷器受損次數(shù)統(tǒng)計(jì)：

從上表的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，膠圈安裝后，避雷器底座絕緣子的受損情況得到緩解，絕緣子破裂次數(shù)顯著減少。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）