海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院 陳林聰 張奇?zhèn)?李欣然 陳曉琳 張薇武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院 王建國

不同運(yùn)行環(huán)境下復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)選樣方法研究

海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院 陳林聰 張奇?zhèn)?李欣然 陳曉琳 張薇武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院 王建國

本文探討如何建立基于運(yùn)行環(huán)境影響下的復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)評價(jià)的選樣方法。以海南省為例，結(jié)合氣候和污穢分布特點(diǎn)，制定了絕緣子的選樣原則，為最終能反映出區(qū)域性復(fù)合絕緣子的運(yùn)行老化特性奠定了基礎(chǔ)。

復(fù)合絕緣子；氣候；污穢；老化；選樣

1 引言

絕緣子是電力系統(tǒng)中廣泛使用的器件之一，其運(yùn)行狀況的好壞直接關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全。從20世紀(jì)50年代國際上一些發(fā)達(dá)國家就開始研究和使用復(fù)合絕緣子，70年代后出現(xiàn)了以硅橡膠材料為外絕緣的復(fù)合絕緣子。與瓷或玻璃絕緣子相比，復(fù)合絕緣子有重量輕、耐污性好、維護(hù)方便、強(qiáng)憎水性和憎水遷移性、恢復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)。我國電網(wǎng)于20世紀(jì)80年代初開始使用復(fù)合絕緣子。盡管起步比較晚，但發(fā)展十分迅速，已經(jīng)在大部分污穢嚴(yán)重的地區(qū)和許多新建輸電線路上廣泛使用。目前據(jù)保守估計(jì)，我國復(fù)合絕緣子的用量已經(jīng)超過500萬只以上。

電力部門的維護(hù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，復(fù)合絕緣子材料老化現(xiàn)象要比瓷或玻璃絕緣子更加嚴(yán)重。從復(fù)合絕緣子材料和結(jié)構(gòu)、工藝方面考慮，導(dǎo)致出現(xiàn)老化的因素主要有光老化、熱老化、電老化、環(huán)境老化（酸蝕、積污、氣流、沙蝕、鹽、機(jī)械受力等），研究表明，濕潤條件下的表面電暈放電是影響復(fù)合絕緣子外絕緣材料老化的主要因素。在沿海地區(qū)常年高濕度氣候下，復(fù)合絕緣子表面鹽分沉積，電暈放電更容易產(chǎn)生。老化的直接后果便是絕緣子表面憎水性喪失，耐污閃性能變差，導(dǎo)致絕緣的可靠性下降。一旦復(fù)合絕緣子老化也造成傘裙脆化、開裂、脫落，減少絕緣子串的爬電距離，可能導(dǎo)致絕緣子污閃的發(fā)生。

圖1 海南省2016年年均日照時(shí)數(shù)情況

表1 海南省各地日照強(qiáng)度差別

因此，復(fù)合絕緣子的運(yùn)行環(huán)境對其老化速度起著重要的影響。為了評估復(fù)合絕緣子在區(qū)域性不同類型運(yùn)行環(huán)境下的老化狀態(tài)，有必要建立起一種有效的選樣方法，選取出能夠表征不同運(yùn)行環(huán)境影響下的絕緣子，為運(yùn)行維護(hù)人員了解絕緣子的運(yùn)行狀態(tài)、何時(shí)檢修更換起到指導(dǎo)性作用。本文以海南省為例，探討如何建立基于運(yùn)行環(huán)境影響下的復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)評價(jià)的選樣方法，以期最終能反映出區(qū)域性復(fù)合絕緣子的運(yùn)行老化特性。

圖2 2016年海南省年降水量分布圖（單位：毫米）[1]

圖3 2016年海南省年降水量距平百分率分布圖（單位：%）[1]

表2 海南省各地降水量比較

2 運(yùn)行環(huán)境差異性分析

復(fù)合絕緣子老化受當(dāng)?shù)厝照?、降水、污穢影響較大，為了反映出區(qū)域內(nèi)不同環(huán)境條件下的運(yùn)行老化區(qū)別，在建立選樣方法之前，首先對海南整體氣候和污穢分布做詳細(xì)分析。

2.1 日照強(qiáng)度

以2016年為例，海南省年均日照時(shí)數(shù)情況如圖1。海南省西南部和東北部年均日照時(shí)數(shù)有著較明顯的差異，以儋州、白沙、瓊中、萬寧地區(qū)的南部為界限，西南部年均日照時(shí)數(shù)大多在2400h以上，位于該地區(qū)的市縣有陵水、保亭、五指山、三亞、樂東、東方和昌江，儋州西部部地區(qū)也在其范圍內(nèi)。東北部地區(qū)年均日照時(shí)數(shù)在1300h～2100h之間，其中文昌、?？?、澄邁、臨高、瓊海、萬寧、瓊中、白沙以及儋州的東北部年均日照時(shí)數(shù)較多，大部分地區(qū)約在2100h左右，而屯昌、定安兩縣該值都在1300h左右，相對偏低。

為反應(yīng)海南省各地的日照強(qiáng)度差別，按照年均日照時(shí)數(shù)值高低對各地進(jìn)行比較，結(jié)果如表1。

2.2 降水

圖2、圖3分別給出了海南省2016年降水量分布情況及降水量距平百分率分布情況。

結(jié)合圖2、圖3來看，東方、樂東和三亞三地2016年年降水量較低，樂東大部分地區(qū)在1800毫米～2000毫米之間，三亞在1200毫米～1400毫米之間，東方小于1200毫米，且三地的降水量距平百分率較高，東方達(dá)到36%，樂東、三亞為27%以上，推測三地常年降水量會(huì)明顯低于海南省其他市縣。在其他市縣中，推測瓊中地區(qū)降水量最高，剩下市縣相差不大。

將海南省各地降水量情況進(jìn)行比較，結(jié)果如表2所示。

2.3 污穢度

比較并分析海南省各市縣的污區(qū)分布情況，根據(jù)各市縣a級、b級、c級、d級、e級污區(qū)所占面積大致比率及線路分布概況，將各地區(qū)污穢度分為很清潔、較清潔、污穢輕、污穢較重和污穢嚴(yán)重幾個(gè)等級，具體結(jié)果見表3。

各市縣中，昌江、澄邁和東方污穢相對較重。澄邁市污穢集中在海岸線3公里以內(nèi)，東方和昌江兩地分別在距海邊約6公里和30公里地區(qū)存在污穢很重的工業(yè)區(qū)。

3 絕緣子選樣方法

海南島北靠廣東，西邊以越南等國作為屏障，有海域相隔，東南部海域較廣闊，四周地理環(huán)境各不相同，故選樣的基本原則是兼顧東、南、西、北、中部地區(qū)，在地理位置上以比較平均的方式分布。此外，日照強(qiáng)度、降水量和污穢度對復(fù)合絕緣子運(yùn)行特性都會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響，尤其是日光中的紫外線會(huì)破壞硅橡膠傘套分子結(jié)構(gòu)，加速復(fù)合絕緣子的老化。降水量和污穢度會(huì)在一定程度上影響傘裙積污特性，地理位置不同的地區(qū)污染物種類也有差別，運(yùn)行在海邊的絕緣子因鹽霧珠集聚，主要在表面積累海鹽，而工業(yè)區(qū)污穢通常以化工、冶金產(chǎn)生的廢氣和灰塵為主。降水、污穢種類和污穢度一起作用會(huì)對絕緣子金具的腐蝕過程產(chǎn)生影響，故選樣點(diǎn)應(yīng)盡可能多地反映不同的運(yùn)行環(huán)境。

表3 海南省各地污穢度比較

表4 取樣地點(diǎn)信息

綜合各項(xiàng)因素，可確定5組選樣地點(diǎn)，見表4。

對于表4中的每組地點(diǎn)，至少選取兩個(gè)選樣點(diǎn)，選樣時(shí)應(yīng)滿足以下條件：

（1）第一個(gè)點(diǎn)距離海岸線1～6公里，第二個(gè)點(diǎn)離海岸線20～40公里或更遠(yuǎn)；

（2）兩點(diǎn)所在污區(qū)盡量處于不同的污穢等級；

（3）每個(gè)選樣點(diǎn)選取3種不同運(yùn)行年限的絕緣子，并按年限分類，例如運(yùn)行2～3年的絕緣子為第1類，運(yùn)行5～6年的為第二類，運(yùn)行9～11年的為第三類，每類至少取3只絕緣子；

（4）對于第1組地點(diǎn)，建議離海近的點(diǎn)選在污穢較重的澄邁，離海遠(yuǎn)的點(diǎn)選在?？?，對于第4組地點(diǎn)，離海近的點(diǎn)選取在東方工業(yè)區(qū)，離海遠(yuǎn)的點(diǎn)選取在昌江工業(yè)區(qū)。

4 結(jié)論

對于區(qū)域內(nèi)運(yùn)行一定年限的絕緣子，其檢修需要根據(jù)老化狀態(tài)評估進(jìn)行針對性的更換。本文以海南省為例，建立起結(jié)合氣候、污穢和運(yùn)行年限的復(fù)合絕緣子選樣方法，通過對氣候條件中的日照、降雨以及污穢進(jìn)行不同等級歸類，采用上述幾種因素相互融合、區(qū)別的方式，可制定出具有區(qū)域代表性的復(fù)合絕緣子選樣原則，為后續(xù)的測試檢測奠定了基礎(chǔ)。

[1]海南省氣象局、海南省氣候中心，《2016年海南省氣候影響評價(jià)》。