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送电线路绝缘子的运行常见故障及成因分析

日期:2018-09-27

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送电线路绝缘子的运行常见故障及成因分析
在送电线路上采用的绝缘子,按电介质材料分为瓷、玻璃、有机合成绝缘子3种类型。在长期的运行中,绝缘子会受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高湿、温差等环境因素的影响;在电气上要承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用;在机械上要承受长期工作荷重载、综合荷载、导线舞动等机械力的作用。综合分析3种类型绝缘子的运行性能及特点,研讨绝缘子在运行中出现的问题及解决措施,对于提高线路运行的可靠性是很有必要的。 
  一、绝缘子材质 
  瓷和玻璃均为硅酸盐材料。瓷是由石英砂、粘土和长石等原料经过球磨、制浆、炼泥、成形、上釉并烧结成的。泥坯经高温烧结成一种多晶体,其显微结构由多晶体、玻璃相和气孔组成,是一种非均质材料。玻璃是由石英砂、白云石、长石、石灰石和化工原料经过高温熔融成液体后冷凝而成的一种均质的非晶体。有机万丰国际绝缘子的硅橡胶伞盘为高分子聚合物,芯棒为引拔成型的玻璃纤维增强型环氧树脂棒。瓷绝缘子和玻璃绝缘子是由铁帽、钢脚和绝缘件用高标号水泥胶装成一体。有机合成绝缘子是由硅橡胶伞裙、芯棒和端部金具构成一体。有机合成绝缘子与瓷绝缘子和玻璃绝缘子相比较,具有制造工艺简单的特点。  
  二、绝缘子的运行性能及分析 
  1、雷击闪络  
  在采用瓷、玻璃绝缘子的输电线路中,雷击故障约占故障总数的50%左右;在全国有机合成绝缘子的故障统计中,雷击故障约占55%左右。雷击故障次数与雷电活动次数成正比,主要发生在雷电活动频繁的地区。根据运行情况有些人认为,与瓷、玻璃绝缘子相比较,有机合成绝缘子的耐雷性能较差。特别是在110kV及以下电压等级的输电线路中显得较为突出。根据运行经验,在发生雷电闪络后,凡有机合成绝缘子两端均配置有均压环的,绝缘子表面仍保持完好,仅有局部伞裙发白;而仅只在导线端安装了均压环的,有的伞裙烧损严重,塔侧的金具也被烧蚀;而两端均没装均压环的,则两端金具及伞裙均有烧蚀现象,需要更换。对有机合成绝缘子的憎水性试验进一步说明,遭雷击闪络但无烧损的绝缘子仍保持较好的憎水性,但有明显烧蚀痕迹绝缘子的憎水性能则大大降低,意味着其耐污闪能力也将大大降低。因此,综合考虑耐雷水平和绝缘子的保护这两个方面,不应该仅为不降低耐雷水平而取消均压环,而应该适当增加绝缘子高度,特别是在雷电活动密集区和雷电易击点,所使用的合成绝缘子更应适当加长,使装配均压环后的空气间隙及放电距离不会减小。装设均压环的另一个好处是使绝缘子串的电场分布更趋均匀,不仅可减缓在长期工作电压下,因局部高场强引发局部放电而造成绝缘子的老化或劣化,而且在同一放电距离下,可因电场均匀使放电电压提高,从而提高雷击闪络电压。从运行及试验情况来看,均压环的结构及加工状况对放电电压也有一定影响,均压环局部有尖端或因结构不合理形成局部的高场强也会起到降低雷击放电电压的作用;有机合成绝缘子的雷击闪络大多可重合成功,这是因为有机合成绝缘子属不击穿结构,当放电在空气中发生时,不会对绝缘性能产生不可逆影响,属可恢复性绝缘;而瓷绝缘子在雷击放电时可能发生内击穿,严重时可能在强大的工频电弧电流作用下发生爆炸,这种情况属不可恢复性绝缘。另需说明的是:有机合成绝缘子的防污性能是源于其外绝缘材料的特性,防雷性能则与外绝缘材料无关,只与其两端间隙距离及电极开状有关,距离越大,电场越均匀,其雷击放电水平就越高。 
  2、鸟害闪络 
  在绝缘子正上方的横担及金具上栖立飞鸟时,可能因鸟粪形成鸟害闪络。这种闪络通常是绝缘子表面爬电及空气放电的一种混合闪络。鸟粪短接部分空气间隙并降低绝缘子局部表面的外绝缘性能,造成绝缘子串的绝缘性能下降。鸟害闪络一般可从绝缘子表面的鸟粪残迹及地面的鸟粪痕迹来进行分析。对鸟害闪络,可在绝缘子串正上方的横担上安装鸟刺,防止鸟粪直接落在伞裙的上方,也可在上端第一片装大裙绝缘子,防止鸟粪直接桥接绝缘子伞裙。在采用瓷、玻璃、有机合成绝缘子的线路中,鸟害引起的闪络均占有相当比例。在有机合成绝缘子的闪络故障统计中,鸟害造成的闪络仅低于雷击闪络,居第二位;与瓷绝缘子、玻璃绝缘子串相比,由鸟害造成的合成绝缘子闪络率较高。其原因可能是:①有机合成绝缘子的伞间距较小,在鸟排便的瞬间,易于形成鸟粪的桥接,从而发生伞裙间飞弧短接现象。②有机合成绝缘子的伞裙是柔性材料,大鸟粪便在重力作用下坠落时,易于全部顺伞裙边缘落下,不易反弹和飞溅;而瓷和玻璃属刚性材料,由于反弹和飞溅可以减少落下的鸟粪量,甚至阻断鸟粪对伞裙的桥接。因此,可以说有机合成绝缘子鸟粪闪络率较高是与其本身的结构及材料特点有一定关系的。
3、绝缘子污闪及憎水性
  有机合成绝缘子具有污闪电压高的优点。在同样的爬距及污秽条件下,其污闪电压明显高于瓷绝缘子和玻璃绝缘子。原因是硅橡胶伞裙表面为低能面,它具有良好的憎水性,而且硅橡胶材料的憎水性还具有迁移性。通过迁移,到污秽层表面使其也具有了憎水性,污秽层表面的水分以小水珠的形式出现,难以形成连续的水膜,在持续电压的作用下不会像瓷、玻璃绝缘子那样形成集中而强烈的电弧,表面不易形成集中的放电通道,从而具有较高的污闪电压。另外,有机合成绝缘子杆径小,在同样的脏污条件下,其表面电阻比瓷、玻璃绝缘子要大。一般来说,表面电阻越大,污闪电压也越高。此外,与瓷、玻璃绝缘子下表面伞棱式结构不同,有机合成绝缘子伞裙的结构和形状也不利于污秽的吸附及积累,而且有机合成绝缘子不需要清扫积污,有利于线路的运行维护。但