[摘要]復(fù)合絕緣子因其具有強(qiáng)度高、重量輕、元零值、耐污閃及不破碎等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣為應(yīng)用，但同時(shí)也出現(xiàn)一些問(wèn)題。文章從110kV線路復(fù)合絕緣子在運(yùn)行中存在的問(wèn)題入手，分析線路跳閘原因及不明網(wǎng)絡(luò)原因，有針對(duì)性地加強(qiáng)檢修及采取應(yīng)對(duì)措施。

[關(guān)鍵詞]復(fù)合絕緣子；跳閘；故障；對(duì)策

[作者簡(jiǎn)介]吳新橋，廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，研究方向：高壓送電線路設(shè)計(jì)，廣東廣州，510663

[中圖分類號(hào)]TM75

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1007-7723(2009)09-0143-0002

自上世紀(jì)90年代初開(kāi)始大規(guī)模推廣使用硅橡膠復(fù)合絕緣子以來(lái)，線路維護(hù)工作量大大減少，絕緣子閃絡(luò)跳閘次數(shù)明顯降低。但隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合絕緣子在安全可靠運(yùn)行方面逐漸暴露出一些問(wèn)題，需在線路運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中認(rèn)真分析，找出解決辦法。

一、復(fù)合絕緣子運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障

(一)外在原因

110kV線路復(fù)合絕緣子故障發(fā)生后，經(jīng)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)傘裙上有鳥(niǎo)糞痕跡，并且有局部燒傷現(xiàn)象。為了證實(shí)故障原因是鳥(niǎo)害還是復(fù)合絕緣子本身的質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)發(fā)生故障的絕緣子進(jìn)行了返廠試驗(yàn)，并對(duì)故障情況和故障后試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，初步認(rèn)定故障原因?yàn)轼B(niǎo)害。同時(shí)又對(duì)所有復(fù)合絕緣子故障原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)害對(duì)線路安全運(yùn)行影響較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起線路跳閘。

(二)復(fù)合絕緣子質(zhì)量原因

早期的外、內(nèi)外楔式及膠裝式復(fù)合絕緣子耐強(qiáng)電弧性能較差，閃絡(luò)后絕緣子表面有膠化痕跡，材料變硬。對(duì)發(fā)生事故的絕緣子進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)傘裙護(hù)套與芯棒的粘接層有漏膠現(xiàn)象，端部金具的碗頭螺扣松動(dòng)，表明復(fù)合絕緣子端部金具密封不好，產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度下降。

二、引起故障的外在原因分析

(一)鳥(niǎo)害問(wèn)題

有研究表明，復(fù)合絕緣子不明網(wǎng)絡(luò)事故中，有相當(dāng)一部分是鳥(niǎo)害引起的。在復(fù)合絕緣子的閃絡(luò)故障統(tǒng)計(jì)中，鳥(niǎo)害造成的閃絡(luò)僅低于雷擊網(wǎng)絡(luò)居第二位。與瓷質(zhì)絕緣子、玻璃絕緣子串相比，由鳥(niǎo)害造成的復(fù)合絕緣子閃絡(luò)率更高。

鳥(niǎo)害閃絡(luò)事故多數(shù)發(fā)生在110kV電壓等級(jí)的電網(wǎng)中。35kV及以下的電壓等級(jí)多為城市配電網(wǎng)，附近的鳥(niǎo)群較少；且線路本身的電壓不高，能擊穿的空氣間隙較小，絕緣子無(wú)需安裝均壓環(huán)，有傘裙的阻擋，鳥(niǎo)害閃絡(luò)的概率不大。因此，110kV線路的鳥(niǎo)害閃絡(luò)問(wèn)題比較突出，需進(jìn)一步分析。

近年來(lái)由于生態(tài)保護(hù)力度的加強(qiáng)，鳥(niǎo)群、種群數(shù)量激增，而且輸電線路所經(jīng)地區(qū)排灌溝壑縱橫，適宜候鳥(niǎo)生存。大多數(shù)鳥(niǎo)害引起的復(fù)合絕緣子故障是經(jīng)帶電體、糞便、接地體放電，除均壓環(huán)和端部金具有燒傷痕跡外，其他地方均無(wú)損傷。通過(guò)多年觀察、分析并取鳥(niǎo)糞進(jìn)行鹽密測(cè)試，發(fā)現(xiàn)食肉候鳥(niǎo)的糞便電導(dǎo)率在8000υS／cm左右，排便軌跡近似于下拋物線，糞量大。鳥(niǎo)糞以自由落體方式下落，形成一段細(xì)長(zhǎng)的下落體，使絕緣子串周圍電場(chǎng)發(fā)生畸變。鳥(niǎo)糞通道的前端與絕緣子串高壓端之間空氣間隙的電場(chǎng)強(qiáng)度劇增，絕緣子串上承受的大部分電壓都加在這段空氣間隙上，當(dāng)鳥(niǎo)類通道的前端越來(lái)越接近絕緣子高壓端時(shí)，它們之間的空氣間隙承受不了所加電壓，間隙被擊穿，形成局部放電，最終導(dǎo)致絕緣子串閃絡(luò)?？梢?jiàn)，不需要太大的鳥(niǎo)糞體積就可能導(dǎo)致閃絡(luò)。

鳥(niǎo)糞閃絡(luò)是絕緣子表面爬電及空氣放電的一種混合閃絡(luò)，鳥(niǎo)糞短接部分空氣間隙并降低絕緣子局部表面的外絕緣性能，造成絕緣子串的絕緣性能下降。

(二)均壓環(huán)

復(fù)合絕緣子由傘裙護(hù)套、玻璃鋼芯棒及端部金具三部分組成，端部金具法蘭直徑一般為45mm左右，可以近似看成針尖電極即絕緣串軸線。因此，復(fù)合絕緣子在運(yùn)行中，端部金具附近的電場(chǎng)分布集中，法蘭附近空氣中場(chǎng)強(qiáng)較高，為了改善端部金具周圍的場(chǎng)強(qiáng)，復(fù)合絕緣子增設(shè)均壓環(huán)。

復(fù)合絕緣子串加裝均壓環(huán)后，減少了復(fù)合絕緣子串的凈空距離，其耐雷水平相對(duì)降低，而且由于均壓環(huán)固定螺栓處起暈電壓低，在惡劣氣象條件下電暈現(xiàn)象嚴(yán)重，復(fù)合絕緣子串靠近端部金具被電暈吸附污物顆粒燒成黑色，進(jìn)一步影響整體絕緣性能。所以在線路運(yùn)行要求配置均壓環(huán)時(shí)，應(yīng)合理選擇，以減少均壓環(huán)副作用。110 kv線路通常無(wú)需配置均壓環(huán)，220kV一般采用1個(gè)均壓環(huán)。

(三)不明原因閃絡(luò)

從鳥(niǎo)糞閃絡(luò)過(guò)程分析中可以看出，對(duì)于110kV、220 kv線路，鳥(niǎo)糞量不是很大就可以造成閃絡(luò)。相當(dāng)多的鳥(niǎo)糞閃絡(luò)中鳥(niǎo)糞量并不大，事故發(fā)生后鳥(niǎo)糞痕跡不明顯，甚至由于電弧作用根本就沒(méi)有鳥(niǎo)糞痕跡。也就是說(shuō)，相當(dāng)部分的不明原因閃絡(luò)實(shí)際上很可能就是鳥(niǎo)糞閃絡(luò)，只是由于沒(méi)有出現(xiàn)習(xí)慣上認(rèn)為應(yīng)該存在的鳥(niǎo)糞痕跡而被劃分為不明原因閃絡(luò)事故。不明原因閃絡(luò)與鳥(niǎo)害閃絡(luò)事故有很多共同特點(diǎn)：大多發(fā)生在深夜至凌晨，特別是陰雨天氣；閃絡(luò)后均能重復(fù)合功；閃絡(luò)后絕緣子性能沒(méi)有明顯下降。

三、引起故障的制造缺陷原因分析

針對(duì)絕緣子多次發(fā)生的跳閘、閃絡(luò)，為更好地掌握復(fù)合絕緣子在運(yùn)行中電氣性能、機(jī)械性能的變化情況，對(duì)發(fā)生故障的復(fù)合絕緣子電氣性能和老化問(wèn)題進(jìn)行了返廠跟蹤檢測(cè)。

(一)電氣性能試驗(yàn)

對(duì)與返廠的復(fù)合絕緣子型號(hào)相同的新試品及運(yùn)行3年的舊產(chǎn)品分別進(jìn)行工頻干閃試驗(yàn)、工頻濕閃試驗(yàn)、雷電沖擊50％放電試驗(yàn)、清潔霧霧耐壓試驗(yàn)、鹽霧霧耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)表明：新、舊復(fù)合絕緣子工頻干閃電壓變化較小，工頻濕閃電壓差別較大，主要由于硅橡膠材料配方不同，其傘裙表面憎水性不同；通過(guò)摔跌試驗(yàn)、工頻干濕閃電壓差值比較、雷電沖擊50％放電試驗(yàn)，說(shuō)明復(fù)合絕緣子在運(yùn)行過(guò)程中存在老化問(wèn)題現(xiàn)象，并且隨著時(shí)間延長(zhǎng)，老化越嚴(yán)重。

(二)機(jī)械性能檢測(cè)

特別針對(duì)外楔式復(fù)合絕緣子進(jìn)行機(jī)械破壞試驗(yàn)，個(gè)別試品連75％額定負(fù)荷都不能通過(guò)。通過(guò)試驗(yàn)分析認(rèn)為，端部聯(lián)結(jié)采用外楔式復(fù)合絕緣子，因國(guó)產(chǎn)芯棒圓度很難保證，使楔子受力不均，芯棒不能緊密配合，同時(shí)端部密封不好，芯棒長(zhǎng)期處于高電場(chǎng)中，端部芯棒易受潮，在電場(chǎng)作用下，端部附近局部放電，使潮濕空氣產(chǎn)生硝酸，滲透到端部，對(duì)端部玻璃纖維造成腐蝕，導(dǎo)致機(jī)械性能下降快。

(三)老化檢測(cè)

對(duì)不同時(shí)期運(yùn)行的硅橡膠復(fù)合絕緣子進(jìn)行跌落試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)早期投運(yùn)的復(fù)合絕緣子傘裙均有折斷，說(shuō)明復(fù)合絕緣子硅橡膠傘裙存在老化現(xiàn)象。

四、對(duì)策分析與結(jié)論

第一，用傳統(tǒng)方法測(cè)量硅橡膠絕緣子鹽密、灰密，方法較簡(jiǎn)單，對(duì)絕緣子的清洗周期沒(méi)有實(shí)際意義的指導(dǎo)作用，特別在灰密大即中性污穢物附著厚的情況下，會(huì)嚴(yán)重影響硅橡膠絕緣子遷移性，使硅橡膠絕緣子表面喪失憎水性，導(dǎo)致污閃事故發(fā)生。因此，要加強(qiáng)對(duì)硅橡膠閃絡(luò)機(jī)理的研究，采用泄漏電流測(cè)量的方法來(lái)指導(dǎo)清洗周期。

第二，對(duì)早期復(fù)合絕緣子產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械跟蹤試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)端部金具存在問(wèn)題。因此在選用復(fù)合絕緣子時(shí)，應(yīng)盡量選用壓接式、整體注塑式，金屬端部采用一種密封環(huán)，解決了金具端部密封性不好的問(wèn)題。

第三，傘裙老化影響硅橡膠絕緣子壽命及絕緣子的絕緣性能和抗拉擺強(qiáng)度。為此應(yīng)考慮在材料中加入新型抗老化添加劑，并且要求檢修人員在導(dǎo)線檢修時(shí)禁止用腳蹬踏、用尖銳工具刮蹭，以延長(zhǎng)硅橡膠絕緣子的使用壽命。

第四，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)分析與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，復(fù)合絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)要合理布置，應(yīng)采用大小傘相問(wèn)結(jié)構(gòu)，傘間距不能滿足要求的應(yīng)采用加長(zhǎng)型絕緣子，以滿足比距要求，又能降低冰雪傘間距短路的幾率。

第五，對(duì)現(xiàn)運(yùn)行的硅橡膠復(fù)合絕緣子加強(qiáng)巡視檢查，定期抽查不同地區(qū)、不同環(huán)境運(yùn)行中的復(fù)合絕緣子，對(duì)其進(jìn)行拉力試驗(yàn)、電氣性能試驗(yàn)和絕緣老化試驗(yàn)，防止因強(qiáng)度不夠?qū)е驴估箶[能力減弱和因傘裙老化而喪失憎水性；運(yùn)用泄漏電流測(cè)試儀對(duì)重污區(qū)積污厚的硅橡膠絕緣子進(jìn)行測(cè)量，制作專用洗具清洗泄漏電流超標(biāo)的硅橡膠絕緣子。