输电线路中复合绝缘子运行分析及故障排除

关键词： 复合 绝缘子

复合绝缘子是输电线路上的新型材料, 具有重量轻、耐污闪性能好、机械强度高、表面憎水性强和维护工作量少等优点, 在送电线路中得到了大量的使用, 并远远超过瓷绝缘子的使用量。

1 复合绝缘子运行分析

某地区近几年新建的1 1 0 k V线路的全线和2 2 0 k V线路的直线串全部都采用复合绝缘子。至今该电网输电线路上共使用了十几家生产厂的复合绝缘子。复合绝缘子运行中发生各类故障与使用量有关, 选取近9年 (1999年至2007年) 输电线路故障跳闸统计, 发现由复合绝缘子引起的故障每年都占有一定的比例, 如表1所示。各电压等级的跳闸情况统计见表2。

根据统计, 9年中复合绝缘子共发生各类故障3 3次, 其中雷击引起的故障3 0次, 大火引起闪络1次, 污闪1次, 不明原因闪络1次, 复合绝缘子芯棒断裂引起的未遂故障2次。其中2 2 0 k V线路复合绝缘子引起的故障最多, 占总故障的5 8%之多。

2 雷击闪络故障

输电线路运行中由于遭受雷击造成绝缘子闪络, 是引起线路跳闸率高的主要原因。根据该地区电网输电线路近9年跳闸率统计表明, 雷击引起复合绝缘子闪络故障占9 1%。

与瓷或玻璃绝缘子相比, 复合绝缘子优异的耐污性能是不容置疑的, 但耐雷性能却有所欠缺。它没有瓷绝缘子存在的“零或低值”或玻璃绝缘子的“自爆”现象, 可在运行中保持整串绝缘子较高的绝缘水平。但由于其伞裙直径较小, 干弧距离小于同电压等级的瓷和玻璃绝缘子串, 因此耐雷水平低于同长度的瓷或玻璃绝缘子, 而且电压等级越低越明显, 这种不利因素表现相当突出。

该地区是雷电活动频繁的多雷区 (雷电密度达3 0 0左右) , 复合绝缘子使用量又大, 因此, 发生雷击闪络的概率相对较高。根据该地区发生雷击闪络的复合绝缘子情况分析, 发现大部分雷击闪络的复合绝缘子中干弧距离不满足标准要求。可见, 干弧距离偏低是造成复合绝缘子发生雷击闪络率高的主要原因。

为了达到复合绝缘子电场分布均匀的目的, 在绝缘子两端配置了均压环, 由于均压配置的方式是向绝缘子的干弧距离内侧伸展, 会造成绝缘子干弧距离减小而导致耐雷水平降低。均压环一方面起到复合绝缘子电场分布均匀的效果, 另一方面可以使绝缘子的表面特别是端部在发生闪络时得到保护, 一般情况下闪络时电弧只是建立在两均压环之间, 由于电弧产生的高温使均压环受损, 而绝缘子得到了保护, 并且可以成功地重合闸, 其影响程度仅仅是造成线路跳闸率偏高。

根据表3加装均压环前后的绝缘距离变化, 对于在多雷区使用的复合绝缘子, 建议干弧距离选择要高于相关技术标准, 见表4。

35kV复合绝缘子的有效干弧距离应选择500mm～550mm;110kV复合绝缘有效干弧距离应选择1050mm～1100mm;220kV复合绝缘子有效干弧距离应选择1 9 5 0 m m～2000mm。同时, 建议在绝缘子两端使用均压环, 并注意均压环的几何尺寸, 以提高重合闸的成功率, 减少停电带来的损失。

3 污闪故障

绝缘子发生污闪有2个主要因素: (1) 绝缘子长期不清扫, 造成运行中积污严重, 使得复合绝缘子表面污层加重后憎水性能下降或丧失。 (2) 遇到恶劣的气候条件, 特别是连续干旱、突遇大雾天气绝缘子等。

4 不明原因闪络故障

复合绝缘子在运行过程中, 发生闪络的明显原因有:大气过电压引起雷击闪络;飞禽粪便引起的鸟粪闪络;污秽雨水形成雨帘引起的雨闪;绝缘表面污秽物湿润后引起的污闪等。发生这类闪络的绝缘子从输电线路撤下来进行外观检查时都能发现电弧烧损的痕迹, 这些都是有明显原因的闪络。但是也有发生复合绝缘子运行过程中无任何痕迹现象的不明原因闪络, 明原因闪络是指复合绝缘子发生了没有任何外在原因的闪络。

5 复合绝缘子芯棒断裂

根据这2次复合绝缘子芯棒断裂情况分析, 造成芯棒断裂的主要原因是由于绝缘子高压端部密封性能不良, 芯棒截面受到酸性物质的腐蚀而造成脆断事故的发生。发生的部位在绝缘子导线端的金具连接处附近 (高压侧) 。早期生产的复合绝缘子质量不佳, 在芯棒与端部的附件、芯棒与伞裙之间很容易出现密封胶开缝的现象, 在高电场的作用下, 绝缘子长期在电晕放电的情况下运行, 在潮湿的大气中放电产生的酸液侵入芯棒的玻璃纤维后造成芯棒酸蚀, 最后导致复合绝缘子发生断裂。

6 建议

随着电网的不断发展, 复合绝缘子的使用量还会继续增加, 同时在运行中发生各种故障的机会也会不断增加, 对于复合绝缘子的使用, 应综合考虑, 努力扬长避短, 以发挥它的最大功效。 (1) 加强对复合绝缘子老化性能及运行寿命的研究与评估。复合绝缘子的伞裙和护套材料由硅橡胶组成, 绝缘子高分子材料的老化过程决定着复合绝缘子的寿命, 由于复合绝缘子在线路使用过程中, 要经受强电场、高温日照、机械应力、湿度、污秽物 (酸、臭氧) 等的综合作用, 使高分子材料的老化加剧。 (2) 选用符合相关技术条件、经有关部门鉴定并推荐使用的复合绝缘子, 在使用年限上具有3 a～5 a以上成功运行经验;否则一旦大批量使用有问题的复合绝缘子, 将严重影响线路的正常运行。 (3) 早期使用的复合绝缘子, 其生产质量及工艺相对来说比较落后, 潜在的隐患是显而易见的。送检的复合绝缘子护套与芯棒界面存在着一些严重的工艺质量和材料缺陷, 憎水性及其恢复性能都已至寿命的后期, 严重影响到绝缘子的外绝缘水平。 (4) 在污区和少雷区的线路, 可以多采用复合绝缘子, 在一条线路中尽量选用同一家成熟的产品。对于多雷区, 应选取干弧距离加长型复合绝缘子, 提高其耐雷水平, 同时必须在绝缘子两端 (电压等级在110kV及以上) 装设均压环, 这样既可以保护绝缘子端部, 又有利于提高重合闸的成功率。

摘要：随着复合绝缘子应用的增加, 运行中引起的故障也日趋增加。为提高输电线路安全运行水平, 对复合绝缘子十几年运行情况作详细分析, 为今后的应用积累了经验。

关键词：输电线路,复合绝缘子,分析