500kV施贤线地线悬垂复合绝缘子断裂原因分析及优化改造策略

1、500kV 施贤线地线悬垂复合绝缘子断裂原因分析及优化改造策略摘要：自 2012 年施贤线地线融冰改造以来，施黎甲 乙线、黎桂甲乙线地线悬垂复合绝缘子相继发生多次断裂事 故。文章分析了地线复合绝缘子断裂的原因，对绝缘子与金 具串联方式进行受力计算分析，并提出优化改造方案。关键词：地线；复合绝缘子；线路覆冰；绝缘子断裂； 输电线路 文献标识码： A中图分类号： TM75 文章编号： 1009-2374 （2016） 18-0028-02 DOI： 10.13535/ki.11-4406/n.2016.18.015为了通过融冰全面提高输电线路的抗冰能力， 2012 年对 500kV 施贤线进行了地

2、线融冰改造工作，将融冰段地线悬垂 串更换为单联双串复合绝缘子串型，实现地线全线绝缘，使 施贤线地线具备了融冰功能。在随后的 2013 年和 2014 年冬 季线路覆冰期间，施贤线多次进行了地线融冰，保证了线路 的安全稳定运行。但在 2013 年冰期过后的巡视中发现施黎 甲线 77#左相小号侧地线悬垂复合绝缘子断裂，后面又陆续 发现类似情况。截至 2014 年 5 月，在施黎、黎桂线上共发 现 6 支地线悬垂复合绝缘子断裂。1 断裂原因分析1.1 断裂绝缘子特征1.1.1 断裂绝缘子塔型均为直线塔，绝缘子串型为悬垂 串（如图 1 所示），耐张串型未发现断裂情况。1.1.2 绝缘子断裂位置均在绝缘

3、子上端第一片伞裙靠近 芯棒与端部金具连接处（如图 2 所示），绝缘子外观完好、 清洁，表面无劣化现象。1.1.3 双联串绝缘子均只断了其中一串，并未发生地线 掉线情况，地线有不同程度的滑移。1.1.4 所在塔位两侧高差相对较大，事故杆塔前后高差 情况见表 1：1.2 绝缘子检测情况 施黎、黎桂双线融冰改造绝缘子均为同一批次、同一厂 家，在发生断裂情况后将断裂绝缘子进行了送检试验，试验 项目包括：（1）验证金属附件和伞套间界面的渗透性试验；（2）验证额定机械负荷 SML 及破坏试验；（3）端部金具口 部芯棒切片渗透试验； （ 4）探索性研究地线绝缘子的弯曲强 度。试验所进行的试验项目全部合格，排

4、除了绝缘子本身质 量原因导致断裂的可能。1.3 绝缘子串受力分析2012 年地线融冰改造时线路融冰段地线绝缘子悬垂串 串图如图 3 所示：改造后的串型为二联板 L-1240 下方直接与地线直流融 冰复合绝缘子头部 U 型槽钢帽相连， 连接后二联板与该 U 型 槽钢帽间的间隔距离较小，导致地线复合绝缘子串无法灵活 的偏转，当遇到地线悬垂串前后档内出现不均匀覆冰或局部 大风等特殊气象条件变化导致地线串偏移时，二联板下端挂 孔外缘与复合绝缘子 U 型槽钢帽接触并相抵， 产生很大的弯 矩进而损坏地线复合绝缘子，如图 4 所示。对联板金具和复合绝缘子 U 型槽钢帽连接方式进行计算 分析，发现：当地线复合

5、绝缘子上端 U 型槽直接与二联板相 连后，两者间距离仅为 4mm ，其偏转后， 与垂线的角度超过 13.5以上时，二联板下端挂孔外缘与 U 型槽钢帽接触并相 抵，复合绝缘子绝缘体与钢帽的连接部位即可发生断裂。本 次事故发生的原因很有可能是在冬季覆冰情况下，线路地线 悬垂串两侧档距的不均匀覆冰，尤其是脱冰跳跃造成顺线路 张力差，导致绝缘子串偏斜收弯，其钢帽端受损产生裂隙， 运行人员在巡线过程中难以发现；到了非覆冰季节，在大风 舞动等外力荷载作用下发生绝缘子断裂。因此，为了避免二联板下端挂孔外缘与地线复合绝缘子 钢帽相抵，需对地线悬垂绝缘子串进行改造。2 改造方案2.1 原改造方案2012 年施贤

6、线地线融冰改造工程完成后， 就对个别大高差地形区段的地线悬垂串进行了改造，当时采用的绝缘子串图如图 5 所示：如图 5 所示，当时采取的地线悬垂绝缘子串在联板和每个复合绝缘子串之间增加了2个ZS-7挂板（即一个绝缘子串中增加4个ZS-7挂板）。增加ZS-7挂板后，ZS-7与联板、联 板与复合绝缘子联接金具均能灵活转动，避免了地线悬垂串 由于外部环境变化发生偏移时在复合绝缘子上产生扭矩进 而损坏地线复合绝缘子。但是这种地线悬垂绝缘子串增加了两个ZS-7挂板，地线串整体长度增加了 160mm ，因此在大风情况下可能导致地线 与杆塔之间的绝缘要求的空气间隙不够。鉴于以上原因，地线融冰改造工程完成后，

7、只针对个别 大高差地形区段的地线悬垂串按照上述方法进行了改造。2.2 优化改造方案 以原地线悬垂绝缘子串改造方案为基础，提出优化地线 悬垂绝缘子串的改造方案如下：在二联板L-1240与地线复合绝缘子间增加一个PS-7金具（见图 6） ，使其能灵活摆动，在地线悬垂串出现偏移时， 亦能保证地线复合绝缘子不受到额外的荷载。PS-7与复合绝缘子联接金具连接示意图见图7，从图中可以看出，PS-7与复合绝缘子U型槽钢帽连接部分能够灵活 转动，不会发生接触或相抵的情况。增加PS-7的优化地线悬垂绝缘子串图见图8。采用这种 优化方案的悬垂串增加串长仅为 90mm ，对地线与杆塔之间 的空气间隙影响较小。3 结

8、语 地线绝缘子串发生断裂的主要原因为覆冰后绝缘子串 两侧地线张力不平衡，使绝缘子串产生偏斜， U 型槽钢帽与 联板下端挂孔外缘接触并相抵，产生的弯矩超过了芯棒的承 载范围。消除该隐患可以通过绝缘子串加装PS-7 挂板改造，使绝缘端部能够灵活转动，并且对地线与杆塔之间的空气间 隙影响较小，该方法简单、有效、经济可靠，在今后的地线 融冰建设、改造中可借鉴实施。参考文献1 王少华，叶自强，罗盛 .500kV 复合绝缘子断裂机理 及检测方法J中国电力，2011 , (8).2 张畅生，方子帆 .高压输电线路合成绝缘子断裂机理研究J.绝缘材料，2002, (1).3 中南电力设计院 .施黎甲乙线、黎桂甲乙线(贵阳局 段)地线悬垂绝缘子损坏分析和建议报告 R.2014.4 苗红璞 .500kV 线路覆冰段地线合成绝缘子断裂原因分析及对策J.电子制作，2014, (23).5 广州市迈克林电力有限公司质