输电线路硅橡胶合成绝缘子安全运行的问题及对策

输电线路硅橡胶合成绝缘子安全运行的问题及对策

自1993年以来，巴彦诺尔电业局在广泛范围内推广了橡胶合成绝缘子，线路维护工作量显著减少，闪络触发率显著下降。但随着运行年限的增长,合成绝缘子在安全可靠运行方面出现一些问题,需要在线路运行维护过程中认真分析,找出解决办法。1存在的问题1.1合成绝缘子质量故障的原因分析首次合成绝缘子故障发生后,绝缘子上有鸟粪痕迹,部分伞裙上有烧伤痕迹。当时为了证实故障原因是鸟害还是合成绝缘子质量问题,对发生故障的绝缘子进行了返厂试验,并对故障情况和故障后试验结果进行了分析,认定故障原因为鸟害。同时又对所有合成绝缘子故障原因进行统计分析,发现风害、鸟害引起的跳闸比例较大。从推广应用合成绝缘子以来,共发生绝缘子跳闸25起,其中合成绝缘子故障8起(4次鸟害,4次风害)。1.2闪络后表面胶化最初的蓿包线事故中,暴露出早期的外楔式合成绝缘子耐强电弧性能较差,闪络后绝缘子表面有胶化痕迹,材料变硬。对发生事故的绝缘子进行解剖,发现伞裙护套芯棒粘接层有漏胶现象,而且硅橡胶抗撕裂性能差,端部碗头螺扣松动,表明合成绝缘子端部金具密封不好,产品的机械耐受能力下降。2外在原因分析2.1旧线路改造需要做好风偏计算110kV线路合成绝缘子串自身重量约为瓷绝缘子串的1/7,整体长度较8片瓷绝缘子长10cm,同时绝缘子串在风中的摆动是直摆,不具备瓷绝缘子串的柔性,两者风偏轨道不一样,因此旧线路改造过程中一定要做好风偏计算。1.1中所述的4次风害引起的绝缘子故障中3次均为线路改造时未考虑风偏所致。经过风偏计算,220kV常规线路(双杆架设)风偏距离能满足导线舞动和偏摆要求;220kV线路耐张跳线串抗扭摆能力弱,需进行双串双挂点改造;110kV老旧线路(单杆架设)中导线风偏距离不够需更换上横担,调整爬距;110kV双杆导线风偏距离符合运行要求。2.2鸟粪的盐密测试近年来由于生态保护力度的加强,鸟群、种群数量激增,而且输电线路所经地区排灌沟壑纵横,适宜候鸟生存。大多数鸟害引起的合成绝缘子故障是经带电体、粪便、接地体放电,除均压环和端部金具有烧伤痕迹外,其他地方均无损伤。通过多年观察、分析并取鸟粪进行盐密测试,发现食肉候鸟的粪便电导率在8000μS/cm左右,排便轨迹近似于下抛物线,粪量大。鸟粪以自由落体方式下落,形成一段细长的下落体,使绝缘子串周围电场发生畸变。鸟粪通道的前端与绝缘子串高压端之间空气间隙的电场强度剧增,绝缘子串上承受的大部分电压都加在这段空气间隙上,当鸟类通道的前端越来越接近绝缘子高压端时,它们之间空气间隙承受不了所加电压,间隙被击穿,形成局部放电,最终导致绝缘子串闪络。可见,不需要太大的鸟粪体积就可能导致闪络。2.3均压环的选择合成绝缘子串两端金具外缘直径为42~48mm,瓷绝缘子串两端外缘直径为80~110mm。相比之下,合成绝缘子串更接近于针尖电极即绝缘串轴线,电场分布比瓷绝缘子串更不均匀,为此特设计了均压环。但是合成绝缘子串加装均压环后,110kV线路合成绝缘子串的耐雷水平相当于7片瓷绝缘子,即减少了合成绝缘子串的净空距离,而且由于均压环固定螺栓处起晕电压低,在恶劣气象条件下电晕现象严重,合成绝缘子串靠近下端金具被电晕吸附污物颗粒烧成黑色,影响了整体绝缘性能。所以在线路运行要求配置均压环时,应合理选择,以减少均压环副作用。110kV线路通常不采用均压环,220kV只采用1个均压环。2.4鸟粪闪络事故从鸟粪闪络过程分析中可以看出,对于110kV、220kV线路,鸟粪量不是很大就可以造成闪络。相当多的鸟粪闪络中鸟粪量并不大,事故发生后鸟粪痕迹不明显,甚至由于电弧作用根本就没有鸟粪痕迹,也就是说,相当部分的不明原因闪络实际上很可能就是鸟粪闪络,只是由于没有出现习惯上认为应该存在的鸟粪痕迹而被划分为不明原因闪络事故。不明原因闪络与鸟害闪络事故有很多共同特点:大多发生在深夜至凌晨,特别是阴雨天气;闪络后均能重合成功;闪络后绝缘子性能没有下降现象。3合成绝缘子性能试验2007—2008年巴彦淖尔电业局220kV线路合成绝缘子多次发生闪络。为查明原因,更好地掌握合成绝缘子在运行中电气性能、机械性能的变化情况,2008-08对发生故障的合成绝缘子电气性能和老化问题进行了返厂(襄樊国网合成绝缘子有限责任公司,简称襄樊厂)跟踪试验,在巴彦淖尔电业局的电气拉力试验室进行了合成绝缘子的机械性能试验。3.1新旧合成调控电导湿快干蓄电池包装对襄樊厂合成绝缘子新试品及运行3a的旧产品分别进行了工频干闪试验、工频湿闪试验、雷电冲击50%放电试验、清洁雾雾耐压试验、盐雾雾耐压试验。试验表明:新旧合成绝缘子工频干闪电压变化较小,工频湿闪电压差别较大,主要由于硅橡胶材料配方不同,其伞裙表面憎水性不同;通过摔跌试验、工频干湿闪电压差值比较、雷电冲击50%放电试验,说明早期合成绝缘子产品材料存在老化问题。3.2行时间短,试验后进一步试验特别对襄樊厂外楔式合成绝缘子产品进行了机械破坏试验,个别试品连75%额定负荷都不能通过(其他厂家产品由于运行时间短,有待以后进一步试验)。通过试验分析认为,端部联结采用外楔式合成绝缘子,因国产芯棒圆度很难保证,使楔子受力不均,芯棒不能紧密配合,同时端部密封不好,芯棒长期处于高电场中,端部芯棒易受潮,在电场作用下,端部附近局部放电,使潮湿空气产生硝酸,渗透到端部,对端部玻璃纤维造成腐蚀,导致机械性能下降快。3.3物理试验对不同时期运行的硅橡胶合成绝缘子进行跌落试验,发现早期投运的合成绝缘子伞裙均有折断,说明合成绝缘子硅橡胶伞裙存在老化现象。4压接式、整体注塑式合成绝缘子的配合应用(1)用传统方法测量硅橡胶绝缘子盐密、灰密,测量方法简单,不能准确把握清洗周期,特别在灰密大即中性污秽物附着厚的情况下,严重影响硅橡胶绝缘子迁移性,使硅橡胶绝缘子表面丧失憎水性,导致污闪事故发生。因此要加强对硅橡胶闪络机理的研究,采用泄漏电流测量的方法来指导清洗周期。(2)对早期合成绝缘子产品进行机械跟踪试验,以发现问题并采取对策。选用新(下转第61页)(上接第59页)产品时,尽量选用压接式、整体注塑式合成绝缘子串,金属端部采用一种密封环。密封环有1个由硅橡胶制作的“O”型圈,密封环与端部金具用丝扣连接,在密封环的施紧压力下,“O”型圈将界面内外隔绝,解决了端部密封不好的问题。(3)伞裙老化影响硅橡胶绝缘子寿命及绝缘子的绝缘性能和抗拉摆强度。为此应考虑在材料中加入新型抗老化添加剂,并且要求检修人员在上下导线检修时禁止用脚蹬踏、用尖锐工具刮蹭,从而延长硅橡胶绝缘子的使用寿命。(4)根据国内外的试验分析与运行经验,合成绝缘子比距一般采用25mm/kV为宜。同时伞裙结构要合理,应采用大小伞结构,伞间距要求按JB/T8737—1998《高压线路用复合绝缘子使用导则》第4条执行,伞间距不能满足要求的应采用加长型绝缘子,既满足比距要求,又能降低冰雪伞间距短