在送電線路上采用的絕緣子,按電介質(zhì)材料分為瓷、玻璃、有機合成絕緣子3種類型。在長期的運行中,絕緣子會受到雷擊、污穢、鳥害、冰雪、高濕、溫差等環(huán)境因素的影響;在電氣上要承受強電場、雷電沖擊電流、工頻電弧電流的作用;在機械上要承受長期工作荷重載、綜合荷載、導(dǎo)線舞動等機械力的作用。綜合分析3種類型絕緣子的運行性能及特點,研討絕緣子在運行中出現(xiàn)的問題及解決措施,對于提高線路運行的可靠性是很有必要的。
一、絕緣子材質(zhì)
瓷和玻璃均為硅酸鹽材料。瓷是由石英砂、粘土和長石等原料經(jīng)過球磨、制漿、煉泥、成形、上釉并燒結(jié)成的。泥坯經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成一種多晶體,其顯微結(jié)構(gòu)由多晶體、玻璃相和氣孔組成,是一種非均質(zhì)材料。玻璃是由石英砂、白云石、長石、石灰石和化工原料經(jīng)過高溫熔融成液體后冷凝而成的一種均質(zhì)的非晶體。有機復(fù)合絕緣子的硅橡膠傘盤為高分子聚合物,芯棒為引拔成型的玻璃纖維增強型環(huán)氧樹脂棒。瓷絕緣子和玻璃絕緣子是由鐵帽、鋼腳和絕緣件用高標號水泥膠裝成一體。有機合成絕緣子是由硅橡膠傘裙、芯棒和端部金具構(gòu)成一體。有機合成絕緣子與瓷絕緣子和玻璃絕緣子相比較,具有制造工藝簡單的特點。
二、絕緣子的運行性能及分析
1、雷擊閃絡(luò)
在采用瓷、玻璃絕緣子的輸電線路中,雷擊故障約占故障總數(shù)的50%左右;在全國有機合成絕緣子的故障統(tǒng)計中,雷擊故障約占55%左右。雷擊故障次數(shù)與雷電活動次數(shù)成正比,主要發(fā)生在雷電活動頻繁的地區(qū)。根據(jù)運行情況有些人認為,與瓷、玻璃絕緣子相比較,有機合成絕緣子的耐雷性能較差。特別是在110kv及以下電壓等級的輸電線路中顯得較為突出。根據(jù)運行經(jīng)驗,在發(fā)生雷電閃絡(luò)后,凡有機合成絕緣子兩端均配置有均壓環(huán)的,絕緣子表面仍保持完好,僅有局部傘裙發(fā)白;而僅只在導(dǎo)線端安裝了均壓環(huán)的,有的傘裙燒損嚴重,塔側(cè)的金具也被燒蝕;而兩端均沒裝均壓環(huán)的,則兩端金具及傘裙均有燒蝕現(xiàn)象,需要更換。對有機合成絕緣子的憎水性試驗進一步說明,遭雷擊閃絡(luò)但無燒損的絕緣子仍保持較好的憎水性,但有明顯燒蝕痕跡絕緣子的憎水性能則大大降低,意味著其耐污閃能力也將大大降低。因此,綜合考慮耐雷水平和絕緣子的保護這兩個方面,不應(yīng)該僅為不降低耐雷水平而取消均壓環(huán),而應(yīng)該適當(dāng)增加絕緣子高度,特別是在雷電活動密集區(qū)和雷電易擊點,所使用的合成絕緣子更應(yīng)適當(dāng)加長,使裝配均壓環(huán)后的空氣間隙及放電距離不會減小。
裝設(shè)均壓環(huán)的另一個好處是使絕緣子串的電場分布更趨均勻,不僅可減緩在長期工作電壓下,因局部高場強引發(fā)局部放電而造成絕緣子的老化或劣化,而且在同一放電距離下,可因電場均勻使放電電壓提高,從而提高雷擊閃絡(luò)電壓。從運行及試驗情況來看,均壓環(huán)的結(jié)構(gòu)及加工狀況對放電電壓也有一定影響,均壓環(huán)局部有尖端或因結(jié)構(gòu)不合理形成局部的高場強也會起到降低雷擊放電電壓的作用;有機合成絕緣子的雷擊閃絡(luò)大多可重合成功,這是因為有機合成絕緣子屬不擊穿結(jié)構(gòu),當(dāng)放電在空氣中發(fā)生時,不會對絕緣性能產(chǎn)生不可逆影響,屬可恢復(fù)性絕緣;而瓷絕緣子在雷擊放電時可能發(fā)生內(nèi)擊穿,嚴重時可能在強大的工頻電弧電流作用下發(fā)生爆炸,這種情況屬不可恢復(fù)性絕緣。另需說明的是:有機合成絕緣子的防污性能是源于其外絕緣材料的特性,防雷性能則與外絕緣材料無關(guān),只與其兩端間隙距離及電極開狀有關(guān),距離越大,電場越均勻,其雷擊放電水平就越高。
。、鳥害閃絡(luò)
在絕緣子正上方的橫擔(dān)及金具上棲立飛鳥時,可能因鳥糞形成鳥害閃絡(luò)。這種閃絡(luò)通常是絕緣子表面爬電及空氣放電的一種混合閃絡(luò)。鳥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。鳥害閃絡(luò)一般可從絕緣子表面的鳥糞殘跡及地面的鳥糞痕跡來進行分析。對鳥害閃絡(luò),可在絕緣子串正上方的橫擔(dān)上安裝鳥刺,防止鳥糞直接落在傘裙的上方,也可在上端第一片裝大裙絕緣子,防止鳥糞直接橋接絕緣子傘裙。在采用瓷、玻璃、有機合成絕緣子的線路中,鳥害引起的閃絡(luò)均占有相當(dāng)比例。在有機合成絕緣子的閃絡(luò)故障統(tǒng)計中,鳥害造成的閃絡(luò)僅低于雷擊閃絡(luò),居第二位;與瓷絕緣子、玻璃絕緣子串相比,由鳥害造成的合成絕緣子閃絡(luò)率較高。其原因可能是:①有機合成絕緣子的傘間距較小,在鳥排便的瞬間,易于形成鳥糞的橋接,從而發(fā)生傘裙間飛弧短接現(xiàn)象。②有機合成絕緣子的傘裙是柔性材料,大鳥糞便在重力作用下墜落時,易于全部順傘裙邊緣落下,不易反彈和飛濺;而瓷和玻璃屬剛性材料,由于反彈和飛濺可以減少落下的鳥糞量,甚至阻斷鳥糞對傘裙的橋接。因此,可以說有機合成絕緣子鳥糞閃絡(luò)率較高是與其本身的結(jié)構(gòu)及材料特點有一定關(guān)系的。
。、絕緣子污閃及憎水性
有機合成絕緣子具有污閃電壓高的優(yōu)點。在同樣的爬距及污穢條件下,其污閃電壓明顯高于瓷絕緣子和玻璃絕緣子。原因是硅橡膠傘裙表面為低能面,它具有良好的憎水性,而且硅橡膠材料的憎水性還具有遷移性。通過遷移,到污穢層表面使其也具有了憎水性,污穢層表面的水分以小水珠的形式出現(xiàn),難以形成連續(xù)的水膜,在持續(xù)電壓的作用下不會像瓷、玻璃絕緣子那樣形成集中而強烈的電弧,表面不易形成集中的放電通道,從而具有較高的污閃電壓。另外,有機合成絕緣子桿徑小,在同樣的臟污條件下,其表面電阻比瓷、玻璃絕緣子要大。一般來說,表面電阻越大,污閃電壓也越高。此外,與瓷、玻璃絕緣子下表面?zhèn)憷馐浇Y(jié)構(gòu)不同,有機合成絕緣子傘裙的結(jié)構(gòu)和形狀也不利于污穢的吸附及積累,而且有機合成絕緣子不需要清掃積污,有利于線路的運行維護。但是,運行經(jīng)驗表明:有機合成絕緣子耐污閃能力強并不等于不會污閃,造成污閃的原因是表面快速積污或積污過多造成憎水性難以遷移、氣候環(huán)境等外因造成絕緣子憎水性減弱或暫時喪失、硅橡膠材料老化造成憎水性及污閃性能下降等。試驗及運行中均已發(fā)現(xiàn)有機合成絕緣子在長期受潮后,如在連續(xù)雨霧的氣候條件下,硅橡膠的表面憎水性能有程度不同的下降,有的絕緣子甚至?xí)簳r喪失憎水性能,造成漏電增大,污閃性能明顯降低。在外部連續(xù)雨、霧等潮濕條件消失后憎水性會逐漸恢復(fù)。
[$page] 影響有機合成絕緣子憎水性能恢復(fù)的主要因素有:
、賯闳沟墓柘鹉z材料配方不同,其憎水恢復(fù)率也不同,性能良好的硅橡膠材料其憎水性恢復(fù)速率快,性能較差的硅橡膠材料其憎水性恢復(fù)速率慢,污層