對線路絕緣子運行性能及分析的探討

李相國，何蒼貴，單成友

1、3國網黑龍江黑河供電公司；2國網黑龍江技能培訓中心牡丹江分部

對線路絕緣子運行性能及分析的探討

李相國1，何蒼貴2，單成友3

1、3國網黑龍江黑河供電公司；2國網黑龍江技能培訓中心牡丹江分部

本文論述了配電線路瓷、玻璃及合成絕緣子的運行性能及特點，深入探討了鳥害、污穢以及雷電等一系列外在要素，以及材料、工藝、結構等一系列內在要素，圍繞絕緣子運行性能的影響展開研究，探討了線路絕緣子運行過程中所存在的一些問題及其相應的解決途徑。

玻璃絕緣子；合成絕緣子；瓷絕緣子；配電線路性能

在經歷了長久的運行過程之后，配電線路的絕緣子會遭受到溫差、污穢、雷擊、高溫、冰雪、鳥害等各方面環境因素的影響，不僅如此，絕緣子還會受到電氣方面的工頻電弧電流、雷電沖擊電流、強電場等方面的共同作用，另外其機械方面需要承擔長期運行所造成的導線舞動、工作荷載等方面的機械力作用。

一、關于電網的雷擊閃絡問題分析

目前，絕緣子的類型繁多，其絕緣材料，主要有玻璃、瓷以及合成絕緣子，這三種不同的絕緣材料決定了絕緣子線路的不同性能。由玻璃以及瓷構成的絕緣子線路，其所產生的雷擊故障率大約占總體故障率的50%，而合成絕緣子發生雷擊故障率大約占故障總數量的55%。從總體考慮絕緣子與耐雷水平的保護問題，應當在易遭受雷電襲擊地點和雷電活動地區合理增長絕緣子長度，從而增長放電距離，有效避免均壓環間氣隙發生減小情況。為了提高絕緣子線路的耐雷水平選用均壓環可以起到均勻分布絕緣子串的作用，不但能夠有效緩解局部高壓強，避免局部放電而引起絕緣子老化，還能夠使處于同一放電距離下由于電場均勻而導致放電電壓提升，最終造成雷擊閃絡電壓的提高。因為空氣屬于可恢復性絕緣，其幾乎不可能擊穿絕緣子內部，這使得在一般情況下使用合成絕緣子可以起到重合雷擊閃絡的作用。而瓷絕緣子在處于雷擊放電情況下就有可能會發生內擊穿現象，更甚至會受到強大工頻電弧電流的影響而引發掉串和爆炸。合成絕緣子的防雷性與其電極形狀和兩端間隙距離有關，間隙距離越大，則相應的電場越均勻，同時雷擊放電水平顯著升高。

二、針對絕緣子污閃及憎水性問題的分析

在線路的運行過程中，由于受環境條件的影響，絕緣子通常容易產生污穢最終形成污閃。在相同的污穢和爬距條件下，合成絕緣子的防污閃能力以絕對優勢超出玻璃絕緣子及瓷絕緣子。究其原因主要是：①合成絕緣子下表面為傘裙形狀和結構，而玻璃和瓷絕緣子下表面呈傘棱式結構，傘裙形狀和結構相比傘棱式結構不利于污穢的積累和吸附，這樣便可省略積污清掃的步驟，更加有利于線路的運行和維護；②硅橡膠傘裙表面具有較好的憎水性，可遷移，是低能面，能夠使污穢層具有一定憎水性，污層表面的水分難以形成連續水膜僅呈小水珠形式出現。通過電壓的持續作用下，不同于玻璃及瓷絕緣子會形成強烈而集中的電弧，不容易在表層形成較為集中的放電通道，因而具有相當高的污閃電壓。③由于合成絕緣子的桿徑相對較小，所以在同一污穢條件下，合成絕緣子的表層電阻相對于玻璃和瓷絕緣子要更大，如此其污閃電壓相對玻璃和瓷絕緣子也會相對較高。

三、針對絕緣子的劣化及檢測問題的分析

玻璃絕緣子一般具有零值自爆的特點，究其原因主要為：①絕緣子在運行過程中，它的表面積污層在受潮后會出現局部放電的情況，從而引起持續發熱并玻璃的絕緣性能。最終致使其零值自爆。由此可見在污穢較嚴重環境下運行的玻璃絕緣子更容易發生零值自爆。②由于玻璃中含有結瘤和雜質，如果集中分布在內張力層，則會造成部分產品在制成一段時間后發生自爆；倘若集中分布在外壓縮層中，則導致在線路中運行一段時間后，一旦發生機電負荷作用以及遭遇強烈冷熱溫差時，將可能發生玻璃絕緣件自爆現象。

與水泥粘合劑、鋼帽相比，絕緣子瓷件的溫度膨脹系數相對較大，運行過程中瓷件會承受較大的剪應力和壓力，致使開裂，并且瓷件還存在膨脹系數大、剝沙、剝釉等一系列問題，通過外力作用會形成有害應力從而引起裂紋擴展。對于瓷絕緣子而言，其劣化集中表現為頭部隱形的“低值”和“零值”，低值或零值瓷絕緣子必須通過登桿進行逐片檢測，這樣一來在很大程度上增加了成本，并且其檢測準確率會受到作業人員的經驗、大氣濕度、人工調整火花間隙距離等因素的影響，即便每年對其進行定期檢測，也存在大量的漏檢，在很大程度上降低了線路的絕緣水平。一旦玻璃絕緣子出現缺陷時其傘裙自爆，只要保持定期實施巡檢，就能及時發現問題并予以更換。

四、針對機械強度問題的分析

在線路運行過程中，由于受外界的影響，絕緣子、導線及桿塔都需要一定的穩定性；檢測絕緣子運行的重要指標即機電破壞負荷試驗。針對線路運行年限不同的玻璃絕緣子、瓷絕緣子實施機電性能對比試驗，通過分析實驗結果發現部分瓷絕緣子在運行十五至二十五年之后，該瓷絕緣子的不合格率會隨著時間的推移而相對增加；而針對玻璃絕緣子而言其分散性與穩定性要高于瓷絕緣子。通過玻璃絕緣子和瓷絕緣子高頻震動疲勞試驗證明，進行試驗后玻璃絕緣子的機電強度并無較大變化，然而瓷絕緣子的機電強度發生了較大程度的下降。出現這種情況主要是因為：①因為瓷質燒結體屬于不均勻材料，同時經過長期的運行受到各種機械振動力和沖擊力的作用，會對瓷體造成損傷因而導致其機械性能下降；②由于國內生產瓷絕緣子廠家較多且生產質量參差不齊，無法有效控制制造工藝與材質，造成質量分散性大。

通過合成絕緣子運行若干年強度試驗發現，其機械強度下降。主要表現為芯棒從端部金具中脫出，出現斷裂、芯棒在額定機械負荷下出現滑移。出現以上現象的原因主要包括：①芯棒材料和蠕變特性發生老化；②端部聯結工藝與結構存在問題。

有效防止合成絕緣子發生脆斷的具體措施：①科學分布端部電場；②優化端頭密封質量，防止出現縫隙；③采取有效措施防止硅橡膠護套出現表面損傷和局部缺陷。

結束語

合成絕緣子、瓷、玻璃在制造工藝、材料、設計結構等各個方面存在不同程度的差異性，并且其運行性能方面也不盡相同。通過長期的運行過程，因為受到來自內在和外在等各方面因素的影響，導致出現一系列阻礙線路安全運行的各種問題，而圍繞這些問題展開深入的分析和探討，能夠有效完善及提升絕緣子的運行性能，并進一步加強線路安全水平。同時，我們更應該在生產實踐中，多探索、多研究；既要考慮絕緣子材料的經濟性、可靠性，又要考慮它的生產制造過程和工藝質量，去探索出一條更新的思路。

[1]邱志斌,黃剛,黃霞等.三種線路絕緣子的性能分析及其發展趨勢[J].中國科技博覽,2010,(36):158-158.

[2]許喆.復合絕緣子的長期運行性能試驗研究[D].山東大學, 2009.