500kV施賢線地線懸垂復合絕緣子斷裂原因分析及優化改造策略

摘要：自2012年施賢線地線融冰改造以來，施黎甲乙線、黎桂甲乙線地線懸垂復合絕緣子相繼發生多次斷裂事故。文章分析了地線復合絕緣子斷裂的原因，對絕緣子與金具串聯方式進行受力計算分析，并提出優化改造方案。

關鍵詞：地線；復合絕緣子；線路覆冰；絕緣子斷裂；輸電線路 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM75 文章編號：1009-2374（2016）18-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.015

為了通過融冰全面提高輸電線路的抗冰能力，2012年對500kV施賢線進行了地線融冰改造工作，將融冰段地線懸垂串更換為單聯雙串復合絕緣子串型，實現地線全線絕緣，使施賢線地線具備了融冰功能。在隨后的2013年和2014年冬季線路覆冰期間，施賢線多次進行了地線融冰，保證了線路的安全穩定運行。但在2013年冰期過后的巡視中發現施黎甲線77#左相小號側地線懸垂復合絕緣子斷裂，后面又陸續發現類似情況。截至2014年5月，在施黎、黎桂線上共發現6支地線懸垂復合絕緣子斷裂。

1 斷裂原因分析

1.1 斷裂絕緣子特征

1.1.1 斷裂絕緣子塔型均為直線塔，絕緣子串型為懸垂串（如圖1所示），耐張串型未發現斷裂情況。

1.1.2 絕緣子斷裂位置均在絕緣子上端第一片傘裙靠近芯棒與端部金具連接處（如圖2所示），絕緣子外觀完好、清潔，表面無劣化現象。

1.1.3 雙聯串絕緣子均只斷了其中一串，并未發生地線掉線情況，地線有不同程度的滑移。

1.1.4 所在塔位兩側高差相對較大，事故桿塔前后高差情況見表1：

1.2 絕緣子檢測情況

施黎、黎桂雙線融冰改造絕緣子均為同一批次、同一廠家，在發生斷裂情況后將斷裂絕緣子進行了送檢試驗，試驗項目包括：（1）驗證金屬附件和傘套間界面的滲透性試驗；（2）驗證額定機械負荷SML及破壞試驗；（3）端部金具口部芯棒切片滲透試驗；（4）探索性研究地線絕緣子的彎曲強度。試驗所進行的試驗項目全部合格，排除了絕緣子本身質量原因導致斷裂的可能。

1.3 絕緣子串受力分析

2012年地線融冰改造時線路融冰段地線絕緣子懸垂串串圖如圖3所示：

改造后的串型為二聯板L-1240下方直接與地線直流融冰復合絕緣子頭部U型槽鋼帽相連，連接后二聯板與該U型槽鋼帽間的間隔距離較小，導致地線復合絕緣子串無法靈活的偏轉，當遇到地線懸垂串前后檔內出現不均勻覆冰或局部大風等特殊氣象條件變化導致地線串偏移時，二聯板下端掛孔外緣與復合絕緣子U型槽鋼帽接觸并相抵，產生很大的彎矩進而損壞地線復合絕緣子，如圖4所示。

對聯板金具和復合絕緣子U型槽鋼帽連接方式進行計算分析，發現：當地線復合絕緣子上端U型槽直接與二聯板相連后，兩者間距離僅為4mm，其偏轉后，與垂線的角度超過13.5°以上時，二聯板下端掛孔外緣與U型槽鋼帽接觸并相抵，復合絕緣子絕緣體與鋼帽的連接部位即可發生斷裂。本次事故發生的原因很有可能是在冬季覆冰情況下，線路地線懸垂串兩側檔距的不均勻覆冰，尤其是脫冰跳躍造成順線路張力差，導致絕緣子串偏斜收彎，其鋼帽端受損產生裂隙，運行人員在巡線過程中難以發現；到了非覆冰季節，在大風舞動等外力荷載作用下發生絕緣子斷裂。

因此，為了避免二聯板下端掛孔外緣與地線復合絕緣子鋼帽相抵，需對地線懸垂絕緣子串進行改造。

2 改造方案

2.1 原改造方案

2012年施賢線地線融冰改造工程完成后，就對個別大高差地形區段的地線懸垂串進行了改造，當時采用的絕緣子串圖如圖5所示：

如圖5所示，當時采取的地線懸垂絕緣子串在聯板和每個復合絕緣子串之間增加了2個ZS-7掛板（即一個絕緣子串中增加4個ZS-7掛板）。增加ZS-7掛板后，ZS-7與聯板、聯板與復合絕緣子聯接金具均能靈活轉動，避免了地線懸垂串由于外部環境變化發生偏移時在復合絕緣子上產生扭矩進而損壞地線復合絕緣子。

但是這種地線懸垂絕緣子串增加了兩個ZS-7掛板，地線串整體長度增加了160mm，因此在大風情況下可能導致地線與桿塔之間的絕緣要求的空氣間隙不夠。

鑒于以上原因，地線融冰改造工程完成后，只針對個別大高差地形區段的地線懸垂串按照上述方法進行了改造。

2.2 優化改造方案

以原地線懸垂絕緣子串改造方案為基礎，提出優化地線懸垂絕緣子串的改造方案如下：

在二聯板L-1240與地線復合絕緣子間增加一個PS-7金具（見圖6），使其能靈活擺動，在地線懸垂串出現偏移時，亦能保證地線復合絕緣子不受到額外的荷載。

PS-7與復合絕緣子聯接金具連接示意圖見圖7，從圖中可以看出，PS-7與復合絕緣子U型槽鋼帽連接部分能夠靈活轉動，不會發生接觸或相抵的情況。

增加PS-7的優化地線懸垂絕緣子串圖見圖8。采用這種優化方案的懸垂串增加串長僅為90mm，對地線與桿塔之間的空氣間隙影響較小。

3 結語

地線絕緣子串發生斷裂的主要原因為覆冰后絕緣子串兩側地線張力不平衡，使絕緣子串產生偏斜，U型槽鋼帽與聯板下端掛孔外緣接觸并相抵，產生的彎矩超過了芯棒的承載范圍。消除該隱患可以通過絕緣子串加裝PS-7掛板改造，使絕緣端部能夠靈活轉動，并且對地線與桿塔之間的空氣間隙影響較小，該方法簡單、有效、經濟可靠，在今后的地線融冰建設、改造中可借鑒

實施。

參考文獻

[1] 王少華，葉自強，羅盛.500kV復合絕緣子斷裂機理及檢測方法[J].中國電力，2011，（8）.

[2] 張暢生，方子帆.高壓輸電線路合成絕緣子斷裂機理研究[J].絕緣材料，2002，（1）.

[3] 中南電力設計院.施黎甲乙線、黎桂甲乙線（貴陽局段）地線懸垂絕緣子損壞分析和建議報告[R].2014.

[4] 苗紅璞.500kV線路覆冰段地線合成絕緣子斷裂原因分析及對策[J].電子制作，2014，（23）.

[5] 廣州市邁克林電力有限公司質量檢測中心.施黎甲乙線、黎桂甲乙線（貴陽局段）地線絕緣子（懸垂）RCRE100CN-2產品抽樣試驗報告[R].2014.

作者簡介：程孟（1987-），男，貴州遵義人，中國南方電網超高壓輸電公司貴陽局助理工程師，研究方向：送電線路。

（責任編輯：黃銀芳）