絕緣護套對減小輸電線路導線閃絡距離的影響研究

姚京松，何劍峰，鮑同鋒，吳 軍，向文祥

（國網湖北省電力公司檢修公司,湖北 武漢 430050）

0 引言

輸電線路是電網的基本組成部分，影響輸電線路安全運行的主要故障分別有雷擊、冰害、山火、風偏、污閃、鳥害等。外界的各種不利條件造成輸電線路上導線相間或導線與地物之間的空氣間隙距離減小，當此間隙距離的電氣強度不能耐受系統最高運行電壓時便會發生擊穿放電[1]。隨著我國國民經濟持續快速發展，用電負荷快速增長，輸電容量逐步增大，線路走廊及大型電站的出線等問題日益嚴峻，緊湊型輸電線路被大量采用，緊湊型線路相間距離遠小于常規線路，若設計不夠合理或在極端氣象條件下，其導線間或導地線間有可能發生嚴重的放電事故。近年來，國內外發生的大面積停電事故許多都源于線路故障，因此，防止因線路故障導致的電網事故特別是大面積停電事故，依然是線路運維工作的重中之重。

文獻[2]認為導線包覆絕緣護套可用于輸電線路鳥糞閃絡防護，文獻[3-4]認為可用于解決配電線路故障頻發樹障、鳥窩、異物等缺陷或保護裸露在外的鐵路接觸網，但上述研究未定量指出絕緣護套對上述問題的解決效果。文獻[5-6]研究了在500 kV輸電線路絕緣子高壓端導線側及金具安裝絕緣護套前后，復合絕緣子起暈、污閃電壓以及間隙放電擊穿電壓的變化情況。

1 輸電線間隙擊穿試驗

1.1 卡扣式硅橡膠絕緣護套管

卡扣式絕緣護套采用優質硅橡膠材料制成，具有優異的電氣、抗漏電起痕性能，耐侯性極佳，機械性能高，具有憎水性及憎水性遷移等特點，耐高低溫性能極其優異，可在-50～150℃條件下連續使用。安裝方便簡單，省工省時。

其主要特點如下：（1）具有良好絕緣性能，絕緣強度≥20 kV/mm;（2）密度低，重量輕，柔軟、耐折彎；（3）卡扣式設計安全可靠，安裝簡捷，無需動火，停電施工時間短；（4）使用壽命長，抗老化，耐腐蝕；（5）對防異物短路、防樹木碰線、防機械碰線等起到了積極的作用。

圖1 卡扣式硅橡膠絕緣護護套Fig.1 The buckled silicone rubber insulation sheath

1.2 試驗模型搭建

本試驗采用一對長度為10 m的鋼芯鋁絞線模擬輸電線路與周邊地物，在線路中間采用人工彎折減小距離的方式等效發生空氣間隙減小部分。5～50 cm間隙距離試驗中，兩導線采用8個瓷絕緣支柱進行支撐，導線兩端分別用兩個絕緣支柱進行導線固定，中間利用兩個絕緣支柱進行支撐并固定導線彎曲弧度，調整兩導線間的最小間隙距離。兩導線中一根為高壓端，接入工頻發生器電壓輸出引線；一根為低壓端，兩端接地，模型搭建如圖2所示。

圖2 試驗模型示意圖Fig.2 Schematic diagramof experiment model

采用人工彎折減小距離，實際實驗模型如圖3所示，線間最小間隙距離d基本在線路中間，可根據試驗進行調節。8個絕緣支柱表面均進行良好的絕緣包裹，使導線與絕緣支柱表面絕緣。在導線表面包裹試驗護套時，護套長約為3.5 m，能覆蓋部分超過中間兩絕緣支柱位置，且護套兩端裸露導線間距離D在試驗中均保證大于1 m，避免在護套未擊穿時裸導線處已擊穿的現象。間隙距離初始值均取為5 cm，采用升壓法使電壓線性由零升至擊穿電壓，為保護設備擊穿后電壓僅保持5 s。

圖3 實際試驗模型Fig.3 The actual experiment model

2 試驗結果及分析

裸導線在5～50 cm的間隙距離下進行工頻擊穿電壓試驗，每種間隙距離下均進行10次測試，試驗結果取10次測試平均值。

表1和圖4為裸導線間隙工頻擊穿電壓隨導線最小間距變化的試驗結果。

表1 裸導線空氣間隙工頻擊穿試驗數據Tab.1 Power frequency breakdown test results of bare conductor air gap

可見，裸導線最小間隙距離在5～50 cm內時，間隙工頻擊穿電壓隨間隙距離增大近似線性增加，線性擬合結果為

分別對雙導線包覆2.6 mm和4 mm壁厚的卡扣式護套進行工頻擊穿試驗。為了衡量包覆卡扣護套對減少輸電線路導線間或導線對地物放電的效果，定義包覆卡扣護套后相對于裸導線間隙相同擊穿電壓的情況下間隙擊穿距離的減少量為安全距離增量。表2為雙導線包覆2.6 mm卡扣式護套后間隙工頻擊穿試驗結果。

圖4 裸導線工頻擊穿特性Fig.4 Power frequency breakdown voltage for bare conductor and fitted curve

表2 雙線包覆2.6 mm護套間隙工頻擊穿試驗結果Tab.2 Power frequency breakdown test results of double conductor covered by 2.6 mm insulation sheath air gap

從圖5可以看出雙線包覆2.6 mm絕緣卡扣護套可以顯著提升間隙安全距離，最大可以接近15 cm，平均安全距離提升值為11.20 cm。表3為雙導線包覆4 mm卡扣護套后間隙工頻擊穿試驗結果。

從圖6可以看出雙線包覆4 mm卡扣護套也可以顯著提升間隙安全距離，最大提升量達到了20.10 cm，平均安全距離提升值為12.55 cm。

圖5 雙線包覆2.6 mm卡扣護套間隙安全距離增量Fig.5 The increase of safe distance for double conductor covered by 2.6 mm insulation sheath air gap

表3 雙線包覆4 mm卡扣護套間隙工頻擊穿試驗結果Tab.3 Power frequency breakdown test results of double conductor covered by 4 mm insulation sheath air gap

圖6 雙線包覆4 mm卡扣護套間隙安全距離增量Fig.6 The increase of safe distance for double conductor covered by 4 mm insulation sheath air gap

圖7 不同壁厚卡扣護套下間隙安全距離增量Fig.7 The increase of safe distance for double conductor covered by different thickness insulation sheath air gap

圖7為雙線包覆2.6 mm和4 mm卡扣護套間隙工頻擊穿安全距離提升值。從圖7可以 清晰地看到：無論是雙線包覆2.6 mm卡扣護套還是雙線包覆4 mm卡扣護套，對間隙安全距離的提升均有一定的波動性，這是因為擊穿放電具有一定的統計性，兩種不同厚度的卡扣護套對提高間隙的安全距離沒有明顯的差異，均在12 cm左右。

3 結論

1）導線間間隙距離在5～50 cm時，裸導線下擊穿電壓與間隙距離幾乎呈線性關系。

2）雙線包覆2.6 mm絕緣卡扣護套可以顯著提升間隙安全距離，最大可以接近15 cm，平均安全距離提升值為11.20 cm。

3）雙線包覆4 mm卡扣護套也可以顯著提升間隙安全距離，最大提升量達到了20.10 cm，平均安全距離提升值為12.55 cm。

4）雙線包覆卡扣護套對間隙安全距離的提升均有一定的波動性，這是因為擊穿放電具有一定的統計性，兩種不同厚度的卡扣護套對提高間隙的安全距離沒有明顯的差異，均在12 cm左右。

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