架空線路絕緣化淺析

朱洪志 徐 昊 周笛青 高 翔 秦青峰

國網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司

0 引言

架空線路無論在城鎮(zhèn)市區(qū)還是偏遠(yuǎn)郊區(qū)，都普遍存在著受樹枝、飄帶等異物侵?jǐn)_，導(dǎo)致發(fā)生短路跳閘的問題[1]。架空導(dǎo)線雖然可以通過使用絕緣導(dǎo)線進(jìn)行絕緣化[2]，但導(dǎo)線整體調(diào)換存在著成本高、改造進(jìn)程較慢等諸多問題。此外，線路及設(shè)備上一些隱蔽部分，如真空斷路器閘刀、接地環(huán)、和配電房進(jìn)戶線等，由于裸露的帶電部分面積較小，在日常運(yùn)維以及絕緣化治理中未受到足夠的重視[3]，同樣容易引發(fā)短路跳閘事故。本文根據(jù)架空線路的運(yùn)行特點(diǎn)，提出了幾種線路絕緣化方法，應(yīng)用在不同的場(chǎng)合，具有成本較低、應(yīng)用方便、見效快的優(yōu)點(diǎn)。

1 架空線路跳閘原因分析

2016年和2017年嘉定供電公司10kV架空線路跳閘情況進(jìn)行的分析如圖1和圖2所示。在2016年和2017年連續(xù)兩年線路跳閘事故中，飄帶樹枝、鳥窩等異物引起線路跳閘占比分別為28%和26%，是引起線路跳閘的主要因素之一，通常是由于外界異物接觸到線路帶電部分，造成單相接地或相間短路。為了防止此類故障，對(duì)線路裸露帶電部分進(jìn)行絕緣化改造，隔離外界異物對(duì)線路的影響，能有效降低跳閘率，提升線路運(yùn)行的安全水平。

圖1 2016年嘉定供電公司10kV線路跳閘統(tǒng)計(jì)

圖2 2017年嘉定供電公司10kV線路跳閘統(tǒng)計(jì)

2 幾種架空線路絕緣化方法

架空線路絕緣化包括架空導(dǎo)線的絕緣化和設(shè)備的絕緣化，主要有兩個(gè)方式：一是整體更換新設(shè)備，新設(shè)備表面無裸露部分。如絕緣導(dǎo)線、全絕緣熔絲、插拔式變壓器等，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備的密封性和絕緣性好，缺點(diǎn)是新設(shè)備設(shè)計(jì)研究費(fèi)用以及整體調(diào)換成本較高；二是原有設(shè)備表面增加額外的絕緣層，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要更換原有設(shè)備，成本較低、容易大規(guī)模推廣。在架空線路運(yùn)維的實(shí)踐中，通過額外增加絕緣層的方式，提出了幾種架空線路絕緣化的方法。

2.1 架空導(dǎo)線絕緣噴涂

該方法主要用于35kV及以上架空線路上，由于35kV架空導(dǎo)線半徑較粗、檔距較大，受電桿、橫擔(dān)設(shè)備承重等的限制，基本上采用裸導(dǎo)線。若通過調(diào)換絕緣導(dǎo)線進(jìn)行改造，將需要投入較大的設(shè)備改造成本。絕緣噴涂法是將高空作業(yè)機(jī)器人懸掛在架空導(dǎo)線上，由機(jī)器人自動(dòng)將絕緣涂料360o噴在導(dǎo)線表面，由于絕緣涂料具有輕便、快速固化的性能，通過無線遙控，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離整檔導(dǎo)線的自動(dòng)涂覆。但受工藝等原因噴涂機(jī)器人作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)器人及涂料成本較大，只能針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域線路，不適合大規(guī)模使用。

圖3 高空絕緣噴涂

2.2 架空導(dǎo)線絕緣護(hù)套

由于35kV架空導(dǎo)線在支撐絕緣子附近離地極較近，而且橫擔(dān)、支撐絕緣子面積較大，是鳥類筑巢、高空異物的多發(fā)易發(fā)區(qū)域，為此本文設(shè)計(jì)了一種安裝在35kV架空線路絕緣子上的絕緣護(hù)套[4]，通過給絕緣子附近導(dǎo)線提供絕緣屏蔽，能有效防止鳥類在35kV橫擔(dān)上筑巢而產(chǎn)生短路停電事故[5]，也能防止蛇類或其他異物纏繞在絕緣子附近碰觸帶電導(dǎo)線發(fā)生線路跳閘，在成本較低的同時(shí)，能有效提升35kV架空線路的安全水平。

上述絕緣護(hù)套在設(shè)計(jì)中采用一種分段預(yù)制式的結(jié)構(gòu)，即：將產(chǎn)品設(shè)計(jì)成多段，在導(dǎo)線與絕緣子接觸的部分采用盒體結(jié)構(gòu)，兩邊架空導(dǎo)線部分采用套管沿線包裹，并都做成開啟式的形式，采用扣釘扣住開啟的邊緣，兩邊套管與盒體之間的連接采取凹凸吻合的結(jié)構(gòu)，保證整個(gè)預(yù)制式的絕緣護(hù)套安裝后形成一個(gè)整體，包覆在架空導(dǎo)線和與絕緣子連接處，此設(shè)計(jì)使護(hù)套更易在高空進(jìn)行施工安裝，同時(shí)也降低了工廠生產(chǎn)的難度。絕緣護(hù)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，適合在架空線路上廣泛使用。

圖4 架空線路絕緣護(hù)套與安裝

2.3 接地環(huán)絕緣護(hù)罩

10kV架空導(dǎo)線接地環(huán)作為線路上廣泛使用的設(shè)備，其作用是在絕緣導(dǎo)線檢修時(shí)提供與接地棒連接的部分。目前使用的大部分接地環(huán)都無法做到全絕緣，在與接地棒連接的部分通常直接裸露在外面，仍然存在受樹枝等觸碰的風(fēng)險(xiǎn)。本文介紹的一種安裝在10kV架空導(dǎo)線接地環(huán)上的絕緣護(hù)罩，能夠?qū)崿F(xiàn)接地環(huán)的全封閉絕緣，同時(shí)不影響線路檢修時(shí)的接地操作。

接地環(huán)絕緣護(hù)罩外形上與接地環(huán)相似，將接地環(huán)包裹在其中，為了保證絕緣護(hù)罩整體的密閉性能，護(hù)罩上半部分采用孔扣的形式密閉，下半部分通過在護(hù)罩正面和背面內(nèi)嵌磁鐵1和磁鐵2的方法，通過磁鐵的磁力密閉，這樣在線路正常運(yùn)行時(shí)，整個(gè)護(hù)罩形成一個(gè)絕緣封閉的整體。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)接地環(huán)在線路檢修時(shí)能提供與接地棒連接的部分，絕緣護(hù)罩的上、下半部分采用可翻蓋的設(shè)計(jì)，通過在側(cè)面內(nèi)嵌磁鐵3，通過磁鐵1和磁鐵3的吸附力，保證護(hù)罩在翻開后能貼附在上面，從而將內(nèi)部的接地環(huán)露出來，方便接地操作。

圖5 接地環(huán)絕緣護(hù)罩

2.4 新型絕緣膠泥

在一些面積較小的裸露帶電設(shè)備、長(zhǎng)度較短的裸導(dǎo)線上，若對(duì)設(shè)備和導(dǎo)線進(jìn)行改造和調(diào)換，除了設(shè)備成本較高外，施工也比較復(fù)雜。如果進(jìn)戶線直接穿墻進(jìn)入的高壓配電房，由于老舊等原因，其進(jìn)戶線不少仍采用裸導(dǎo)線。若直接調(diào)換進(jìn)戶線，需要涉及到穿墻套管部分，額外增加了施工難度。

為此可以使用新型絕緣膠泥，與傳統(tǒng)PVC絕緣膠帶相比，它具有面積大、可塑性好，對(duì)不規(guī)則表面具有良好的從形性，同時(shí)絕緣性能高和阻水性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于外界環(huán)境條件具有卓越的耐受性，能夠應(yīng)用在10kV帶電設(shè)備上。根據(jù)設(shè)備、導(dǎo)線外形直接將其包覆在帶電部分，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)絕緣密封和定型。

圖6 高壓進(jìn)戶線絕緣改造

3 架空線路絕緣化存在的問題

3.1 架空導(dǎo)線防雷措施

架空導(dǎo)線絕緣化后，當(dāng)遇到雷擊時(shí)，雷擊電流無法順利地沿導(dǎo)線傳遞，導(dǎo)線絕緣層會(huì)被擊穿產(chǎn)生小孔，最終導(dǎo)致電弧固定在絕緣層擊穿孔，引起導(dǎo)線在該點(diǎn)的溫度急劇上升而被燒斷。為避免雷擊產(chǎn)生斷線[6]，應(yīng)當(dāng)提高防雷絕緣子的使用，在工藝上對(duì)導(dǎo)線與防雷金具連接處進(jìn)行剝皮處理或使用穿刺線夾，同時(shí)保障接地通道和接地電阻符合要求，確保雷擊電流有充分釋放的途徑。

3.2 提升設(shè)備絕緣化水平

隨著架空線路規(guī)模的擴(kuò)大，線路投運(yùn)設(shè)備也逐漸增多，周圍環(huán)境對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行的影響逐漸增大，設(shè)備裸露帶來的運(yùn)行隱患同導(dǎo)線一樣越來越突出。因此，在進(jìn)行架空導(dǎo)線絕緣化的同時(shí)，應(yīng)將設(shè)備的絕緣化放在同樣重要位置，如變壓器樁頭、避雷器、真空斷路器刀閘等，應(yīng)做好絕緣封閉處理，通過調(diào)換全絕緣設(shè)備、增加絕緣罩等方式，對(duì)設(shè)備裸露進(jìn)行防護(hù)，提升設(shè)備的絕緣化水平。

4 總結(jié)

對(duì)架空線路進(jìn)行絕緣化改造是配電網(wǎng)發(fā)展的主要方向之一，目前其主要的方式是導(dǎo)線絕緣化，即整體調(diào)換絕緣導(dǎo)線的方法，此類方式成本較大，改造周期較長(zhǎng)，不適用于所有地區(qū)情況。此外針對(duì)線路其他設(shè)備，尤其是面積較小、位置隱蔽的帶電部分，其絕緣化方法研究較少。本文提出的幾種線路絕緣化的方法，主要針對(duì)線路重點(diǎn)帶電部分，無需對(duì)原來設(shè)備進(jìn)行調(diào)換，通過額外提供絕緣遮蔽的方法，對(duì)線路設(shè)備的帶電部分進(jìn)行隔離，具有經(jīng)濟(jì)、便捷的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速、有效地提高架空線路的安全水平。