特高壓輸電線路中的復合絕緣子應用探討

黃小浪

（國網湖北送變電工程有限公司，湖北 武漢 430063）

在架空輸電線路中，絕緣子能夠達到支撐導線以及防止電流回地的作用，運行中須保證絕緣子不會因為復合條件或者環境發生改變，而出現機電應力失效的問題，以防對線路正常運行造成不良影響。在將復合絕緣子運用到特高壓輸電線路中時，目前還存在一些問題需要改善。

1 復合絕緣子在特高壓輸電線路中存在的問題

1.1 芯棒脆斷

芯棒脆斷是較為常見的復合絕緣子故障，在超高壓線路中的發生概率相對較高。在發生脆斷時，芯棒玻璃纖維會因為受到酸液侵蝕，在較小載荷作用下出現逐漸斷裂，造成整支芯棒斷裂。芯棒脆斷的特點主要體現在以下幾個方面：（1）一般會發生在場強較為集中的高壓端部位，若均壓環裝反會導致絕緣子出現脆斷問題，而放電是造成脆斷問題的主要原因之一，可對均壓環的設計進行調整，保證場強的均勻程度，防止脆斷發生問題。（2）護套或端部密封出現破損時也容易出現脆斷，所以需要做好端部密封工作，不斷增強密封設計水平，保證相關問題能夠得到改善。（3）脆斷基本發生在E纖維制成的普通芯棒位置，而最新研究出的無硼纖維耐酸芯棒材料，整體耐酸性能較為理想，能夠降低脆斷問題，但由于并不是所有纖維芯棒都具有較高水平耐酸性，所以在挑選芯棒時，需要做好性能的分析和選擇。雖然脆斷問題影響相對較大，但整體發生概率較低，通過上述各項干預手段，達到切實降低脆斷問題發生概率的目標。

1.2 機械問題

機械強度下降會導致線路正常運行受到干擾，是復合絕緣子應用需要關注的重點問題之一。目前較為常用的復合絕緣子主要以內楔式標準為主，但該標準對于接壓式產品而言存在過于寬松的問題，蠕變斜率與壓接式絕緣子并不相符，相關研究就該問題進行了深度探討。研究人員通過對機械性能下降原因的分析，明確應對方案，保證其機械強度達到相應水平，確保復合絕緣子發揮作用。

1.3 界面擊穿

此種問題主要以雷擊為主，占電氣損壞復合絕緣子總數一半以上。雖然近幾年復合絕緣子的材料一直處于不斷完善狀態，已經從擠包工藝和灌膠工藝逐漸升級為整體注塑和擠壓穿傘模式，但仍然存在著多次界面被擊穿的問題。當事故發生后，產品中會存在明顯芯棒和護套剝離的狀況，護套界面與桿徑也存在燒蝕問題，嚴重時存在整支界面被擊穿的狀況，嚴重影響絕緣子使用。因此需要不斷對產品進行優化升級，降低界面被擊穿的概率。

1.4 老化問題

受到溫度以及表面放電等各項因素影響，絕緣子在使用一段時間之后會出現老化問題。硅橡膠老化的過程相對較長，但也可能在投運短期內發生老化，這和環境污染以及材料配方工藝等有著密切關聯。在多數地區，硅橡膠應用能夠保持良好狀態，可在長時間內始終保持相應性能，而老化過程屬于必然趨勢，須及時發現過早老化的產品，保證絕緣子的應用不會受到干擾。

復合絕緣子運行過程中如果出現明顯老化，仍然可在一段時間內保持安全運行狀態，所以須定期檢查和巡視，及時發現老化問題并處理，以防出現進一步惡化的狀況。

2 復合絕緣子在特高壓輸電線路中的應用

就目前國內已經投入運行的線路運行情況來看，復合絕緣子能夠達到有效降低線路維護成本以及降低電網污閃等，雖然其在運行過程中存在不足，但隨著檢測技術以及生產技術的不斷優化，相關問題也逐漸得到解決。

建議在中等級以上污穢地區使用復合絕緣子，而在1000 kV線路中，建議在清潔區使用9 m左右的瓷絕緣子，在污穢區使用17 m以上的絕緣子。如果按照設計采用多串并聯處理模式，會隨之適當提升絕緣子的重量以及串長，線路建設成本也會隨之增加。在高海拔地區以及重污穢地區使用復合絕緣子，從經濟角度和技術角度來看，都要遠遠優于其他類型絕緣子。當復合絕緣子串長沒有超過10 m，能夠實現對污閃問題的有效抑制，縮小塔窗尺寸，控制鐵塔載荷，應用優勢較為明顯。

在特高壓直流輸電線路中，使用玻璃絕緣子或瓷絕緣子，存在建設成本過高以及運行維護成本較高的問題，污閃事故的發生概率也相對較高，不利于線路的穩定運行，而使用復合絕緣子是目前較為有效的處理方案。經過一段時間發展之后，±500 kV直流線路絕緣子也會全部替換為復合絕緣子。現階段，國內復合絕緣子制造技術相對較為成熟，能夠滿足工程建設的具體要求，所以其使用空間較廣。

在將復合絕緣子應用到特高壓線路中時，一方面，須對大噸位復合絕緣子短期和長期機械性能關系進行研究，構建有效規范以及試驗方案，確保線路運行穩定性和可靠性；另一方面，須保證復合絕緣子的均壓程度，按照特高壓線路的運行特點，對無線電干擾以及電暈等各項問題合理處理，確保意外事故發生概率被控制在最小?？茖W進行招弧設計，確保能夠將雷擊電弧引離絕緣子表面位置。完善機械設計，確保單串絕緣斷串導線能夠處于不落地狀態。調整驗收方式及標準，禁止應用性能不達標產品。嚴格控制芯棒材料以及傘裙材料，不斷優化生產工藝，確保從源頭入手，嚴格控制運行事故發生的可能性。構建科學運輸以及存儲流程，嚴格控制施工期間各種損傷問題。構建有效維護以及巡查方案，保證及時發現隱患，并對其進行妥善處理，以防對線路運行造成不良干擾。

在特高壓輸電線路中應用復合絕緣子，能夠有效降低維護以及建設成本，控制污閃事故發生。須進一步加大對特高壓運行的特殊性以及復合絕緣子的研究力度，不斷對絕緣子產品應用進行完善和調整，保證產品的應用價值能夠得到最大化發揮，確保電網運行安全穩定。