复合绝缘子防污与运行检修.docx

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复合绝缘子防污与运行检修

复合绝缘子的应用与运行检修

博尔塔拉电业局作者：

刘文生

摘要：

分析输配电线路复合绝缘子的选择应用、检修、维护措施，以及绝缘子污闪危害和对遗留缺陷的改进办法。

关键词：

复合绝缘子；防污闪；芯棒脆断；界面击穿；鸟害；缺陷改进

无机质绝缘子在交直流系统中，渐渐表现出机械强度不足、耐污能力差等弱点。

由于其污闪跳闸后的重合率很低,绝缘子的污闪容易发生大面积和长时间的恶性停电事故,造成的经济损失在线路总事故损失中，所占的比重相当大。

绝缘子污闪已是影响电力系统安全运行的重要问题，整改的关键是加快绝缘子的升级换代。

一些明明早该淘汰的老式绝缘子沿用了几十年，就连保养维护，也仍然是延续过去的老方法；而早在20世纪80年代末，我国就应用了的防污闪能力极强的复合绝缘子，复合绝缘子与传统的瓷质绝缘子相比，具有质量轻、强度高、耐污闪能力强、无零值、制造工艺简单、运行维护方便等优点。

近年来在我国发展十分迅速，到2001年使用量已达160万支，时至今日随着国家电网事业的日新月异加强复合绝缘子选择应用具有重大意义。

1、复合绝缘子的应用

复合绝缘子在多种环境下具有良好的适应能力，既减轻了维护工作量，提高了劳动生产率；复合绝缘子与传统的瓷质绝缘子相比，具有质量轻、强度高、耐污闪能力强、无零值、制造工艺简单、运行维护方便等优点。

近年来在世界范围内发展应用很快，尤其在我国发展十分迅猛。

我国电网使用复合绝缘子起步于20世纪80年代初，在吸取国内外经验教训的基础上，电力系统从一开始就瞄准了高温硫化硅橡胶复合绝缘子的开发与研制。

80年代末，先后完成了硅橡胶复合绝缘子的开发、成果转让与产品化工作。

90年代初，为遏制我国华东、华北、东北等污闪多发地区的大面积污闪事故发生，复合绝缘子被大量引入电网，到1994年底，挂网运行5万支。

从此，我国电网使用复合绝缘子数量迅猛增加：

1995年为10万支，1996年为20万支，1998年为46万支，1999年为84万支，到2001年已达160万支（约290万支年）。

新建线路，包括交、直流500kV线路都开始大批量使用复合绝缘子。

短短几年，主要复合绝缘子生产厂已先后完成芯棒与护套界面的连续挤压、整体注塑的改进；端部金具与芯棒连接工艺逐渐采用压接式；±500kV直流线路和500kV交流线路相继使用了耐应力腐蚀芯棒。

不到20年的时间，我国电网走完了复合绝缘子的研制开发、工业试运行和全面实用化的3个进程。

应当说，经过多次区域性和大面积污闪的考验，当前较为成熟的新一代国产复合绝缘子已为我国电网防污闪工作开辟了新局面，其研究与制造能力已达到国际领先水平。

例如：

（图1）（图2）（图3）

现在我们博州供电线路所普遍使用的复合绝缘子产品类型

FXBW-----棒型悬式复合绝缘子

使用类型

▲FXBW-35/70复合绝缘子悬式复合绝缘子

▲FBW2-10/70型悬式绝缘子

▲FPQ-----复合针式绝缘子主要使用类型《FPQ4-10/3T20》

▲

F代表复合；P代表针式；Q代表防污型

▲4代表防污等级

▲<10/3>额定电压（kv）/额定弯曲负荷（kN）

▲T-铁横担；L-玻璃钢横担；M-木横担

▲

<20>钢脚直径（mm）

▲颜色：

省略为深红色；H-灰色；G-绿色；

使用条件：

▲环境温度-40°C-+40°C

▲交流电源频率不超过100HZ

▲地震强度不超过八级

▲海拔高度不超过1500米

▲最大风速不超过35m/s

2、复合绝缘子挂网运行情况

　　截止到2001年底，复合绝缘子在全国电网主网中的总量增长和分布情况分别见图1、图2。

图1 全国电力系统复合绝缘子使用总量的增长态势

图2 全国电力系统复合绝缘子使用总量分

从图1中可以很清楚地看到，复合绝缘子使用数量在1990年、1996～1997年和2001年发生了3次较大的增长；很显然，这是受1989～1990年华东和华北电网、1996年底～1997年初长江中下游电网，以及2001年华北电网3次发生大面积污闪事故直接影响的结果。

　　图2表明，复合绝缘子使用数量的92%在国家电网公司，主要集中在国家电网公司所属的华北电网、华东电网和华中电网，分别占28%、22%和24%，它们是我国电网污闪包括大面积污闪的多发和频发区。

上述事实表明，我国电网使用复合绝缘子的首要原因是为了防治电网的污闪。

3、产品的选择

由于复合绝缘子在电力行业的大力推广应用，选择适用的绝缘子产品也成为很关键的问题，纵观各地复合绝缘子市场，尽管其品种不下几十种，但是在选择产品方面必须把握二个要点：

3.1.1质量过得硬的产品

一些具有良好的抗冲性、抗震性和防爆性的主流产品最受青睐，其内部承载的环氧引拔棒有极高的抗张强度，为普通钢材的2-3倍，为高强度瓷的8-10倍，大大提高了产品机械性能。

它的端头与芯棒连接采用先进的压接式工艺，保证了产品可靠的机械强度。

采用的硅橡胶材料具有优良的耐高低温特性、耐潮性、耐热老化性和耐腐蚀能力，与环氧引棒构成实心结构，保证了内绝缘不受潮。

而且运行中免维护，不需清扫。

此外，这类产品多采用标准球窝联结构，十分便于运输安装。

3.1.2技术进步快的产品

一些生产厂家明显加快了产品更新换代的周期，几乎每年都有新款上市。

如一种以电场分布为理论基础,在绝缘子里加导体,把绝缘子周围的一部分电力线吸引进绝缘子,使里外的电场分布达到某种平衡，也使承受的闪络电压突破了禁区。

再如，新品在绝缘子里安装了传感器,一旦某个绝缘子出现闪络,可以在瞬间把信息传达到指挥部,从而防止事故进一步扩大。

还有的采用了整体挤包护套穿伞、耐应力腐蚀芯棒、优化均压环型式、重新组合材料配方、高科技的内密封结构等新工艺。

3.2使用类型方面选择

由于复合绝缘子的形状和安装方式直接影响挂网运行后的积污量，所以用户在选购时，一般都十分注重其所选的类型，以经受住实际运行条件的考验。

3.2.1从外绝缘伞裙表面形状来选择

图1复合绝缘子伞裙结构对积污影响的分类

用户侧重选择能确保复合绝缘子外绝缘表面结构特性的产品，根据产品外绝缘所采用材质性能特点，结合产品运行环境中各种因素的影响程度来确定。

多选择伞裙上表面为小倾角，下表面为平板的无滴水沿结构，见图1A，它可以明显减少污秽物堆积，使水滴易形成球形状态脱离表面，还可以防止伞裙结构变形。

而下表面凹凸的有滴水沿的绝缘子，见图1B。

它的棱间凹槽处就容易积污，自然不被看好。

大伞裙亦受欢迎，用来提高外绝缘表面结构特性中的间隙绝缘性能。

对于产品外绝缘表面结构特性中的表面绝缘性能，多在大伞间加装污闪电压高的小直径伞裙来保证。

3.2.2从绝缘子串安装方式来选择

图2复合绝缘子串安装方式的分类

在用户中一般安装有悬垂串绝缘子、水平串绝缘子和V形串绝缘子三种方式，见图2。

首选的是水平串绝缘子，其上下表面均能被雨水冲刷，自洁性最好。

其次，是受污程度介于悬垂串和水平串之间的V形串绝缘子。

悬垂串绝缘子串由于积污最严重，采用的最少。

4、运行与损坏故障的检修

长期以来，许多电力企业认为，输配电线路应用复合绝缘子防污闪，只要定期清扫，便是恪尽职守。

其实检修保养早有了新理念，需要根据大气污秽程度、污秽性质和容易发生污闪的季节等，选择不同的科学技改和维护方案，以提高复合绝缘子的闪络电压，防止发生恶性停电事故。

复合绝缘子以其防污闪性能优异、维护简单，以及价格便宜等优势越来越受到人们的重视，使用数量逐年迅速增多。

但是，随着使用量的剧增，有关复合绝缘子闪络和损坏的信息也日趋增多。

除施工与外力造成的损坏外，损坏原因可分二类：

一类是导致电网发生恶性事故的产品损坏（指机电性能已不能满足安全运行的要求）事故，如芯棒击穿、筒击穿、界面击穿、芯棒断裂、芯棒脆断、安装损坏等，它们所占比例如图3所示；另一类是与传统绝缘子一样，绝缘子发生的闪络。

前者多发生在早期产品上，原因是选材、工艺都不够成熟，年损坏率为5/100000,好于世界其他国家的平均水平。

4.1 芯棒脆断

芯棒脆断在已发生的芯棒断裂事故中占76.2%，已成为当前复合绝缘子发生事故的最主要原因，且以500kV线路最为突出。

复合绝缘子芯棒脆断有时是在投运1～3年内发生，有时是在运行8～9年后发生。

华北、华东、华中、广东已发生有10多例。

如2000年以来，广东电网相继发生了4起复合绝缘子芯棒脆断事故，均为500kV交流线路，发生脆断的原因都是端部密封不严造成水分侵入造成的。

所谓脆断是指芯棒玻璃纤维受到酸液侵蚀而发生的断裂。

但其断裂机理目前尚无统一认识，特别是酸液来自外部还是自身还需研究。

不过，防止水汽的浸入却是共识。

因此，一方面要提高芯棒的抗应力腐蚀（酸蚀）能力，另一方面必须保障密封的牢固与长效，防止护套受损，这是防止芯棒脆断发生的基本措施。

目前，我国直流线路用的复合绝缘子都使用了耐应力腐蚀芯棒，其端部芯棒护套与金具的连接是在采用压接技术的基础上使用高温硅橡胶密封。

这一重大技术改进，大大的减少了脆断发生的可能性。

4.2 施工中的芯棒损坏

施工中芯棒的损坏包括芯棒脱落在东北、华北、西北都有发生。

虽然施工以及运输、储存中发生的问题并未影响电网的安全运行，但其潜在影响也不可低估。

我们不能排除可能有若干因施工、运输不当受到损伤的复合绝缘子已上网运行；也不能排除已发生脆断的复合绝缘子有些是否因为施工受损所致。

因此，有必要进一步规范复合绝缘子的运输、贮存及施工措施。

4.3 界面击穿

界面击穿占全部电气损坏的2/3，早期多发生在雷击情况下，特别是早期采用灌胶、挤包工艺的悬式产品和110kV的横担产品发生较多。

近年来，挤压穿伞和整体注塑的复合绝缘子也多次发生界面击穿。

最为严重的事例是浙江500kV北兰线（5403）所用德国西门子复合绝缘子的内绝缘击穿，使用时间刚2年多。

事故发生后检查，不少于20只产品存在护套与芯棒剥离现象。

通常，耦联剂使用不当以及制作工艺存在缺陷都会引起界面局部粘接不实而导致击穿。

4.4 雷击

复合绝缘子雷击闪络跳闸居其外绝缘闪络之首位，但多雷区的雷击闪络跳闸是各类绝缘子的共性问题，复合绝缘子并不比瓷（玻璃）绝缘子串更为严重。

雷击闪络约占已查明闪络总支数的45%，主要发生在东部和南部沿海及西南雷电活动频繁的省区，以35～110kV线路尤为突出。

与同长度瓷绝缘子串相比，35～110kV复合绝缘子因其伞径较小而减少了放电距离；对220kV及以上产品，则多与均压环位置安装缩短了绝缘长度有关。

因此，在塔窗尺寸允许的范围内，适当增加复合绝缘子的长度是降低雷击跳闸率必要措施。

4.5 鸟害

鸟粪闪络占已查明闪络总支数的第2位，约占27%，在五大电网都有发生，以西部内陆与东部沿海为多。

鸟粪闪络一般可从伞裙表面和杆塔下是否留有鸟粪残的迹来判断，更应根据周围鸟类活动和迁徙的规律来确定。

目前，有试验表明鸟粪闪络的主要危险来自鸟排泄的瞬时。

采用传统的防鸟害措施（如塔顶横担安装防鸟刺，复合绝缘子顶部加装一只大伞盘瓷绝缘子等）都可以取得一定效果。

另外，自2005年以来，在跨区电网输电线路检修和运行工作中，多次发现复合绝缘子被鸟啄伤的情况。

据不完全统计，遭受损害的复合绝缘子已达87支，分别分布在河南、湖北、浙江等三个省的4条交直流线路上。

这种情况可能会在很多地区出现，并且可能造成较为严重的后果，因此对这种现象应引起足够的重视并且进行充分的研究。

4.6 污闪

复合绝缘子在持续大雾、连阴雨、结露及融冰雪等条件下发生的闪络占已查明闪络总支数的5%。

尽管人们对其中有些闪络原因存有争议，但那种认为使用复合绝缘子可以杜绝污闪的看法是有失偏颇的。

实际上，硅橡胶表面污层过厚而使憎水性难以迁移至污层表面，其表面憎水性在长时间的潮湿条件下会呈现逐渐减弱甚至暂时消失的现象（华北、西北等地有些污闪可能由此引发），不同的污秽物也对其憎水性的迁移产生