淺談合成絕緣子的運(yùn)行及維護(hù)(二)

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1990～1994年是我國(guó)合成絕緣子工業(yè)性試運(yùn)行階段。以1989年底至1990年初相繼發(fā)生在華東、華北、東北等地的大面積污閃為契機(jī)，合成絕緣子開始大量進(jìn)入電網(wǎng)。到1994年底已有近20家生產(chǎn)廠家，年生產(chǎn)能力10萬支，其中掛網(wǎng)運(yùn)行數(shù)量已達(dá)5萬支，主要集中在污閃多、易發(fā)地區(qū)。這一階段的主要標(biāo)志是以國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB5892—91“有機(jī)復(fù)合絕緣子技術(shù)條件”的頒布，以及根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的新一代產(chǎn)品大批量投運(yùn)，特別是國(guó)產(chǎn)500KV線路合成絕緣子的批量掛網(wǎng)運(yùn)行。為保證電網(wǎng)的安全，原能源部[1993]45號(hào)文頒發(fā)了“絕緣子全過程管理辦法”，其中對(duì)合成絕緣子的鑒定、定貨及運(yùn)行管理提出了要求。
三、大規(guī)模實(shí)用階段
從1995年開始，合成絕緣子進(jìn)入全面實(shí)用化階段。它不僅得到運(yùn)行部門的廣泛好評(píng)，且引起設(shè)計(jì)部門的關(guān)注。合成絕緣子的入網(wǎng)量迅猛增加：1995年掛網(wǎng)達(dá)10萬支，1996年掛網(wǎng)達(dá)20萬支，1997年底掛網(wǎng)已超過40萬支。這一階段的主要標(biāo)志是JB/T8460—1996“高壓線路用棒形懸式復(fù)合絕緣子”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布和國(guó)調(diào)中心調(diào)網(wǎng)[1997]93號(hào)文頒發(fā)“合成絕緣子使用指導(dǎo)性意見”，為確保入網(wǎng)合成絕緣子的質(zhì)量，國(guó)調(diào)中心調(diào)網(wǎng)[1997]145號(hào)文還頒發(fā)了“入網(wǎng)合成絕緣子質(zhì)量保證必備條件”。上述標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定的頒布都是為了電力系統(tǒng)大規(guī)模使用合成絕緣子需要，規(guī)范合成絕緣子的生產(chǎn)。
第三章合成絕緣子的特點(diǎn)
合成絕緣子是由兩種以上高分子材料組成的合成結(jié)構(gòu)的絕緣子，如圖1所示。它由芯棒、傘裙、護(hù)套、粘接層和金具五部分組成。芯捧是絕緣子承擔(dān)外力負(fù)荷的部件，也是內(nèi)絕緣的主要部分，它由高強(qiáng)度玻璃
圖1
鋼引拔棒制成。玻璃鋼芯棒是上百萬根玻璃纖維浸泡樹脂后，通過引拔模加熱固化而成，抗張強(qiáng)度達(dá)到600—800MPa以上。作為內(nèi)絕緣要求芯棒有很高的絕緣性能，IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦用水?dāng)U散試驗(yàn)和品紅染色滲透試驗(yàn)檢驗(yàn)芯捧密實(shí)性，確保優(yōu)良的絕緣性能,目前國(guó)內(nèi)某些廠家開始采用透光檢查以確保芯棒的質(zhì)量。護(hù)套是合成絕緣子的外絕緣，它保護(hù)芯捧免受大氣環(huán)境的侵襲。經(jīng)過多年的運(yùn)行鑒別，硅橡膠是制造高壓合成絕緣子最理想的材料，它有優(yōu)異的耐候性和高低溫穩(wěn)定性。經(jīng)過填料改性的硅橡膠，在重污穢條件表面有較大泄漏電流和局部電弧作用下，硅橡膠燒蝕很小，是耐污性很好的外絕緣材料。粘接層是將芯捧與傘套兩種材料粘成一體，也是內(nèi)絕緣的一部分，它是一種特殊膠粘劑。傘裙能夠增加絕緣子的外爬電距離從而提高絕緣子的防污能力。金具是合成絕緣子與導(dǎo)線、桿塔的連接部分，它與芯棒卡裝在一起傳遞機(jī)械負(fù)荷，金具結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣常常是影響合成絕緣子機(jī)械負(fù)荷的主要因素。
合成絕緣子由于合理使用了幾種不同材料的優(yōu)良性能，分別滿足機(jī)械、電氣絕緣和耐大氣環(huán)境的要求，使得合成絕緣子具有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)重量輕、體積小、有彈性不易破損；(2)拉力強(qiáng)度高；3)耐污性能好；(4)減少清掃維護(hù)工作量；(4) 免檢測(cè)零值：(5)制造工藝簡(jiǎn)單、成型溫度低、耗能少、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、建廠投資少，并且生產(chǎn)周期短。合成絕緣子的性能可以分述為以下幾個(gè)方面：
一、污穢地區(qū)運(yùn)行的合成絕緣子防污閃性能
合成絕緣子投運(yùn)后一般較少清掃維護(hù)，在大霧、霧松和細(xì)雨等高濕大氣中，瓷絕緣子串都有放電聲音，嚴(yán)重時(shí)還常出現(xiàn)斷續(xù)地局部電弧放電現(xiàn)象，但合成絕緣子一般聽不到放電聲，也看不到放電現(xiàn)象。
由于試驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行都說明合成絕緣子有優(yōu)異的耐污閃性能，運(yùn)行期間又能減輕繁重的清掃維護(hù)工作，使用合成絕緣子已成為污穢地區(qū)輸電線路防污閃事故的有效技術(shù)措施。
二、合成絕緣子的耐老化性能
合成絕緣子的硅橡膠傘套屬有機(jī)材料，它長(zhǎng)期處于戶外嚴(yán)酷環(huán)境，是否發(fā)生老化，是大家最關(guān)心的一個(gè)問題。合成絕緣子長(zhǎng)期運(yùn)行中表面形成積污層，在大霧、細(xì)雨等高濕天氣，污層水解使表面電阻降低，泄漏電流增大，進(jìn)而發(fā)生局部小電弧，燒蝕表面，形成導(dǎo)電的碳化通道——漏電痕跡，或產(chǎn)生腐蝕凹坑——電蝕損，這些漏痕繼續(xù)發(fā)展會(huì)導(dǎo)致合成絕緣子閃絡(luò)或絕緣破壞。因此合成絕緣子傘套材料的耐漏電起痕和耐電蝕損性是檢驗(yàn)長(zhǎng)期戶外工作性能的重要因素。斜面法和鹽霧法試驗(yàn)都是檢驗(yàn)絕緣材料耐漏電起痕和電蝕損性能的人工加速老化試驗(yàn)。
硅橡膠材料本身具有優(yōu)異的耐大氣老化、耐臭氧老化和憎水性，又通過上述斜面法和鹽霧法兩種人工加速老化試驗(yàn)，并綜合國(guó)內(nèi)外合成絕緣子運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可以認(rèn)為經(jīng)過改性的硅橡膠傘套的合成絕緣子具有優(yōu)異的抗老化性和耐漏電起痕及耐電蝕損性，能夠在電力系統(tǒng)長(zhǎng)期安全可靠的運(yùn)行。
三、合成絕緣子的機(jī)械性能
合成絕緣子是輸電線路上懸掛導(dǎo)線的絕緣部件，其機(jī)械性能的可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠有著很大的影響，應(yīng)引起足夠的重視，其機(jī)械強(qiáng)度受三方面的影響：1、金具強(qiáng)度；2、芯棒強(qiáng)度；3、連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。其中芯棒強(qiáng)度是合成絕緣子本身機(jī)械性能強(qiáng)弱的關(guān)鍵，有關(guān)研究資料表明，如果把復(fù)合絕緣子的額定機(jī)械負(fù)荷當(dāng)著極限負(fù)荷，在達(dá)到線路使用期后的殘余強(qiáng)度對(duì)線路的安全可靠運(yùn)行來說是足夠高的。
四、合成絕緣子的防雷擊閃絡(luò)性能
據(jù)統(tǒng)計(jì)，合成絕緣子雷擊閃絡(luò)占其全部閃絡(luò)次數(shù)的60％。且主要分布在華東及廣東沿海的多雷地區(qū)，近年來泰州地區(qū)絕緣子遭雷擊閃絡(luò)，已成為輸電線路故障的主要原因，我公司也發(fā)生了絕緣子遭雷擊閃絡(luò)的故障。輸電線路遭雷擊，引發(fā)絕緣子閃絡(luò)是客觀存在的，至于合成絕緣子與瓷絕緣子相比，究竟那一種絕緣子的抗雷擊水平高的說法不一。有試驗(yàn)表明：合成絕緣子與瓷絕緣子串的雷擊沖擊放電特性，均由兩端電極的距離決定。相同環(huán)境條件情況下，如果兩電極的干弧距離相同，它們的沖擊放電電壓基本相同。裝有均壓環(huán)其干弧距離是指環(huán)間距離，其沖擊特性由均壓環(huán)起的作用決定，與絕緣子是瓷或合成無關(guān)。
五、均壓環(huán)的作用
均壓環(huán)應(yīng)是合成絕緣子不可缺少的附件。均壓環(huán)又稱屏蔽環(huán)、引弧環(huán)。它有兩個(gè)作用：
1) 改善絕緣子的電壓分布，避免局部電場(chǎng)過高產(chǎn)生電暈放電，電暈會(huì)加速絕緣子老化。如合成絕緣子未裝均壓環(huán)，由于上下兩電極的金屬端頭直徑都很細(xì)，當(dāng)中的絕緣體構(gòu)成主電容比瓷絕緣子串還小，場(chǎng)強(qiáng)高度集中在高壓側(cè)金屬端頭與芯棒的交界處。測(cè)量結(jié)果表明：在高壓側(cè)一端，5—10％極間距離的傘盤承受著70％運(yùn)行電壓。遠(yuǎn)行經(jīng)驗(yàn)表明：即使是110kV較低的電壓等級(jí)，積污后一旦在惡劣的天氣下，高壓側(cè)金屬端部還是會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈電暈的。電暈產(chǎn)生電離、發(fā)熱和腐蝕的作用，加速了端部傘裙和芯捧等有機(jī)材料的老化，尤其是對(duì)用以封裝端部的RTV粘膠劑，電暈腐蝕的作用更為敏感。個(gè)別因電暈腐蝕縮短了壽命的合成絕緣子，若不及時(shí)換下，則危及系統(tǒng)安全。為了消除高壓側(cè)金具端部和芯棒交界處過高場(chǎng)強(qiáng)，有必要加均壓環(huán)予以屏蔽，同時(shí)，使軸向電壓分布趨于均勻，降低電場(chǎng)對(duì)有機(jī)材料的影響。
2) 一旦發(fā)生閃絡(luò)，可把電弧引至兩環(huán)邊緣間的空氣間隙，從而保護(hù)傘盤和金屬端頭免受電弧灼傷。在沒有裝設(shè)均壓環(huán)的情況下，萬一發(fā)生閃絡(luò)，且雷電流或系統(tǒng)工頻續(xù)流幅值過大時(shí)，將有可能灼傷傘裙及金屬端頭或密封膠。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還表明：僅在一端裝環(huán)的電弧仍然沿傘裙閃絡(luò)，沒有達(dá)到引弧的目的。當(dāng)然，不裝引弧環(huán)的，閃絡(luò)也未必?fù)p壞絕緣子。損傷與否，視系統(tǒng)跳閘熄弧時(shí)間的長(zhǎng)短和系統(tǒng)容量工頻短路電流的大小而定。但一經(jīng)發(fā)生閃絡(luò)，雖外觀尚未發(fā)生變化，可絕緣難免不受影響。因此，閃絡(luò)過后，還得停電把它尋出來換下，這增加停電的損失和檢修維護(hù)工作量。
均壓環(huán)的引弧作用對(duì)雷電日高南部沿海的地區(qū)較為顯著，而對(duì)對(duì)雷電日低的地區(qū)其作用就顯得不是很突出，靖江地區(qū)經(jīng)綜合考慮僅在合成絕緣子的線路側(cè)安裝了均壓環(huán)，目前運(yùn)行情況良好。
當(dāng)前，使用330kV及以上硅橡膠合成絕緣子的一次性投資比瓷絕緣子高，但長(zhǎng)遠(yuǎn)綜合經(jīng)濟(jì)效益合成絕緣子要高于瓷絕緣子，而110kV～220kV硅橡膠合成絕緣子比相應(yīng)瓷絕緣子價(jià)格低，使得其優(yōu)越性更為顯著。
第四章合成絕緣子運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)和工作重點(diǎn)

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