浅谈合成绝缘子的运行及维护(二)

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1990～1994年是我国合成绝缘子工业性试运行阶段。以1989年底至1990年初相继发生在华东、华北、东北等地的大面积污闪为契机，合成绝缘子开始大量进入电网。到1994年底已有近20家生产厂家，年生产能力10万支，其中挂网运行数量已达5万支，主要集中在污闪多、易发地区。这一阶段的主要标志是以国际电工委员会标准为基础的国家行业标准JB5892—91“有机复合绝缘子技术条件”的颁布，以及根据行业标准生产的新一代产品大批量投运，特别是国产500KV线路合成绝缘子的批量挂网运行。为保证电网的安全，原能源部[1993]45号文颁发了“绝缘子全过程管理办法”，其中对合成绝缘子的鉴定、定货及运行管理提出了要求。
三、大规模实用阶段
从1995年开始，合成绝缘子进入全面实用化阶段。它不仅得到运行部门的广泛好评，且引起设计部门的关注。合成绝缘子的入网量迅猛增加：1995年挂网达10万支，1996年挂网达20万支，1997年底挂网已超过40万支。这一阶段的主要标志是JB/T8460—1996“高压线路用棒形悬式复合绝缘子”行业标准公布和国调中心调网[1997]93号文颁发“合成绝缘子使用指导性意见”，为确保入网合成绝缘子的质量，国调中心调网[1997]145号文还颁发了“入网合成绝缘子质量保证必备条件”。上述标准与规定的颁布都是为了电力系统大规模使用合成绝缘子需要，规范合成绝缘子的生产。
第三章合成绝缘子的特点
合成绝缘子是由两种以上高分子材料组成的合成结构的绝缘子，如图1所示。它由芯棒、伞裙、护套、粘接层和金具五部分组成。芯捧是绝缘子承担外力负荷的部件，也是内绝缘的主要部分，它由高强度玻璃
图1
钢引拔棒制成。玻璃钢芯棒是上百万根玻璃纤维浸泡树脂后，通过引拔模加热固化而成，抗张强度达到600—800MPa以上。作为内绝缘要求芯棒有很高的绝缘性能，IEC标准推荐用水扩散试验和品红染色渗透试验检验芯捧密实性，确保优良的绝缘性能,目前国内某些厂家开始采用透光检查以确保芯棒的质量。护套是合成绝缘子的外绝缘，它保护芯捧免受大气环境的侵袭。经过多年的运行鉴别，硅橡胶是制造高压合成绝缘子最理想的材料，它有优异的耐候性和高低温稳定性。经过填料改性的硅橡胶，在重污秽条件表面有较大泄漏电流和局部电弧作用下，硅橡胶烧蚀很小，是耐污性很好的外绝缘材料。粘接层是将芯捧与伞套两种材料粘成一体，也是内绝缘的一部分，它是一种特殊胶粘剂。伞裙能够增加绝缘子的外爬电距离从而提高绝缘子的防污能力。金具是合成绝缘子与导线、杆塔的连接部分，它与芯棒卡装在一起传递机械负荷，金具结构的优劣常常是影响合成绝缘子机械负荷的主要因素。
合成绝缘子由于合理使用了几种不同材料的优良性能，分别满足机械、电气绝缘和耐大气环境的要求，使得合成绝缘子具有许多优点：(1)重量轻、体积小、有弹性不易破损；(2)拉力强度高；3)耐污性能好；(4)减少清扫维护工作量；(4) 免检测零值：(5)制造工艺简单、成型温度低、耗能少、工艺设备简单、建厂投资少，并且生产周期短。合成绝缘子的性能可以分述为以下几个方面：
一、污秽地区运行的合成绝缘子防污闪性能
合成绝缘子投运后一般较少清扫维护，在大雾、雾松和细雨等高湿大气中，瓷绝缘子串都有放电声音，严重时还常出现断续地局部电弧放电现象，但合成绝缘子一般听不到放电声，也看不到放电现象。
由于试验室试验和现场运行都说明合成绝缘子有优异的耐污闪性能，运行期间又能减轻繁重的清扫维护工作，使用合成绝缘子已成为污秽地区输电线路防污闪事故的有效技术措施。
二、合成绝缘子的耐老化性能
合成绝缘子的硅橡胶伞套属有机材料，它长期处于户外严酷环境，是否发生老化，是大家最关心的一个问题。合成绝缘子长期运行中表面形成积污层，在大雾、细雨等高湿天气，污层水解使表面电阻降低，泄漏电流增大，进而发生局部小电弧，烧蚀表面，形成导电的碳化通道——漏电痕迹，或产生腐蚀凹坑——电蚀损，这些漏痕继续发展会导致合成绝缘子闪络或绝缘破坏。因此合成绝缘子伞套材料的耐漏电起痕和耐电蚀损性是检验长期户外工作性能的重要因素。斜面法和盐雾法试验都是检验绝缘材料耐漏电起痕和电蚀损性能的人工加速老化试验。
硅橡胶材料本身具有优异的耐大气老化、耐臭氧老化和憎水性，又通过上述斜面法和盐雾法两种人工加速老化试验，并综合国内外合成绝缘子运行经验，可以认为经过改性的硅橡胶伞套的合成绝缘子具有优异的抗老化性和耐漏电起痕及耐电蚀损性，能够在电力系统长期安全可靠的运行。
三、合成绝缘子的机械性能
合成绝缘子是输电线路上悬挂导线的绝缘部件，其机械性能的可靠性对电力系统的安全可靠有着很大的影响，应引起足够的重视，其机械强度受三方面的影响：1、金具强度；2、芯棒强度；3、连接结构强度。其中芯棒强度是合成绝缘子本身机械性能强弱的关键，有关研究资料表明，如果把复合绝缘子的额定机械负荷当着极限负荷，在达到线路使用期后的残余强度对线路的安全可靠运行来说是足够高的。
四、合成绝缘子的防雷击闪络性能
据统计，合成绝缘子雷击闪络占其全部闪络次数的60％。且主要分布在华东及广东沿海的多雷地区，近年来泰州地区绝缘子遭雷击闪络，已成为输电线路故障的主要原因，我公司也发生了绝缘子遭雷击闪络的故障。输电线路遭雷击，引发绝缘子闪络是客观存在的，至于合成绝缘子与瓷绝缘子相比，究竟那一种绝缘子的抗雷击水平高的说法不一。有试验表明：合成绝缘子与瓷绝缘子串的雷击冲击放电特性，均由两端电极的距离决定。相同环境条件情况下，如果两电极的干弧距离相同，它们的冲击放电电压基本相同。装有均压环其干弧距离是指环间距离，其冲击特性由均压环起的作用决定，与绝缘子是瓷或合成无关。
五、均压环的作用
均压环应是合成绝缘子不可缺少的附件。均压环又称屏蔽环、引弧环。它有两个作用：
1) 改善绝缘子的电压分布，避免局部电场过高产生电晕放电，电晕会加速绝缘子老化。如合成绝缘子未装均压环，由于上下两电极的金属端头直径都很细，当中的绝缘体构成主电容比瓷绝缘子串还小，场强高度集中在高压侧金属端头与芯棒的交界处。测量结果表明：在高压侧一端，5—10％极间距离的伞盘承受着70％运行电压。远行经验表明：即使是110kV较低的电压等级，积污后一旦在恶劣的天气下，高压侧金属端部还是会出现强烈电晕的。电晕产生电离、发热和腐蚀的作用，加速了端部伞裙和芯捧等有机材料的老化，尤其是对用以封装端部的RTV粘胶剂，电晕腐蚀的作用更为敏感。个别因电晕腐蚀缩短了寿命的合成绝缘子，若不及时换下，则危及系统安全。为了消除高压侧金具端部和芯棒交界处过高场强，有必要加均压环予以屏蔽，同时，使轴向电压分布趋于均匀，降低电场对有机材料的影响。
2) 一旦发生闪络，可把电弧引至两环边缘间的空气间隙，从而保护伞盘和金属端头免受电弧灼伤。在没有装设均压环的情况下，万一发生闪络，且雷电流或系统工频续流幅值过大时，将有可能灼伤伞裙及金属端头或密封胶。运行经验还表明：仅在一端装环的电弧仍然沿伞裙闪络，没有达到引弧的目的。当然，不装引弧环的，闪络也未必损坏绝缘子。损伤与否，视系统跳闸熄弧时间的长短和系统容量工频短路电流的大小而定。但一经发生闪络，虽外观尚未发生变化，可绝缘难免不受影响。因此，闪络过后，还得停电把它寻出来换下，这增加停电的损失和检修维护工作量。
均压环的引弧作用对雷电日高南部沿海的地区较为显著，而对对雷电日低的地区其作用就显得不是很突出，靖江地区经综合考虑仅在合成绝缘子的线路侧安装了均压环，目前运行情况良好。
当前，使用330kV及以上硅橡胶合成绝缘子的一次性投资比瓷绝缘子高，但长远综合经济效益合成绝缘子要高于瓷绝缘子，而110kV～220kV硅橡胶合成绝缘子比相应瓷绝缘子价格低，使得其优越性更为显著。
第四章合成绝缘子运行维护的经验和工作重点

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