浅谈合成绝缘子的运行及维护(四)

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通过试验与研究，作者认为该闪络主要是由于合成绝缘子在运行中，长期处在污湿的环境，硅橡胶吸收了水分，其表面憎水性消失，憎水性消失过量，其耐污闪性能将与瓷绝缘相似。此时，表面绝缘电阻上降，局部干区又加剧了整支合绝缘子电压分布不均匀，出现泄漏电流陡增，发展到耐受不了运行电压时突发生为闪络。当闪络过后，硅橡胶遭受电弧过热的灼伤，水分消失，其憎水性能得到恢复，绝缘电阻回升，绝缘性能恢复正常，故闪络过后重合闸一般均获得成功，试验前水分又进一步挥发。遂能耐受所有常规的试验电压，使试验结果均在正常范围之内。
3.3憎水性消失与恢复的原因
3.3.1通过研究认为憎水性消失是目前合成绝缘子硅橡胶材料的固有特性。
合成绝缘子硅橡胶吸水的原因是由于它含有大量的白炭黑作主要填料，它是被填料粒子吸附并与填料结合在一起的合成物。白炭黑有很强的吸水性。
白炭黑表面的硅氧烷是非极性的，这是憎水部分，但表面另一成份羟基却有很强的吸水性，它能吸入空气中的水份，与水分子形成氢键。
白炭黑的表面羟基将使硅橡胶表面呈亲水性。
硅橡胶憎水性的恢复与温度有关：由于白炭黑的羟基在低温（<15℃）的情况下不容易脱水，故低温下憎月性恢复时间很长；羟基受热（>50℃）则容易脱水，温度越高（>120℃），脱水越快。脱水后，生成硅氧基si-0-si，憎水性遂获得完全恢复。
此外，合成硅橡胶的材料中，还含有一种填料氢氧化铝 A1（OH）3，它本身就含有氢氧根离子，也是亲水的，它的含量也影响着合成硅橡胶憎水性的变化，因此，硅橡胶憎水的减弱，消失和恢复变化的速率与产品材料的配方有关。
3.3.2憎水性消失与表面污染物的成分有关。合成绝缘子表面附有尘埃或蜘蛛网、鸟粪等异物，如果污染物是易吸潮的物质，如水泥、石灰、含盐NaC1的尘土，它复盖在硅橡胶的表面，随着环境温度的增大，污层吸收水分增多，会影响憎水性往污层迁移的特性，表面憎水性减弱。该憎水性迁移在高温曝晒后，干燥情况下恢复。
3.3.3憎水性的变化还与合成绝缘子的老化程度有关。运行中的合成绝缘子长时间受着电场、污染和大自然各种因素的作用下，已老化的硅橡胶憎水性碱弱会变得更明显；而未老化的硅橡胶通过用水洗净和太阳高温曝晒，其憎水性能很快恢复至HC1级。
3.3.4运行中各种现象的解释。基于上述闪络的原因主要是由于湿、污引起，并与环境湿度有关。该机理可以解释下列在运行中一些现象。
A、闪络多发生于冬春两季持续阴冷、潮湿的气侯，闪络时雨雾曾持续数天连续不断，或发生在凌晨，或发生在融雪，也有发生于雨过天晴时，多与硅橡胶吸潮时间长，憎不性消失面积多有关。
B、夏季持续下雨时间短，硅橡胶吸潮面积少，雨后受太阳高温曝晒，憎水性恢复速度快，所以夏季闪络少。
C、闪络过后，除因电弧电流过大，伞裙被烧毁者外，一般硅橡胶经电弧高温烧灼处憎水性恢复至HC1级。因此，往往闪络过后绝缘恢复，重合闸成功，在试验室能耐受各试验电压。
D、闪络多发生于合成绝缘子投运一两年之后，表面附有尘埃污秽的，且污秽物吸潮性较强，如农药、水泥、石灰、含盐NaC1的尘土……等。
E、长期置在灰尘较多，阴暗潮湿的户内，附有含潮灰份的表面，其憎水也会减弱或消失（HC6-7级）。
3.3.5污湿闪络的启示。在运行中的合成绝缘子硅橡胶表面的憎水性随着它所处的环境、气侯、污染的成分与数量、温度与湿度等因素的影响下断作下降与恢复的变化。在绝大多数的场合，它的局部受脏受潮，权引起局部憎水性下降，其余大部分表面赠水性党政军处于正常（HC5级以上）状态，并不导致它表面绝缘性能急剧下降，在相等的污秽条件下(ESDD0.2-0.4mg/cm2)其污闪电压梯度仍比瓷绝缘子串高1.5倍以上。这一特点起着主导的作用。这是我们所熟悉的合成绝缘子耐污闪的效果是非常显著的一个方面。通过实践和研究，现在还认识到它在持续的电场、污、湿、冷等因素构成的特定条件下，倘硅橡胶吸入过量的潮气，表面憎水性消失过多（HC7级），将丧失了它优越的耐污闪性能，与瓷绝缘子相似，因污湿作用使绝缘下降至耐受不了运行电压时，也会突然发生闪络。
因此，我们感觉要提高合成绝缘子的运行安全性，还要对合成绝缘子的材质、结构，应用范围和运行维护方式应有进一步认识。例如：当我们充分理解雨雾天气持续时间过长（数天），也对合成绝缘子运行不利，对污湿地区（如上海）爬电比距的选择，就不宜过分强调它从按现行的人工污秽试验方法得出的结果所反映的优越性、低于瓷绝缘。明白过去强调合成绝缘子不会发生污闪，不需清扫，不需维护等，有一定局限性。
4、鸟害闪络问题
鸟粪造成的闪络已在我省兄弟单位时有发生，这可从绝缘子表面留下的鸟粪残迹判断。采用传统的防范措施都可以取得满意的效果。
4.1鸟害闪络实质是鸟粪闪络。占闪络总数13%。它是指大鸟停留在输电线路合成绝缘子的上方排粪，非绝缘的污湿的鸟粪恰巧绝缘子伞裙边缘往下沿，短路了伞裙边缘的空气间隙而引发的闪络。这种闪络在瓷绝缘子串发生，合成绝缘子也有发生。
4.2防止鸟害闪络的方法
可采取在合成绝缘子上端第1片硅橡胶伞裙的上表面，用RTV粘胶粘1片比原伞裙直径较大的硅橡胶伞裙，像戴斗笠一样，遮盖着下面的绝缘子，以阻挡住鸟粪沿绝缘子边缘往下滴。鸟粪闪络即可获得解决。
5有关闪络的结论
5.1合成绝缘子被雷击闪络的原因以及雷电冲击特性瓷绝缘子串基本相同。它的雷电冲击放电电压由其两电极间隙距离h决定。通过加长该距离可提高其耐雷水平。均压环有延长合成绝缘子运行寿命的作用。应是合成绝缘子不可缺少的附件。
5.2原因不明闪络实质为潮湿闪络。根本原因是硅橡胶有吸水性。合成绝缘子在运行过程中，受电场、环境污染、湿度和温度因素的影响，吸水性的作用使表面的绝缘下降至耐受不了运行电压时，突然发生闪络。阴湿天气持续时间长的污区，其爬电距离的选择，不宜低于瓷绝缘。
5.3鸟粪闪络可在它的上端多加1片直径较大伞裙，阻挡鸟粪沿绝缘子边缘往下淌，即可解决。
合成绝缘子有很多优点，但也存在某些不足。只有不断提高对它的认识，才能促进它蓬勃发展。我们一方面要改善其材持，提高产品质量，另一方面还需积极总结运行经验，开展科研，修正完善目前有关的《标准》《导则》的内容，提高应用范围和运行维护方式的认识。以利于合成绝缘子生产的发展和电力系统安全运行。
污闪事故是目前人们争议最大的问题。由于人们对合成绝缘子性能认识不足，甚至片面认为使用合成绝缘子可以杜绝污闪的发生。因此，对其污闪不可思议，有人不认为是污闪；有人则对硅桷胶的良好耐污性能表示怀疑。硅橡胶表面污层过厚而使憎水性难于迁移至污层表面，硅像胶表面的憎水性在长时间的潮湿条件下全呈现逐渐减弱甚至近于消失，这都导致其外绝缘性能大大降低。以往人们大都根据人工污秽试验来认识其耐污性能，而人工污秽试验结果偏离，是要解决人工污层的均匀性，二是要解决表面受潮后憎水性显著下降问题。后者尤为重要，它表明人们能否再现复杂的结露、连阴雨、持续大雾及覆冰覆雪的气象条件。
三、外力损坏及其它事故情况
1、硅橡胶表面性能的变化
已发生一些运行过的绝缘子的伞裙弹性减弱，易撕裂，干湿闪电压差值增大，这表明硅橡胶表面材质起了变化。根据目前国内外的试验，硅橡胶的耐紫外线性能和热稳定性都是很好的，导致其老化的主要因素是染污表面的长期电蚀。而被试绝缘子不过运行1-2，发生如此严重的劣化令人难以置信。有关厂家应慎重选择配方，加强对原材料质量的检验和对添加剂、补强剂使用质量的监控。
华北等地已发现硅橡胶表面憎水性下降的现象。据分析的可能直接导致污闪的发生。运行经验表明：（1）经过长时间的受潮后，硅橡胶表面憎水性会程度不同地下降，即憎水性下降速率不同，有的试品会在一段时间内几乎不呈现憎水性。性能良好的硅橡胶，表面憎水性下降速率低。（2）受潮条件消失后，憎水性恢复速率不同。性能良好的，表面憎水性恢复速率快。（3）硅橡胶表面形成污层后，憎水性迁移速度不同。性能良好的，污层表面憎水性迁移速率快（当然也与污秽种类有关）。因此，硅橡胶憎水性的优劣，不能仅看清洁表面的憎水角，还应考虑上述多方面性能及其长期运行后的变化。
2、击穿和掉线
界面击穿主要发生在雷击情况下，特别是早期采用灌胶、挤包工艺的产品，要密切监视。工频下的击穿也有发生，这明显是产品质量问题，特别是芯棒质量问题。广东等地发生的芯棒“脆断”事故。所以“脆断”是指潮湿大气中放电产生的酸侵入芯棒玻璃纤维后产生的断裂。华东发生的500KV线路合成绝缘子断裂事故也可能与此有关。芯棒断裂事故是危害性最大的故障，随着运行时间的增大，此类事故有可能增加，因此要严加防范。
3、外力损坏
包括伞裙破坏，芯棒断裂在内的施工损坏，以及运行中伞裙被鸟啄，库存中被鼠咬都时有所闻。特别是施工中的损坏应引起人们的关注，尤其要防止护套受损，一是此类隐患难于发现，并可能危及芯棒；二是后果严重，如可能导致“脆断”发生。

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