浅谈合成绝缘子的运行及维护(五)

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四、合成绝缘子应用前景的展望
合成绝缘子的优越性是多方面的，但要实现基本防止污闪的目标，尚有很多工作要做。
1、机械强度的选择
合成绝缘子芯棒的最突出特点是高强度与高比强度。其拉伸强度可达700Mpa，比强度是优质面碳素钢的5倍。有的地区、部门提出使用合成绝缘子，机械强度要比传统瓷和玻璃绝缘子提高一级，如使用瓷绝缘子为160KN，使用合成绝缘子为210KN。实际上，当使用负荷小于40%的额定机械负荷时，可以保证运行的可靠性。因此，完全可以按照瓷绝缘子的方法选用绝缘子，而不必提高机械负荷值。芯棒载荷挠度测定表明，合成绝缘子有良好的抗弯性能，有良好的耐舞动和微风振动性能。当其用于耐张塔时，可承受一定的弯矩和扭矩。
2、比距的选择
合成绝缘子比距的选择，目前存在着两种意见：一种主要是依据国外建设取1：1，一种主要根据国内运行经验，比距可适当减少。
根据国外老化后的绝缘子与新产品的对比试验，提出合成绝缘的比距可取瓷绝缘子的2/3。考虑到硅橡胶表面的憎水性在自然持续潮湿条件下会明显减弱，原能源部（1993）45号文有关合成绝缘子的使用管理规定要求，比距可按瓷绝缘子的3/4取。为规范合成绝缘子的外形尺寸，JB/T8460-1996“高压线路用棒形悬式复合绝缘子”行业标准和国调中心调网（1997）93号文颁发“合成绝缘子使用指导性意见”统一要求：0-2级污签名册地区，比距为20mm/kv；3-4级污秽区，比距为25mm/KV。实际上，这一新规定，对清洁区的一般污秽区，高于GB/T16434-1996的要求，对于重污区，也仅为瓷绝缘子的3/4。220KV天靖Ⅱ线的合成绝缘子为5040L.mm，完全能够满足运行的需要。
3、清扫问题
运行中一些污闪事故的发生和重污区合成绝缘子积污过多等情况的出现，给我们提出了是否需要清扫的问题。由于合成绝缘子污闪电压高，即使表面憎水性下降，甚至短时失水憎水性，其污耐压也要高于瓷绝缘子20%。因此，清洁区和一般污秽地区免清扫。对于特别严重的工业和盐碱污染地区可采用定期更换的办法，各地可根据自己的经验，当表面盐密大于0.2mg/cm2且憎水泥生明显下降时可考虑更换，并以此确定清扫周期。
4、对机械强度下降的评价
机械强度下降有两类：一类是端部结构不良造成的芯棒在小于额定机械负荷下脱出，一类是运行多年后因芯棒蠕变特性而导致的芯棒机械强度下降，前者已在运行中发生，建议在定期抽检中将机械强度低于50%的产品进行更换。后者尚未监测到，根据目前绝缘子选用的安全系数，今后若干年内不会发生蠕变导致的机械强度问题。
5、密封问题
220KV天靖Ⅱ线采用楔接式，产品在长期运行中发生微量滑移是不可避免的，是否会因滑移使密封胶开缝，还需考验。此外，我国密封胶多采用室温硅橡胶，其抗老化性能明显差于高温硫化硅橡胶，在端部金具出现电晕的情况下可能导致过早劣化，对于110KV及以下产品不使用均压环时有更大的危险性。特别是我国目前使用的产品都未能经过严格的密封性能考核，端部密封处在长期机电作用下是否长期维持还需试验论证及长期运行的考验。
6、硅橡胶老化问题
高温硅橡胶在一般地区使用不少于15年，国外已有运行20年以上的产品，表现良好。针对国内运行2-3年的产品出现脆化的憎水性一段时间呈现下降（甚至低温且长时间受潮后憎月性难以恢复）的情况，配方值得进一步研究：使硅橡胶同时保持良好的憎水性及其迁移性，长时间受潮后憎水性减弱缓慢，而恢复迅速；长期运行保持良好的弹性和强度。
7、在线监测技术
在线监测技术未能取得突破，也是目前一些运行部门不愿意大量使用的原因之一。国外一些方法仍然不够成熟。因此，加快在线监测技术的开发势在必行。
第五章合成绝缘子的检测和评定方法
1 、合成绝缘子在运行中的优点：
今天由硅橡胶构成外露伞裙是合成绝缘子应用中一个值得注意的事。其中的一个原因也是目前存在的一个观点即：在长期运行中，硅橡胶合成绝缘子比由其它有机材料的构成伞裙的绝缘子例如三元乙丙胶（FPDM）质量更好，另一个原因是硅橡胶的弱点即它的易碎性被消除了，常温硫化的硅橡胶成份取代了高温硫化的硅橡胶成份（HTV）。硅橡胶绝缘子的这种良好的性能部分原因是在于它的憎水性；以及在暂时的环境因素和电压发生改变后它表面绝缘材料性能能够恢复。
橡胶合成绝缘子。它的暴露绝缘伞裙由室温下硫化的硅橡硅（RTV）组成，在实际环境和实际环境污染条件下，能经受许多年的高压交流电压（HVAC）高压直流电压（HVDC）负荷。据发现，这种伞裙材料同其它有机材料例如三元丙胶（EPDM）橡胶的经历正好相反，它经历了一个温长的裂解退化过程，这是由于硅酸橡胶复合材料改善了对水的掩护性能，这种改善似乎在于生产出的绝缘子伞裙表面的小分子层存在的缘故。这层膜改善了表面憎水性，从而保护了表面进一步老化。
2、污秽合成绝缘子的检测和评定方法
与寿命和闪络特性有关的老化和污秽这两种类型的问题，是所有电力企业和研究人员关注的最主要问题。
合成绝缘子由有机绝缘材料组成，在多年的运行中，合成绝缘子的机电性能是怎样随它的老化过程而变化呢？合成绝缘子什么时候到了它的生命终了？有哪些方法尤具简单方便的方法，可以被电力部门用来检测和评价合成绝缘子的老化状况？
合成绝缘子不可能被用在洁净或有污染的地区，诸如海岸地区和工业区等。合成绝缘子运行在污染的地区，不得不面对老化问题和污染问题。电力部门也在寻求方法，特别是简单易行的方法，用来检测和评价污染水平和合成绝缘子的污秽特性。
目前污秽合成绝缘子采用的几种试验、检测、研究方法；STRI的HC分类；清华大学建议采用的ECDD法以及表面电导率法和接触角法在电气试验中被采用。我们主要采用ECDD法：
合成绝缘子同瓷制绝缘子和玻璃绝缘子最重要的不同之一是硅橡胶合成绝缘子表面憎水性。长期浸染对合成绝缘子表面的憎水性都有影响。表面憎水性的减弱或者完全丧失，对于洁净的合成绝缘子而言，可能是征兆之一或者老化的结果之一。所以，憎水性可以作为检测和判断合成绝缘子老化状态的参数。在绝缘子表面涂覆某种添加料形成覆卤，合成绝缘子表面特性由于污层的丰硕则改变。所以覆盐可能引起憎月性的减弱或完全丧失。据发现硅橡胶的憎水性可以转移到污层表面，但是老化了的硅橡胶可能部分或完全丧失这种能力。而且极具恶劣的污秽层和某些特殊的污秽材料也可能很难改变硅橡胶的憎水性。所以，对合成绝缘子而言，憎水性是一个很重要的参数。当评估它的电气性能时，除ESDD，泄漏电流、表面电导率和闪络电压以外，憎水性也可能是一个重要参数，一个最直观参数。憎水性可以通过几种方法来测量，诸如接触角（静止角、后退角、前进角）、CEDI的方法和STRI的憎水性分类方法。
ECDD方法
清华大学的以前研究中，人工污盐和被涂在硅橡胶绝缘子表面上，发现测量到的硅橡胶胶合成绝缘子的ESDD结果受憎水迁移性的影响相当大，不同的迁移时间能导致不同的ESDD测量结果，即使起初用同样的SDD值所有硅橡胶品也是这样。迁移时间越长，测量出的ESDD值越低。这种征兆意谓着迁移的憎水性阻止了污秽层中在污层受潮时溶解，而且在ESDD测量时，只有部分盐可以淅出。显而易见的污秽层中，只有溶解的盐对表面电导率，泄漏，电流，污闪电压有影响。所以，溶盐叫做等效污秽，它们分布密度则等效污秽附盐密度。
如果起始SDD已知，ECDD/SDD比值也是表达憎水迁移性的一个参数。迁移的越充分，ECDD/SDD值越低。所以，ECDD法可以依ECDD/SDD值表示，憎水性迁移的程度也可同时依据ECDD值表明具污秽水平，但是ECDD法仍存在着某些问题，例如：对合成绝缘子而言，闪络电压和ECDD之间的直接关系是什么？在污秽特性方面，ECDD也能表明非可渗物质的影响吗？ECDD测量在现场直测中容易操作吗？电力部门能使用ECDD法来监测和评估他们的合成绝缘子吗？
ECDD针对瓷制绝缘子和玻璃绝缘子已经广泛地应用了许多年，尽管这种方法存在许多问题，但仍然是瓷制绝缘子和玻璃绝缘子污秽水平评估的最普遍的方法。
当采用EXDD法对合成绝缘子污秽水平的评估时，特别是硅橡胶绝缘子，发现ESDD值随测量时间而变化。污秽混合液体越多，ECDD值越低，而且有时这种现象又不发生。
在人工污秽测试过程中，合成绝缘子和瓷制绝缘子有不同的闪络电压，甚至在同样的SDD水平的污秽下，而且合成绝缘子和瓷制绝缘子的闪络电压在污秽后易随许多条件而改变，且之间不相同。
所以，仅依据ESDD法评估合成绝缘子的污闪是非常困难的。
ECDD法能表明试品的污秽水平也很简单，但不能告诉给我们憎水性的状态。
表面电导率对表面的憎水性和污秽水平都非常有效，但不可避免的非常大的分散性。
后退角的测量难度大并且结果的分散性也很大，而且静态的接触在诸如雨和雾条件下的动态湿润过程中不会出现。
为了得出重要的结论和建议方法，最好根据污秽的HC和ECDD方法改进完善得一个检测和评估的方法来。
第六章结束语
220KV天靖Ⅱ线的合成绝缘子运行已有近4年时间，通过全体干部职工、技术人员的共同维护、检测，它的运行状况良好，没有出现掉串等故障，保障了输电线路的安全运行。随着电力工业的发展，合成绝缘子在输电线路上的应用将更为广泛，作为未来输电线路的主导绝缘子，合成绝缘子产品的各个方面都将日益成熟。在我公司上半年竣工的110KV生马线、110KV长里线、110KV生礼线等线路的直线杆塔上均采用了合成绝缘子。我们在220KV天靖Ⅱ线合成绝缘子的运行中所积累的经验将有助于这三条110KV线路日后的运行。
通过前几章的论述，我们对合成绝缘子可以得到以下结论：
1、合成绝缘子作为较成熟的新产品在我国已进入全面工业应用阶段。目前，入网数量已达40万只以上。
2、合成绝缘子的使用并不能杜绝闪络事故的发生，就和传统瓷、玻璃绝缘子一样，仍需不断提高产品质量及正确使用，特别要指出的是，即使是污闪，只要使用合理，维护及时，就能够可以大大减少闪络率，而不能苛求一次污闪都不能发生。
3、除污秽区外，合成绝缘子还应得到更广泛的应用。它可以极大地减轻输电线路的维护工作量，提高劳动生产率。
4、还应进一步加强合成绝缘子诸多性能的研究，提高产品质量，开发实用的检测技术。

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【后记】
在东南大学卢毅老师的指导以及靖江市供电公司陈小平高级工程师、周明工程师的支持和帮助下，顺利完成了2001/2002学年电气工程系电气工程及其自动化专业的毕业论文。在论文的撰写过程中搜集、查阅了大量的技术资料，并且得到单位领导的大力支持。在此，我谨向所有为本论文的撰写提供指导和帮助的同志，表示诚挚的谢意！

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