浅谈合成绝缘子结构上的缺陷

('浅谈合成绝缘子结构上的缺陷随着高强度、轻重量的合成绝缘子的产生，由于其的高性能，迅速在在国内外的电力系统中得到广泛应用，然而人们却意识到，合成绝缘子也不是万能的，也有一些其固有的缺陷，需要进一步的研究与改善。本文浅要分析了目前电力系统中应用较为广泛的合成绝缘子结构上存在的问题，并提出了相应的对策。标签：合成绝缘子；结构缺陷；对策研究；1.引言合成绝缘子是一种新型绝缘子，是在国内外的电力系统中得到了广泛应用的一种绝缘子，又称有机復合绝缘子，它无论是从组成材料还是结构设计上都完全不同于传统的瓷绝缘子。合成绝缘子通常是至少由两种绝缘材料并装配金属连接件构成的绝缘子来组成。合成绝缘子的构成上，可以由若干伞安装在芯体上此时中间护套可有或者没有。这种结构的绝缘子，相比其他材料具有很多特有的优势，主要如下：强度高但却重量轻，仅为相同电压等级瓷绝缘子串重量的10%左右；不破碎、抗撞击，此特点使得合成绝缘子在安装、运输中的安全和运行可靠性相比其他有明显优势；无零值，合成绝缘子的外绝缘距离和内绝缘距离相差无几，结构上不可击穿，因此不存在检测零值的问题；不用清扫维护，由于硅橡胶伞裙护套有优良的僧水迁移特性，还有污闪电压高，硅橡胶材料本身的憎水性可迁移到污秽层表面以达到清洁的目的，因此合成绝缘子不需要清扫，从而从一定程度上减轻了超高压输电线路维护清扫的工作量。2.合成绝缘子结构现存的缺陷国内外现有合成绝缘子的结构缺陷主要有两方面：其一，现有合成绝缘子端部的芯棒（玻璃纤维引拔棒）护套及封头胶被夹在芯棒与金具之间，使芯棒护套及封头胶承受由导线风振动力及导线水平风偏力所产生的拉伸、弯曲荷载士F，、FZ比们，其二，现有合成绝缘子芯棒的抗弯曲机械强度极差，在导线水平风偏力的作用下，芯棒的弯曲也构成对芯棒护套、端部封头胶甚至绝缘子裙套的拉伸、弯曲荷载。这些荷载均有可能造成芯棒护套和端部封头胶发生位移甚至开缝的严重后果。这些缺陷是没有考虑导线风振动力及导线水平风偏力影响的结果亟待解决。通过十多年的挂网经验，也根据文献提供的统计资料，在瓷和玻璃绝缘子串的闪络故障中，不明原因闪络约占10%，而合成绝缘子约占15%。这些故障不仅包括鸟害，还包括雷电以及不明原因造成的故障。从而暴露出了合成绝缘子一些结构上的缺陷：本文主要从伞裙小，导致爬电距离不足（针对鸟害）以及干弧距离不适合特殊地区（针对雷闪）等两个角度对合成绝缘子结构上存在的缺陷进行分析。2.1.伞裙小，导致爬电距离不足经过调查研究发现，空气中的飞弧短接是发生鸟害事故的根本原因。其基本原理为绝缘子的憎水性随着凌晨的薄雾或大雾而部分丧失，此期间鸟类活动频繁，鸟粪降落一般为常事，就在鸟粪通过绝缘子边沿的瞬间，鸟粪短接了部分空气通道，因而伞裙间的飞弧短接放电便随着空气介质恶化而极可能会发生，同时假若电压过零点的时间刚好属于上属时间，杆塔放电闪络故障便形成了。由于合成绝缘子的伞裙是柔性材料，鸟粪在下落时，会全部沿伞裙边沿降落，而不易发生反弹和飞溅，因此相比较于玻璃绝缘子和瓷，更易发生鸟害事故。2.2.干弧距离不适合特殊地区据统计，在所有的闪络事故中，雷击引起的闪络居第一位，占75.6%，雷击闪络合成绝缘子是运行中出现的突出问题，特别是在110kV电压等级中。合成绝缘子雷击闪络，通常与该地区绝缘子的使用情况、雷电活动的频繁程度、合成绝缘子本身的干弧距离有关。通常110kV合成绝缘子的干弧距离为1000mm，这对于通常地区完全可以满足避雷要求，但对于雷电活动比较强烈的地区来说，其值是偏小的。1000mm的干弧距离对要求雷电全波冲击耐受电压为550kv的电压等级110kV是没有余度的。就运行中实例而言，我国确有不少的干弧距离1000的合成绝缘子发生雷击闪络，这更加佐证了干弧距离偏小的论断。同对这些雷电活动比较频繁的地区，均压环配置是必不可少，且均压环的配置方式必须恰当。目前此些运行部门，对110kV合成绝缘子两极不配置均压环或只在高压端配置一只均压环，这种配置均压环的方法都是不合理的。由于合成绝缘子两端配置均压环会降低雷击等级，对于110kV电压等级试验结果显示，配置一个均压环可降5%；配置2个均压环可减少8%。其机理为：雷击发生闪络时，仅使两端均压环之间空气击穿，均压环可能损坏，但可保绝缘子及金具不受电灼，且可以重合成功，从而可以保护绝缘子。不配置均压环，特别多雷区，绝缘子发生闪络时，不能将电弧由绝缘子表面引开，也不能保护端部金具，造成事故也是必然的。我们知道合成绝缘子一但破坏，伞裙的烧伤会使僧水性丧失金具的损坏可遭致命性密封损坏，引起内绝缘下降，同时还会带来机械强度的降低，掉线的恶性事故就可由此引发。3.改善合成绝缘子结构的措施3.1.采取改变均压环位置，改善复合绝缘子的电压分布一般情况下，首先要采取增加普通现行均压环的方式，对复合绝缘子的沿面电场强度分布进行改善，但仅仅采取这种方式是远远不够的，与导线侧邻近的几片绝缘子伞裙所承受的电压仍然比较大，因此要对继续改善复合绝缘子的电压分布。图2是固定杆塔侧均压环位置，改变导线侧均压环与其间距得出的复合绝缘子电压分布。3.2.线路防雷设置（1）对于新设计线路（特别是110kV及以上者）在路径确定时应沿线勘测，尽量避免陡峭山坡和山顶。并且要进行雷电参数分析，确定必要的绝缘子的长度或片数，特别是经过雷电活动比较强烈的地区。（2）同时要降低接地电阻。接地电阻是由接地体与土壤的接触电阻和地电阻两部分组成。膨润土由于紧密地与接地体和周围土壤接触在一起，从而将有效的降低接触电阻，另一方面，就是由于渗透和扩散作用改善周围的土壤电阻率，而且土质越松散，渗透作用就越强。因此，降低接地电阻可通过采用膨胀土和接地模块相结合的方式来达到目的。（3）安装线路避雷器。虽然可尽量避开雷区，但有些地方却是做不到完全避开的。那么对于那么雷区的山区线路易击段易击杆塔、线路杆塔接地电阻大而且降低有困难的杆塔可采用安装线路用串联间隙避雷器的方式加以保护。目前有两种型式避雷器可以采用：内串间隙避雷器和外串联间隙型避雷器。内串间隙避雷器：带内串间隙避雷器采用带并联电阻的单个长间隙，此种间隙的稳定性可靠性已经过近几年实验和运行得到证明。外串联间隙型避雷器在结构上分为外串间隙与本体两部分。外串联间隙型避雷器有三大特点：不必担心老化，由于线路正常工作时本体不承担电压，所以不用担心老化；结构简单；但外串间隙的放电参数受气候影响较大，可能随着不同的气候条件和不同的地形而有所差异，特别是山区的避雷效果可能会差一些。4.结束语本文对现存合成绝缘体结构存在的缺陷进行了分析，并就防止措施进行了探索性的思考，希望能对合成绝缘子的发展起到引导作用。【参考文献】[1]关志成，王绍武，梁曦东，王黎明，范炬.我国电力系统绝缘子污闪事故及其对策[J].高电压技术.2000，26（6），37-39[2]吴光亚，蔡炜，罗真海，陈雄一，肖定辉，范建林.有机复合绝缘子运行性能分析[J].高电压技术.2000，26（2），59-61[3]马芳.输电线路预防鸟害的综合措施[J].安全警示安全生产.2013，',)