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談?wù)勲娋W(wǎng)送電線路中如何選擇絕緣子

  目前,在電網(wǎng)輸電線路絕緣材質(zhì)中,鋼化玻璃、瓷質(zhì)、合成絕緣子是主流材質(zhì)。各種絕緣子在防污、防雷、抗劣化的性能受材質(zhì)性能、型式結(jié)構(gòu)的影響而不一樣,怎樣在不同的環(huán)境不同的地區(qū)選用不同類型的絕緣子,使其性能達(dá)到最大化是一個(gè)非常值得關(guān)注的問(wèn)題。

  1、絕緣子

  絕緣子是一種特殊的絕緣控件,能夠在架空輸電線路中起到重要作用。絕緣子在架空輸電線路中起著兩個(gè)基本作用,即支撐導(dǎo)線和防止電流回地,這兩個(gè)作用必須得到保證,絕緣子不應(yīng)該由于環(huán)境和電負(fù)荷條件發(fā)生變化導(dǎo)致的各種機(jī)電應(yīng)力而失效,否則絕緣子就不會(huì)產(chǎn)生重大的作用,就會(huì)損害整條線路的使用和運(yùn)行壽命。

  2.、絕緣子材質(zhì)

  絕緣子材質(zhì)一般為硅酸鹽材料,常見(jiàn)的主要有瓷和鋼化玻璃。瓷是由石英砂、黏土和長(zhǎng)石等原料經(jīng)過(guò)球磨、制漿、煉泥、成型、上釉并燒結(jié)成的。玻璃是由石英砂、自云石、長(zhǎng)石、右灰石和化工原料經(jīng)過(guò)高溫熔融成液體后冷凝而成的一種均質(zhì)的非晶體。瓷絕緣子和玻璃絕緣子是由鐵帽、鋼腳和絕緣件用高標(biāo)號(hào)水泥膠裝成一體。有機(jī)復(fù)合絕緣子的硅橡膠傘盤為高分子聚合物,芯捧為引拔成型的玻璃纖維增強(qiáng)型環(huán)氧樹(shù)脂棒。有機(jī)合成絕緣子是由硅橡膠傘裙、芯棒和端部金具構(gòu)成一體。

  3、鋼化玻璃絕緣子的性能分析

  玻璃絕緣子有較好的耐電弧和不易老化的優(yōu)點(diǎn),并且絕緣子本身具有自潔性能良好和零值自爆的特點(diǎn)。特別是玻璃是熔融體,質(zhì)地均勻,燒傷后的新表面仍是光滑的玻璃體,仍具有足夠的絕緣性能;對(duì)于遭受雷擊頻率較高的地段,技術(shù)角度上講應(yīng)該是優(yōu)先考慮選擇的。

  近年來(lái),鋼化玻璃絕緣子隨著制造工藝的改進(jìn),盤弳比較大,內(nèi)褶皺多而深,大大地提高單片絕緣子的爬電距離,這種爬電距離的提高另一效果也提高了絕緣子的十弧電壓。

  另外,由于鋼化玻璃絕緣子的自碎性能,在強(qiáng)電流通過(guò)絕緣子串時(shí),首先是鋼化玻璃傘群自碎,而絕緣子鈉帽不炸裂,鋼腳不熔斷。這是鋼化玻璃絕緣子一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。

  至于鋼化玻璃絕緣子的防污閃性能,根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,實(shí)際防污閃能力與絕緣子結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。目前,防污閃鋼化玻璃絕緣子上表面火多采用傳統(tǒng)的傾角設(shè)置,上表面自潔能力較強(qiáng);由其下表面同樣由于設(shè)有多道深褶皺的原因,絕緣子的自潔能力降低,絕緣子下表面的積污總量較大。在灰塵較大區(qū)域的運(yùn)行絕緣子,積污情況相當(dāng)明顯。從一些通報(bào)的案例上看,某些地方在霧季也發(fā)生過(guò)跳線串等由于污穢的原因沿面閃絡(luò)的情況。

  4、復(fù)合絕緣子的性能分析

  復(fù)合絕緣子由下其良好的憎水性能使其有獨(dú)樹(shù)一幟的抗污閃能力,正被越來(lái)越廣泛地運(yùn)用于電網(wǎng)。根據(jù)相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和研究表明:復(fù)合絕緣子相對(duì)懸式瓷、玻璃絕緣子而言,易遭受工頻電弧損壞。表現(xiàn)為傘諸和護(hù)套粉化、蝕損和漏電起痕肢炭化嚴(yán)重,芯棒暴露和機(jī)械強(qiáng)度下降。所以,復(fù)合絕緣子需要在兩端安裝均壓裝置,使工頻電弧飄離絕緣子表面。其次,均壓裝置還應(yīng)保護(hù)兩端金屬附件連接區(qū)因漏電起痕及電蝕損導(dǎo)致密封性能破壞。為了達(dá)到此目的,復(fù)合絕緣子必須安裝均壓裝置,其干弧距離小于相同結(jié)構(gòu)高度的瓷、玻璃絕緣予串,無(wú)疑降低了電氣絕緣子強(qiáng)度。相關(guān)試驗(yàn)表明:在高壓端安裝了均壓裝置后,雷電沖擊閃絡(luò)電壓比無(wú)均壓裝置情況下有不同程度的降低,且隨著均壓裝置的罩人深度的增加,絕緣距離有所減少,閃絡(luò)電壓降低幅度加大。當(dāng)絕緣予兩端都裝上均壓裝置后,雷電沖擊閃絡(luò)電壓最高降幅值達(dá)21.3%。復(fù)合絕緣子裙邊短小,相對(duì)裙間距不大,其遭雷擊后造成閃絡(luò)的概率明顯增加。

  另外,護(hù)套材料耐電場(chǎng),耐老化能力不強(qiáng),在強(qiáng)電場(chǎng)以及臭氧和酸性物質(zhì)作用下,護(hù)套會(huì)加速老化,經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的芯捧護(hù)套會(huì)產(chǎn)生大量裂紋和縫隙,水汽慢慢侵人,造成局部放電,產(chǎn)生發(fā)熱,進(jìn)一步破壞護(hù)金與芯棒。

  另外,從某電網(wǎng)運(yùn)行于灰塵比較大區(qū)域的合成絕緣子來(lái)看,其抗硅酸鹽腐蝕的能力有限,其憎水性與硅酸鹽粉塵時(shí)會(huì)使硅酸鹽粉塵粘在合成絕緣子表面,并導(dǎo)致合成絕緣子持續(xù)老化,最終導(dǎo)致?lián)舸?br />
  5、瓷質(zhì)絕緣子的性能分析

  瓷質(zhì)絕緣子的使用相對(duì)較早,其基本結(jié)構(gòu)型式有普通型和防污型兩種。其防污型中比較突出、常用的一種是雙傘型防污絕緣子,主要是利用絕緣子上下表面都有良好的自潔能力防污。雙傘絕緣子易清掃,鹽密監(jiān)測(cè)結(jié)果也是含鹽量極少;但由于是雙傘型設(shè)計(jì),傘裙間距離短,整串絕緣子在雷擊后容易形成貫穿性的電流通路,所以雷擊后跳閘率相對(duì)較高。普通型絕緣子的防污閃,防雷性能都沒(méi)突出的優(yōu)點(diǎn)。

  瓷質(zhì)絕緣子受生產(chǎn)制造工藝影響非常大,部分制造工藝不夠先進(jìn)的絕緣子,由于瓷絕緣子瓷件與鋼帽、水泥勃合劑之間的溫度膨脹系數(shù)相差較大,當(dāng)運(yùn)行中瓷絕緣子受冷熱變化時(shí),

  瓷件會(huì)承受較大的壓力和剪應(yīng)力,導(dǎo)致瓷件開(kāi)裂,而且瓷絕緣子的瓷件存在剝釉、剝砂、膨脹系數(shù)大等問(wèn)題,受外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害應(yīng)力引起裂紋擴(kuò)展,嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生掉串事故。

  6.技術(shù)分析比較

  6.1絕緣子材質(zhì)特性

  (})玻璃絕緣子有較好的耐電弧和不易老化的優(yōu)點(diǎn),并且絕緣子本身具有自潔性能良好和零值自爆的特點(diǎn)。特別是玻璃是熔融體,質(zhì)地均勻,燒傷后的新表面仍是光滑的玻璃體,仍具有足夠的絕緣性能。并且零值或雷擊后鋼帽不會(huì)被炸裂掉串。

  (2)復(fù)合絕緣子主要依靠其憎水性的發(fā)揮,在防污閃方面有一定的優(yōu)勢(shì)。同時(shí),該種絕緣子在耐雷擊和耐老化、耐酸蝕方面有一定的劣勢(shì)。造雷擊等破壞后可能掉串。

  (3)瓷質(zhì)絕緣子材質(zhì)可靠性主要是受制造技術(shù)的影響比較大。其主要劣勢(shì)是“零值”隱蔽性,鋼帽可能炸裂掉串。

  6.2絕緣子型號(hào)特征

  能不能夠防污閃并不能依靠絕緣子的型號(hào)稱呼上帶上防污兩個(gè)字就能解決問(wèn)題,許多稱號(hào)為防污型的絕緣子因爬電距離較大所以稱呼為防污型的,到底能否有效防污閃還得看具體的幾何結(jié)構(gòu),例如目前運(yùn)用極為廣泛的鐘罩型玻璃鋼化絕緣子爬電距離大,防雷、防內(nèi)過(guò)電壓效果好;但由于其結(jié)構(gòu)上講,比較容易積污,目前國(guó)電公司通報(bào)發(fā)生污閃的也以該類型居多,因此就其應(yīng)用場(chǎng)合是應(yīng)該有所選擇的。

  雙傘型防污瓷質(zhì)絕緣子因長(zhǎng)時(shí)間清洗所得積污值均比較小,因此其防污能力是具有實(shí)際效果的。但是從其結(jié)構(gòu)上講爬電距離的有效系數(shù)是小于1.0的,在雨霧狀態(tài)容易形成閃烙通道,其使用又受到局限。

  (3)合成絕緣子是目前一致舉薦的良好的防污閃材料,但其可靠性能目前尚處于探索階段,部分運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明合成絕緣子的防雷性能并不是特別理想。

  6.3耐張串特性

  就耐張串絕緣子來(lái)說(shuō),由于其耐張串的絕緣子在線路中的位置結(jié)構(gòu)原因,從多年以來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)比較來(lái)看,耐張串絕緣子不易積污(但安裝中要注意需倒裝線路上的絕緣子積水問(wèn)題),但零值與自爆比直線串絕緣子要多。因此其選擇瓷質(zhì)還是玻璃鋼化的,選擇絕緣子的幾何形狀是很有講究的,應(yīng)當(dāng)用低值自爆,不易積污的。

  比如在對(duì)某高壓電網(wǎng)全網(wǎng)瓷質(zhì)絕緣子共83155片進(jìn)行零值、低值測(cè)試,統(tǒng)計(jì)分析得:全網(wǎng)瓷質(zhì)絕緣子綜合零(低)值率為0.673%0片,其中耐張絕緣子零(低)值率為1.09%片,

  直線(含跳線)絕緣子零(低)值率為0.178%片。

  7.結(jié)束語(yǔ)

  綜上所述,筆者認(rèn)為在選用絕緣子時(shí)應(yīng)有以下準(zhǔn)則:

  在山區(qū),因大氣污染程度較低,主要電氣故障是雷擊跳閘,宜配置大爬距、深梭棱、鐘罩式鋼化玻璃絕緣子;以減少線路遭雷擊后的建弧跳閘機(jī)率。

  在大氣污染程度相對(duì)較高的平原區(qū),輸電鐵塔也不是區(qū)域中的最高物體;宜配置復(fù)合絕緣子,以減少局部污閃的機(jī)率。在大氣污染程度相對(duì)較高的平原區(qū),輸電鐵塔也不是區(qū)域中的最高物體;宜配置復(fù)合絕緣子,以減少局部污閃的機(jī)率。

  對(duì)于使用瓷質(zhì)絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行的,雙傘防污型宦調(diào)整到污染程度稍高,但遭雷擊機(jī)率稍低的平地區(qū)域使用。同樣,制造工藝良好瓷質(zhì)絕緣子宜在水泥粉塵等酸化、老化比較嚴(yán)重的地區(qū)使用。

  無(wú)論在何種地形條件,耐張串絕緣子宜使用鋼化玻璃絕緣子。

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