地电位卡具缺陷处理方法在架空输电线路的应用分析

地电位卡具缺陷处理方法在架空输电线路的应用分析

罗敬峰

关键词：横担端绝缘子；缺陷处理方法；架空输电线路；应用策略

引言：

上世纪九十年代，我国的高压输电线路引入了钢化玻璃绝缘子，并且被广泛应用在各种电压的输电线路上。到目前为止，钢化玻璃绝缘子的绝缘性能已经得到了普遍的认可。但是，在运行中由于绝缘子串内部的各片绝缘子电压分布不均匀，“自爆”的机率比较大。传统更换横担端绝缘子的方法工作效率低下，而且会造成其它绝缘子的损伤，同时也不能够满足输电线路本身运行的要求[1]。因此，迫切需要研究一种专用的地电位横担端绝缘子卡具，用来处理架空输电线路横担端第一片玻璃绝缘子“自爆”的缺陷，代替现有的方法。

1.架空输电线路玻璃绝缘子运行状况分析及缺陷处理

1.1输电线路玻璃绝缘子运行状况及分析

从2008年的12月份起，我局就开始维护500kV的输电线路。在运行维护过程中，发现由于电压等级高等的缘故，“自爆”率比较高，需要及时更换才能够保证安全运行要求。以500kV东惠甲线为例，全线共有179基杆塔，每基杆塔平均有3串绝缘子及以上，一共有16645片绝缘子。在巡检的过程中，发现在该线路正在运行状态中的玻璃绝缘子中，有33片绝缘子产生自爆的现象，其中属于横担端第一片自爆的有20片。根据《架空输电线路运行规程》的相关规定，整条线路玻璃绝缘子的劣化率不得高于0.30%，而该线路玻璃绝缘子的“自爆”率要明显超过规定要求，总体完好率偏低。

按照该线路的建设历史来分析，由于当时该线路建设的工期较为久远及紧迫，玻璃绝缘子的选型采用并没有通过严格的验收要求，个别绝缘子内部甚至有诸多杂质形成应力分布不平衡的现象。所以，当绝缘子悬挂到架空输电线路上时，就会使得质量较差的绝缘子出现自动破碎的现象，这就是“自爆”了。巡视发现，该线路横担端绝缘子容易出现“自爆”的原因是因为，在高电压的状态下，绝缘子串内部本身各片绝缘子的电压分布就不均匀，由于横担、导线材质的不同，横担端、导线端绝缘子承受较高的电压，绝缘子内部产生放电从而容易破碎。如果横担端绝缘子“自爆”，高压电场就容易对横担放电，可能造成绝缘不够造成线路跳闸的危害。所以，必须重视处理输电线路线路绝缘子自爆的缺陷，将事故的隐患消灭于萌芽的状态。

1.2输电线路玻璃绝缘子目前缺陷处理方法

高压输电线路是电网不可缺少的主干输电线路。如果一旦高压输电线路出现跳闸停电的现象，则会严重威胁整个电网的安全运行。由于高压输电线路停电比较困难，一般采用带电检修的方式来处理超高压输电线路上的缺陷。虽然国内目前采用等电位带电作业技术和托瓶架法来处理玻璃绝缘子自爆的缺陷，但是，这样两种方法的作业时间都太长，而且需要采用多种专用的工具进行配合更换，不但给作业人员带来很大的工作强度，甚至会诱发诸多危险现象。在检修过程中带电检修人员需要全程穿戴笨重的屏蔽服来作业，而且还要求检修人员要掌握较高的检修技能[2]，如若碰上大风大雨天气，还不能开展带电作业，受到的局限性较多。

2.地电位更换横担端绝缘子方法

2.1横担端绝缘子卡具结构

图1是横担端卡具结构的示意图。从图1中可以看出，从中可以看出，每个不同的机械部分都在横担端绝缘子卡具内部发挥着重要的作用。主要是由卡具丝杠托盘、卡具上盖、卡具锁紧螺栓、直线杆塔横担、直角挂板、丝杠、卡具前卡、绝缘子和卡具后卡组成。

从表1可以看出，40Cr、LC4和TC4这样三种材料的综合机械强度都比较高，但是LC4材料的密度比较小，抗拉强度、屈服强度要比一般材料小很多。虽然做成卡具的话，其尺寸、重量会大，但综合考虑相对比较适宜。

同时在设计横担端卡具时，应考虑一般杆塔的最大垂直荷载，计算出卡具需要承受的最大荷载。比如，以500kV线路为例，其导线截面积为S=351.3mm2,导线垂直荷载为G1=25kN，无冰风压抵载的系数为g4=0.474，水平裆距为450m，如果风速为10m/s，则G4=g4.S.Ls.4=3kN。只有计算出横担端卡具所需要承受的载荷数值，才能定制出大小适合的卡具。

2.3地电位横担端卡具操作工艺

先用螺栓将横担端卡具的上盖连接在卡具前卡上，再将卡具前卡卡在绝缘子16t的直角挂板上。当完成一切操作之后，就可以直接收紧卡具，并锁住螺栓，固定在直角挂板上。其中，直角挂板为固定的受力点。在实际操作的过程中，先将配套的托盘丝杠和卡具托盘相互连接，再用配套丝杠连接在卡具前卡上。整套卡具是用来代替绝缘子串的机械强度，从而保证使得其能够承受最大的荷载[3]。丝杠受力后将“自爆”绝缘子拆下来，然后在收紧到合适的时机更换新的绝缘子，再直接拆下卡具的上端和下端就完成了整项工作。整个检修的过程比原先节省了11min，可以说大大地节省了时间。

3.地电位横担端卡具检修工艺的安全性分析

如果进行带电检修的话，检修人员还需要注意卡具检修的危险点。首先，一定要保证检修人员处于安全的位置，同时注意让横担端卡具的前卡和带电导线内部的空气间隙控制在Sa，并将绝缘子串的长度确定为Sj,将短接空气的间隙设置为Sd，计算得出：Sa=Sj-Sd。因为根据带电作业的相关规定，带电检修人员在进行地电位带电作业的过程中，要让人的身体和带电体之间的距离控制在Sa才能保证人身不会受到触电伤害。

同时在检修的过程中，除了让检修人员和带电体之间的距离大于安全距离以外，还要保证良好绝缘子的数量，这样才能够全面保证检修人员的人身安全。

4.结束语

综上所述，本文先举例分析了500kV输电线路玻璃绝缘子的运行状况及目前的消缺方法，提出了新的检修方法，之后再从“横担端绝缘子卡具结构”、“横担端绝缘卡具材质确定及荷载计算”和“地电位横担端卡具操作方法”等三个方面对新技术进行论述，总结了地电位横担端卡具检修工艺的安全要求及方法，推广及应用，提高了架空输电线路更换横担端第一片绝缘子的成功率。

参考文献：

[1]叶正斌，胡春广，张健.500kV输电线路双串耐张绝缘子的更换方法[J].湖北电力,2017(5):63-69

[2]付军.更换500kV线路双联耐张绝缘子串工具研制[J].湖北电力，2018（5）：39-44

[3]刘明亮，张叔宝，杨厚峰.220kV新型直线卡具的研制及应用[J].电工技术,2016（5）：198-203