探讨内江地区输电线路重污秽区绝缘子成串形式

探讨内江地区输电线路重污秽区绝缘子成串形式

陈刚

国网内江供电公司

摘要：随着我国工农业的快速发展，大气污染日益严重，输电线路运行中的绝缘子发生污秽闪络跳闸率居高不下，特别是在污染程度严重的重污秽区尤为突出。在雷击、污闪、冰闪、雨闪、操作冲击闪络中，雷击闪络虽然在外绝缘事故中占第一，但重合闸率较高，对电力系统造成损失最大的是污闪和冰闪。本文结合内江地区实际，阐述绝缘子表面污秽闪络放电机理；收集内江地区发生污秽闪络运行数据和本地区目前防污手段；说明绝缘子各种成串形式防污闪效果的优劣；借鉴国内其他地区实际运行效果和数据，建设性地提出本地区重污秽区域内绝缘子成串形式。。

关键词：污秽闪络 表面放电机理 地区数据 成串形式

正文：

污秽闪络，是指电气外绝缘表面受到固体的、液体的和气体的导电物质的污染，在遇到雾、露、毛毛雨等湿润作用，污秽层电导增大、泄露电流增加产生局部电弧，在运行电压作用下绝缘子表面的局部电弧发展成为闪络，这种闪络的发生不适由于作用电压的升高，而是因为绝缘表面绝缘能力的降低所致。

上个世纪50年代开始，我国东部沿海工业发达地区开始出现污秽闪络事故，60年代污秽闪络事故逐步开始向全国电网发展。近年来输电线路污秽闪络愈发频繁，范围广，频率日益高，损失也越来越大，电网一旦发生大面积的污秽闪络可能带来电网失衡解列，形成孤立电网，甚至造成电网崩溃，造成电网大面积停电事故进而危及电网可靠安全的运行。

一、染污绝缘子表面放电机理

到目前为止，有关沿绝缘污秽表面的放电机理还没有统一的看法，但大多认为：沿绝缘子湿润污秽表面的闪络现象已不是一种单纯的沿绝缘表面的空气击穿，而是一种与电、热、化学因素有关的绝缘表面气体电离以及局部电弧产生、发展的热动力平衡过程。

绝缘子的污闪过程一般受绝缘子表面特性的影响，现有绝缘子的表面状况有两种：憎水性或亲水性。瓷和玻璃绝缘子一般为亲水性表面；复合绝缘子，特别是硅橡胶复合绝缘子表面为一般为憎水性。在受潮条件下，亲水性表面将完全湿润而形成水膜覆盖在绝缘子上；相比之下，同样的受潮条件，憎水性表面形成的是多个水珠。亲水性表面和憎水性表面污闪过程有差异。

二、内江重污秽地区电网防污闪措施

内江地区目前防污秽闪络主要措施增加爬电比距和采用普通双闪群瓷质防污绝缘子、复合硅橡胶绝缘子以I串的形式使用。辅助方法有人工清扫绝缘子、检测绝缘子零值。

（1）增加爬电比距在通常情况下增加1-3片或者增加串长10%-30%可行，提高了耐污电压。但是一些铁塔需要满足风偏间隙，过长的绝缘子串不能满足要求；同时输电线路绝缘子片数过多，铁塔高程需要加高，建设成本大大提高，同时与变电站绝缘配合上存在矛盾。

（2）近年来发生的污秽闪络输电线路，大部分使用的均为瓷质普通双闪防污绝缘子，但污秽闪络问题仍然时时发生。而且瓷质绝缘子运行维护成本高，难度大，检测清扫工作量大，防污效果存在争议。

（3）从2002年开始内江供电公司陆续使用硅橡胶复合绝缘子用于防止输电线路污秽闪络， 经过近年来的运行情况，发现复合硅橡胶绝缘子运行年限不如实验中的理想，且时有绝缘子脆断导致导线脱落的事故发生。

三、探讨输电线路绝缘子成串型式

1、常见悬式绝缘子串成串型式有三种：悬垂串、水平串、V形串。

（1）悬垂串，当发生污秽放电时，在绝缘子钢脚处首先产生的局部电弧虽然紧贴绝缘子下表面，但电离气体不易自由扩散，伞边缘的水滴又会往下滴，并且污秽物又不易被雨水冲洗干净。

（2）水平串，对于水平耐张串，在钢脚处首先发生的局部电弧因热作用上升，从而缩短了泄漏距离，使局部电弧易于发展，这比悬垂不利，但是电离气体能够自由扩散，可以抑制放电的发展，且水平按章时污秽物易于被雨水冲洗掉。因此，两种因素相互制约，使水平耐张串和悬垂串的污闪电压相差不大。

3）对于V形串，兼有悬垂串和水平耐张串的优点，所以V形串的污闪电压较高。

2、绝缘子成串时所承受的电压分布情况

运行中的绝缘子电压检测。绝缘子每片含有一定电容值(瓷60pF.玻璃100pF),电容越大,串电位分布越均匀.导线侧第一片承受的电压最大(最高),串中间最低,横担侧再增大(次高)电压值大小顺序为U导＞ U横＞ U中,呈斜型不对称的“马蹄形”,串中最低片的分布电压值约为导线侧的1/4～1/6间.如110kV电压等级7片/串的导线侧的绝缘子其分布电压为18.5kV,串中第5片为5kV,两者差3.7倍;220kV 14片/串的导线侧绝缘子分布电压为31kV,串中第9片为5kV,两者差6.2倍;因此绝缘子串的分布电压是不均匀的。

3. 复合绝缘子成串型式探讨

（1）复合绝缘子在臭氧、紫外光、潮湿、高低温和电应力等外界因素作用下,经运行不同年限后,出现不同程度憎水性下降，复合绝缘子表面绝缘子特性变化，复合绝缘子脆性变化。

针对输电线路复合绝缘子分布电压极不均匀的现状,为防止高压端硅橡胶电蚀、贯穿引发芯棒脆断掉串的恶性事故发生,可将两种绝缘子组合使用,即在横担侧第1片为玻璃绝缘子,中间是特殊加工尺寸的复合绝缘子,导线端挂玻璃绝缘子。高压端的强电场由玻璃绝缘子承担,中间段复合绝缘子承担污耐压,从而减少复合绝缘子的登塔检查工作量和盘形绝缘子串的清扫工作量.

（2）复合绝缘子与玻璃钢绝缘子组合成串实验研究

西安交通大学：分3种结构、9种方式组合串进行仿真计算。复合绝缘子导线端伞裙表面最大电场强度达525V/mm (有效值),超过了硅橡胶的最大场强设计要求.复合绝缘子与6片玻璃组合,伞裙表面最大场强为95V/mm,复合绝缘子分担152kV. 6片玻璃共承担166kV, 导线侧第1片玻璃承担48 kV(15%)，显著改善了复合绝缘子导线侧电场分布。

国家电网武汉高压研究院:分5种结构、23种方式组合串进行真型验证，复合绝缘子:导线端(2大2小伞) 电位分布达到41% (17cm长118kV),导线端(4大4小伞) 为64%(34cm长184kV), 沿串电压分布极不均匀;组合玻璃绝缘子:采用下挂式无均压环,导线端第1片电位分布为14%(40kV),导线侧2片绝缘子共承担25％的电位分布,沿串电压分布曲线较缓,分布较均匀。

3）浙江金华供电公司实际运行情况。

从2005年起，复合、玻璃绝缘子组合串在4条500kV线路直线塔共用了246串 ，效果显著。

（3）针对目前内江地区重污秽区域运行情况和实际操作性能，借鉴浙江供电公司运行经验，内江供电公司从2013年起采用大盘径玻璃钢绝缘子和复合绝缘子组合成I串使用，提高输电线路重污秽区域爬电比距，经过2013-2019年的实际运行，效果良好，未再发生过输电线路污秽闪络事件。

参考文献

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2. 顾乐观，孙才新.电力系统的污秽绝缘【M】 重庆：重庆大学出版社，1990

3. 孙才新，司马文霞，舒立春.大气环境与电气外绝缘【M】 北京：中国电力出版社，2002

4. 关志成.绝缘子及输变电设备外绝缘【M】 北京：清华大学出版社，2006

5. 应伟国.输电线路检测、检修技术讲座 浙江.2010

6. 应伟国.输电线路状态巡视安全技术讲座 浙江.2010