合成絕緣子均壓環(huán)安裝方式的研究

白 楨

（陜西銅川供電局 陜西銅川 727031）

0 引言

合成絕緣子以其優(yōu)異的防污閃特性及輕便、不易破損、安裝維護(hù)方便已在高壓輸電線路中得到廣泛應(yīng)用。合成絕緣子與傳統(tǒng)的玻璃或瓷絕緣子相比，在安裝時(shí)多配有一個(gè)附件——均壓環(huán)。依據(jù)線路電壓等級(jí)的不同、地理環(huán)境不同及認(rèn)識(shí)方面的差異，合成絕緣子均壓環(huán)有著不同的安裝方式。

1 均壓環(huán)作用概述

在使用瓷或玻璃的絕緣子線路上，僅在300 kV線路見(jiàn)到過(guò)均壓環(huán)，而在使用合成絕緣子的線路上[1-3]，在110～330 kV線路差不多都使用均壓環(huán)，這是因?yàn)楹铣山^緣子較之瓷或玻璃絕緣子，其電壓分布更不均勻。眾所周知，絕緣子的電壓分布與其自身的對(duì)地電容量有關(guān)，對(duì)地電容量大的絕緣子電壓分布趨于平均，反之則不均勻。合成絕緣子較之瓷或玻璃絕緣子的對(duì)地電容小，則電壓的不均勻分布是顯而易見(jiàn)的了。而合成絕緣子這種電壓的不均勻分布，電壓等級(jí)越高，表現(xiàn)愈加明顯，理論計(jì)算表明，在電壓超過(guò)330 kV，整支合成絕緣子其靠近帶電端的電場(chǎng)強(qiáng)度，已經(jīng)超過(guò)了空氣的擊穿強(qiáng)度。因此，在高壓等級(jí)的線路上使用合成絕緣子應(yīng)適當(dāng)配置均壓環(huán)。除此之外，合成絕緣子上配置均壓環(huán)，除了具有均壓效果外，還可起到引弧作用，線路上生產(chǎn)的放電閃絡(luò)發(fā)生兩環(huán)之間，保護(hù)傘裙表面不被灼傷。

2 合成絕緣子安裝均壓環(huán)的“得”與“失”

在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，如果合成絕緣子不安裝均壓環(huán)，其表面場(chǎng)強(qiáng)電壓分布極不均勻已是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)[4]，但合成絕緣子均壓環(huán)的安裝位置及均壓環(huán)的結(jié)構(gòu)對(duì)合成絕緣子電壓分布改善的影響很大。在不安裝均壓環(huán)的情況下，合成絕緣子靠近帶電端的絕緣體與端部金屬附件連接處的場(chǎng)強(qiáng)最高，靠近帶電端的第一個(gè)傘裙上的分布電壓也最高。如果均壓環(huán)環(huán)體所在的平面與絕緣體和端部金屬附件的連接處在同一高度上，均壓環(huán)幾乎起不到均壓作用。隨著均壓環(huán)“插入”絕緣體高度的增加，由于均壓環(huán)的均壓與屏蔽作用，均壓效果就愈加明顯。

但是，均壓環(huán)“插入”絕緣子的深度增加，其電壓分布得到改善，但絕緣子的有效放電距離會(huì)因此而縮小，造成雷電沖擊放電電壓的降低。實(shí)驗(yàn)表明，我國(guó)現(xiàn)有的合成絕緣子在安裝均壓環(huán)后與未裝均壓環(huán)相比，其雷電沖擊放電電壓降低6%～11%。

比較合成絕緣子安裝均壓環(huán)與不裝均壓環(huán)的“得”與“失”，解決的辦法只有一個(gè)，就是在線路安全距離許可的條件下，適當(dāng)增加合成絕緣子的有效放電距離（一般按延長(zhǎng)1.1～1.15倍），在我國(guó)的多雷地區(qū)，采取此項(xiàng)措施尤為重要[5]。

3 開(kāi)口型與閉口型均壓環(huán)的比較

早期在合成絕緣子上配置的均壓環(huán)都是鋼管環(huán)，表面鍍鋅以防腐蝕，后來(lái)都逐漸改進(jìn)采用鋁合金制作。目前在合成絕緣子上使用的均壓環(huán)又分為開(kāi)口環(huán)和閉口環(huán)2種，2環(huán)的唯一區(qū)別是開(kāi)口環(huán)在環(huán)體上留有一放電開(kāi)口。就其均壓效果而言，二者之間并無(wú)明顯差異。開(kāi)口式均壓環(huán)由于在其開(kāi)口處有較高的場(chǎng)強(qiáng)，因而具有較強(qiáng)的引弧作用，當(dāng)線路產(chǎn)生過(guò)電壓，且過(guò)電壓值處于臨界狀態(tài)時(shí)，促使其放電，從而縮短放電時(shí)間，保護(hù)傘裙表面不被電弧灼傷。在國(guó)外一些合成絕緣子生產(chǎn)廠家中，與合成絕緣子相配套使用的均壓環(huán)幾乎全部都是開(kāi)口式均壓環(huán)。另外，開(kāi)口環(huán)與閉口環(huán)的一個(gè)明顯差別是，開(kāi)口環(huán)的放電處都發(fā)生在開(kāi)口方向，而閉口環(huán)則無(wú)明顯規(guī)律。

一些發(fā)達(dá)國(guó)家在輸電線路的運(yùn)行中十分重視對(duì)絕緣子表面的保護(hù)，即使在一些瓷或玻璃絕緣子輸電線路中，都設(shè)計(jì)安裝一種“放電間隙”裝置，這種裝置是在絕緣子串的某一側(cè)面上、下對(duì)應(yīng)地安裝一對(duì)金屬棒，金屬棒的長(zhǎng)短根據(jù)線路對(duì)放電電壓要求的高低而定。顯然，安裝“放電間隙”裝置后的絕緣子串，其放電電壓較之未安裝該裝置時(shí)會(huì)降低，但對(duì)絕緣子表面的保護(hù)會(huì)加強(qiáng)，因?yàn)榫€路一旦發(fā)生過(guò)電壓放電，其放電必然會(huì)發(fā)生在放電間隙上，而不會(huì)發(fā)生在絕緣子表面。

開(kāi)口式均壓環(huán)實(shí)際上是一種既具有均壓作用，同時(shí)又具有“放電間隙”功能的均壓環(huán)，其效果當(dāng)然會(huì)比閉口式均壓環(huán)要好的多。

4 均壓環(huán)的正確安裝對(duì)線路的影響

合成絕緣子的均壓環(huán)安裝及其簡(jiǎn)單，但往往不被人們所重視。實(shí)際上，只要仔細(xì)閱讀一下產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)即可。而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大部分合成絕緣子的生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，都在端部金屬附件上留有安裝均壓環(huán)的指定裝置?，F(xiàn)實(shí)中仍然發(fā)現(xiàn)有些桿塔均壓環(huán)進(jìn)行錯(cuò)誤地安裝甚至反裝。均壓環(huán)反裝后，不僅不能對(duì)合成絕緣子起到均壓作用，還將對(duì)線路運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，特別是對(duì)開(kāi)口均壓環(huán)的安裝，應(yīng)根據(jù)桿塔的形狀不同、導(dǎo)線排列方式不同，其開(kāi)口的朝向也不同，而且必須要強(qiáng)調(diào)的是，合成絕緣子在上、下同時(shí)安裝均壓環(huán)時(shí)，其開(kāi)口方向必須保持一致。

合成絕緣子均壓環(huán)正確的安裝方法見(jiàn)圖1；水平排列的單串合成絕緣子均壓環(huán)安裝方法見(jiàn)圖2；水平排列的雙串合成絕緣子均壓環(huán)安裝方法見(jiàn)圖3、圖4。

圖1 合成絕緣子均壓環(huán)正確安裝方法

圖2 水平排列的單串合成絕緣子均壓環(huán)安裝方法

圖3 水平排列的雙串合成絕緣子均壓環(huán)安裝方法（異相）

圖4 水平排列的雙串合成絕緣子均壓環(huán)安裝方法（同相）

5 結(jié)論

1）合成絕緣子安裝均壓環(huán)后可以有效地改善其電壓分布，但均壓環(huán)必須保持一定的高度（即均壓環(huán)環(huán)體所在平面與絕緣體和端部金屬附件的連接處不能在同一平面，需要“插入”絕緣體）。

2）為達(dá)到均壓目的，330 kV、110 kV必須在2端配置均壓環(huán)，對(duì)110 kV、330 kV復(fù)合絕緣子采用均壓環(huán)的要求見(jiàn)表1。

表1 復(fù)合絕緣子采用均壓環(huán)的要求

3）多雷區(qū)輸電線路采用復(fù)合絕緣子2端必須加裝均壓引弧環(huán)，但合成絕緣子安裝均壓環(huán)后，其雷電沖擊放電電壓會(huì)降低，在多雷區(qū)應(yīng)適當(dāng)考慮加長(zhǎng)合成絕緣子的絕緣長(zhǎng)度。

4）開(kāi)口型均壓環(huán)除具有均壓作用外，還具有較強(qiáng)的引弧效果。

5）按要求正確地安裝均壓環(huán)，否則會(huì)影響線路的安全運(yùn)行。

[1]毛鳳麟王雪松.復(fù)合絕緣子均壓環(huán)對(duì)電場(chǎng)分布的影響[J].高電壓技術(shù),2000,25（4）:40-42.

[2]郭小清.高壓合成絕緣子技術(shù)鑒定材料:能源部高壓合成絕緣子鑒定會(huì)[R].武漢水利電力學(xué)院,1990.

[3]惠華，王森，何立柱.內(nèi)插入電極式結(jié)構(gòu)復(fù)合絕緣子場(chǎng)強(qiáng)及電位分布試驗(yàn)研究[J].陜西電力，2009，37（11）：23-26.

[4]王黎明,劉敏,關(guān)志成,等.±800 kV直流二聯(lián)復(fù)合絕緣子耐張串均壓環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2010（4）:19-23.

[5]Woking Group 03 of Study Committee 22.復(fù)合絕緣子均壓環(huán)的使用[A].江訊，譯.電瓷避雷器譯叢[C].西安:西安電瓷研究所,1998,50（45）.71-73.