500kV施賢線地線懸垂復(fù)合絕緣子斷裂原因分析及優(yōu)化改造策略

摘要：自2012年施賢線地線融冰改造以來(lái)，施黎甲乙線、黎桂甲乙線地線懸垂復(fù)合絕緣子相繼發(fā)生多次斷裂事故。文章分析了地線復(fù)合絕緣子斷裂的原因，對(duì)絕緣子與金具串聯(lián)方式進(jìn)行受力計(jì)算分析，并提出優(yōu)化改造方案。

關(guān)鍵詞：地線；復(fù)合絕緣子；線路覆冰；絕緣子斷裂；輸電線路 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM75 文章編號(hào)：1009-2374（2016）18-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.015

為了通過融冰全面提高輸電線路的抗冰能力，2012年對(duì)500kV施賢線進(jìn)行了地線融冰改造工作，將融冰段地線懸垂串更換為單聯(lián)雙串復(fù)合絕緣子串型，實(shí)現(xiàn)地線全線絕緣，使施賢線地線具備了融冰功能。在隨后的2013年和2014年冬季線路覆冰期間，施賢線多次進(jìn)行了地線融冰，保證了線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但在2013年冰期過后的巡視中發(fā)現(xiàn)施黎甲線77#左相小號(hào)側(cè)地線懸垂復(fù)合絕緣子斷裂，后面又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)類似情況。截至2014年5月，在施黎、黎桂線上共發(fā)現(xiàn)6支地線懸垂復(fù)合絕緣子斷裂。

1 斷裂原因分析

1.1 斷裂絕緣子特征

1.1.1 斷裂絕緣子塔型均為直線塔，絕緣子串型為懸垂串（如圖1所示），耐張串型未發(fā)現(xiàn)斷裂情況。

1.1.2 絕緣子斷裂位置均在絕緣子上端第一片傘裙靠近芯棒與端部金具連接處（如圖2所示），絕緣子外觀完好、清潔，表面無(wú)劣化現(xiàn)象。

1.1.3 雙聯(lián)串絕緣子均只斷了其中一串，并未發(fā)生地線掉線情況，地線有不同程度的滑移。

1.1.4 所在塔位兩側(cè)高差相對(duì)較大，事故桿塔前后高差情況見表1：

1.2 絕緣子檢測(cè)情況

施黎、黎桂雙線融冰改造絕緣子均為同一批次、同一廠家，在發(fā)生斷裂情況后將斷裂絕緣子進(jìn)行了送檢試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括：（1）驗(yàn)證金屬附件和傘套間界面的滲透性試驗(yàn)；（2）驗(yàn)證額定機(jī)械負(fù)荷SML及破壞試驗(yàn)；（3）端部金具口部芯棒切片滲透試驗(yàn)；（4）探索性研究地線絕緣子的彎曲強(qiáng)度。試驗(yàn)所進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目全部合格，排除了絕緣子本身質(zhì)量原因?qū)е聰嗔训目赡堋?/p>

1.3 絕緣子串受力分析

2012年地線融冰改造時(shí)線路融冰段地線絕緣子懸垂串串圖如圖3所示：

改造后的串型為二聯(lián)板L-1240下方直接與地線直流融冰復(fù)合絕緣子頭部U型槽鋼帽相連，連接后二聯(lián)板與該U型槽鋼帽間的間隔距離較小，導(dǎo)致地線復(fù)合絕緣子串無(wú)法靈活的偏轉(zhuǎn)，當(dāng)遇到地線懸垂串前后檔內(nèi)出現(xiàn)不均勻覆冰或局部大風(fēng)等特殊氣象條件變化導(dǎo)致地線串偏移時(shí)，二聯(lián)板下端掛孔外緣與復(fù)合絕緣子U型槽鋼帽接觸并相抵，產(chǎn)生很大的彎矩進(jìn)而損壞地線復(fù)合絕緣子，如圖4所示。

對(duì)聯(lián)板金具和復(fù)合絕緣子U型槽鋼帽連接方式進(jìn)行計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)?shù)鼐€復(fù)合絕緣子上端U型槽直接與二聯(lián)板相連后，兩者間距離僅為4mm，其偏轉(zhuǎn)后，與垂線的角度超過13.5°以上時(shí)，二聯(lián)板下端掛孔外緣與U型槽鋼帽接觸并相抵，復(fù)合絕緣子絕緣體與鋼帽的連接部位即可發(fā)生斷裂。本次事故發(fā)生的原因很有可能是在冬季覆冰情況下，線路地線懸垂串兩側(cè)檔距的不均勻覆冰，尤其是脫冰跳躍造成順線路張力差，導(dǎo)致絕緣子串偏斜收彎，其鋼帽端受損產(chǎn)生裂隙，運(yùn)行人員在巡線過程中難以發(fā)現(xiàn)；到了非覆冰季節(jié)，在大風(fēng)舞動(dòng)等外力荷載作用下發(fā)生絕緣子斷裂。

因此，為了避免二聯(lián)板下端掛孔外緣與地線復(fù)合絕緣子鋼帽相抵，需對(duì)地線懸垂絕緣子串進(jìn)行改造。

2 改造方案

2.1 原改造方案

2012年施賢線地線融冰改造工程完成后，就對(duì)個(gè)別大高差地形區(qū)段的地線懸垂串進(jìn)行了改造，當(dāng)時(shí)采用的絕緣子串圖如圖5所示：

如圖5所示，當(dāng)時(shí)采取的地線懸垂絕緣子串在聯(lián)板和每個(gè)復(fù)合絕緣子串之間增加了2個(gè)ZS-7掛板（即一個(gè)絕緣子串中增加4個(gè)ZS-7掛板）。增加ZS-7掛板后，ZS-7與聯(lián)板、聯(lián)板與復(fù)合絕緣子聯(lián)接金具均能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了地線懸垂串由于外部環(huán)境變化發(fā)生偏移時(shí)在復(fù)合絕緣子上產(chǎn)生扭矩進(jìn)而損壞地線復(fù)合絕緣子。

但是這種地線懸垂絕緣子串增加了兩個(gè)ZS-7掛板，地線串整體長(zhǎng)度增加了160mm，因此在大風(fēng)情況下可能導(dǎo)致地線與桿塔之間的絕緣要求的空氣間隙不夠。

鑒于以上原因，地線融冰改造工程完成后，只針對(duì)個(gè)別大高差地形區(qū)段的地線懸垂串按照上述方法進(jìn)行了改造。

2.2 優(yōu)化改造方案

以原地線懸垂絕緣子串改造方案為基礎(chǔ)，提出優(yōu)化地線懸垂絕緣子串的改造方案如下：

在二聯(lián)板L-1240與地線復(fù)合絕緣子間增加一個(gè)PS-7金具（見圖6），使其能靈活擺動(dòng)，在地線懸垂串出現(xiàn)偏移時(shí)，亦能保證地線復(fù)合絕緣子不受到額外的荷載。

PS-7與復(fù)合絕緣子聯(lián)接金具連接示意圖見圖7，從圖中可以看出，PS-7與復(fù)合絕緣子U型槽鋼帽連接部分能夠靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生接觸或相抵的情況。

增加PS-7的優(yōu)化地線懸垂絕緣子串圖見圖8。采用這種優(yōu)化方案的懸垂串增加串長(zhǎng)僅為90mm，對(duì)地線與桿塔之間的空氣間隙影響較小。

3 結(jié)語(yǔ)

地線絕緣子串發(fā)生斷裂的主要原因?yàn)楦脖蠼^緣子串兩側(cè)地線張力不平衡，使絕緣子串產(chǎn)生偏斜，U型槽鋼帽與聯(lián)板下端掛孔外緣接觸并相抵，產(chǎn)生的彎矩超過了芯棒的承載范圍。消除該隱患可以通過絕緣子串加裝PS-7掛板改造，使絕緣端部能夠靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，并且對(duì)地線與桿塔之間的空氣間隙影響較小，該方法簡(jiǎn)單、有效、經(jīng)濟(jì)可靠，在今后的地線融冰建設(shè)、改造中可借鑒

實(shí)施。

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作者簡(jiǎn)介：程孟（1987-），男，貴州遵義人，中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司貴陽(yáng)局助理工程師，研究方向：送電線路。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）