絕緣護(hù)套對(duì)減小輸電線路導(dǎo)線閃絡(luò)距離的影響研究

姚京松，何劍峰，鮑同鋒，吳 軍，向文祥

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司,湖北 武漢 430050）

0 引言

輸電線路是電網(wǎng)的基本組成部分，影響輸電線路安全運(yùn)行的主要故障分別有雷擊、冰害、山火、風(fēng)偏、污閃、鳥害等。外界的各種不利條件造成輸電線路上導(dǎo)線相間或?qū)Ь€與地物之間的空氣間隙距離減小，當(dāng)此間隙距離的電氣強(qiáng)度不能耐受系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓時(shí)便會(huì)發(fā)生擊穿放電[1]。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，用電負(fù)荷快速增長(zhǎng)，輸電容量逐步增大，線路走廊及大型電站的出線等問(wèn)題日益嚴(yán)峻，緊湊型輸電線路被大量采用，緊湊型線路相間距離遠(yuǎn)小于常規(guī)線路，若設(shè)計(jì)不夠合理或在極端氣象條件下，其導(dǎo)線間或?qū)У鼐€間有可能發(fā)生嚴(yán)重的放電事故。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外發(fā)生的大面積停電事故許多都源于線路故障，因此，防止因線路故障導(dǎo)致的電網(wǎng)事故特別是大面積停電事故，依然是線路運(yùn)維工作的重中之重。

文獻(xiàn)[2]認(rèn)為導(dǎo)線包覆絕緣護(hù)套可用于輸電線路鳥糞閃絡(luò)防護(hù)，文獻(xiàn)[3-4]認(rèn)為可用于解決配電線路故障頻發(fā)樹障、鳥窩、異物等缺陷或保護(hù)裸露在外的鐵路接觸網(wǎng)，但上述研究未定量指出絕緣護(hù)套對(duì)上述問(wèn)題的解決效果。文獻(xiàn)[5-6]研究了在500 kV輸電線路絕緣子高壓端導(dǎo)線側(cè)及金具安裝絕緣護(hù)套前后，復(fù)合絕緣子起暈、污閃電壓以及間隙放電擊穿電壓的變化情況。

1 輸電線間隙擊穿試驗(yàn)

1.1 卡扣式硅橡膠絕緣護(hù)套管

卡扣式絕緣護(hù)套采用優(yōu)質(zhì)硅橡膠材料制成，具有優(yōu)異的電氣、抗漏電起痕性能，耐侯性極佳，機(jī)械性能高，具有憎水性及憎水性遷移等特點(diǎn)，耐高低溫性能極其優(yōu)異，可在-50～150℃條件下連續(xù)使用。安裝方便簡(jiǎn)單，省工省時(shí)。

其主要特點(diǎn)如下：（1）具有良好絕緣性能，絕緣強(qiáng)度≥20 kV/mm;（2）密度低，重量輕，柔軟、耐折彎；（3）卡扣式設(shè)計(jì)安全可靠，安裝簡(jiǎn)捷，無(wú)需動(dòng)火，停電施工時(shí)間短；（4）使用壽命長(zhǎng)，抗老化，耐腐蝕；（5）對(duì)防異物短路、防樹木碰線、防機(jī)械碰線等起到了積極的作用。

圖1 卡扣式硅橡膠絕緣護(hù)護(hù)套Fig.1 The buckled silicone rubber insulation sheath

1.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ痛罱?/h3>

本試驗(yàn)采用一對(duì)長(zhǎng)度為10 m的鋼芯鋁絞線模擬輸電線路與周邊地物，在線路中間采用人工彎折減小距離的方式等效發(fā)生空氣間隙減小部分。5～50 cm間隙距離試驗(yàn)中，兩導(dǎo)線采用8個(gè)瓷絕緣支柱進(jìn)行支撐，導(dǎo)線兩端分別用兩個(gè)絕緣支柱進(jìn)行導(dǎo)線固定，中間利用兩個(gè)絕緣支柱進(jìn)行支撐并固定導(dǎo)線彎曲弧度，調(diào)整兩導(dǎo)線間的最小間隙距離。兩導(dǎo)線中一根為高壓端，接入工頻發(fā)生器電壓輸出引線；一根為低壓端，兩端接地，模型搭建如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭DFig.2 Schematic diagramof experiment model

采用人工彎折減小距離，實(shí)際實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D3所示，線間最小間隙距離d基本在線路中間，可根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。8個(gè)絕緣支柱表面均進(jìn)行良好的絕緣包裹，使導(dǎo)線與絕緣支柱表面絕緣。在導(dǎo)線表面包裹試驗(yàn)護(hù)套時(shí)，護(hù)套長(zhǎng)約為3.5 m，能覆蓋部分超過(guò)中間兩絕緣支柱位置，且護(hù)套兩端裸露導(dǎo)線間距離D在試驗(yàn)中均保證大于1 m，避免在護(hù)套未擊穿時(shí)裸導(dǎo)線處已擊穿的現(xiàn)象。間隙距離初始值均取為5 cm，采用升壓法使電壓線性由零升至擊穿電壓，為保護(hù)設(shè)備擊穿后電壓僅保持5 s。

圖3 實(shí)際試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.3 The actual experiment model

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

裸導(dǎo)線在5～50 cm的間隙距離下進(jìn)行工頻擊穿電壓試驗(yàn)，每種間隙距離下均進(jìn)行10次測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果取10次測(cè)試平均值。

表1和圖4為裸導(dǎo)線間隙工頻擊穿電壓隨導(dǎo)線最小間距變化的試驗(yàn)結(jié)果。

表1 裸導(dǎo)線空氣間隙工頻擊穿試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 Power frequency breakdown test results of bare conductor air gap

可見，裸導(dǎo)線最小間隙距離在5～50 cm內(nèi)時(shí)，間隙工頻擊穿電壓隨間隙距離增大近似線性增加，線性擬合結(jié)果為

分別對(duì)雙導(dǎo)線包覆2.6 mm和4 mm壁厚的卡扣式護(hù)套進(jìn)行工頻擊穿試驗(yàn)。為了衡量包覆卡扣護(hù)套對(duì)減少輸電線路導(dǎo)線間或?qū)Ь€對(duì)地物放電的效果，定義包覆卡扣護(hù)套后相對(duì)于裸導(dǎo)線間隙相同擊穿電壓的情況下間隙擊穿距離的減少量為安全距離增量。表2為雙導(dǎo)線包覆2.6 mm卡扣式護(hù)套后間隙工頻擊穿試驗(yàn)結(jié)果。

圖4 裸導(dǎo)線工頻擊穿特性Fig.4 Power frequency breakdown voltage for bare conductor and fitted curve

表2 雙線包覆2.6 mm護(hù)套間隙工頻擊穿試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Power frequency breakdown test results of double conductor covered by 2.6 mm insulation sheath air gap

從圖5可以看出雙線包覆2.6 mm絕緣卡扣護(hù)套可以顯著提升間隙安全距離，最大可以接近15 cm，平均安全距離提升值為11.20 cm。表3為雙導(dǎo)線包覆4 mm卡扣護(hù)套后間隙工頻擊穿試驗(yàn)結(jié)果。

從圖6可以看出雙線包覆4 mm卡扣護(hù)套也可以顯著提升間隙安全距離，最大提升量達(dá)到了20.10 cm，平均安全距離提升值為12.55 cm。

圖5 雙線包覆2.6 mm卡扣護(hù)套間隙安全距離增量Fig.5 The increase of safe distance for double conductor covered by 2.6 mm insulation sheath air gap

表3 雙線包覆4 mm卡扣護(hù)套間隙工頻擊穿試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Power frequency breakdown test results of double conductor covered by 4 mm insulation sheath air gap

圖6 雙線包覆4 mm卡扣護(hù)套間隙安全距離增量Fig.6 The increase of safe distance for double conductor covered by 4 mm insulation sheath air gap

圖7 不同壁厚卡扣護(hù)套下間隙安全距離增量Fig.7 The increase of safe distance for double conductor covered by different thickness insulation sheath air gap

圖7為雙線包覆2.6 mm和4 mm卡扣護(hù)套間隙工頻擊穿安全距離提升值。從圖7可以 清晰地看到：無(wú)論是雙線包覆2.6 mm卡扣護(hù)套還是雙線包覆4 mm卡扣護(hù)套，對(duì)間隙安全距離的提升均有一定的波動(dòng)性，這是因?yàn)閾舸┓烹娋哂幸欢ǖ慕y(tǒng)計(jì)性，兩種不同厚度的卡扣護(hù)套對(duì)提高間隙的安全距離沒有明顯的差異，均在12 cm左右。

3 結(jié)論

1）導(dǎo)線間間隙距離在5～50 cm時(shí)，裸導(dǎo)線下?lián)舸╇妷号c間隙距離幾乎呈線性關(guān)系。

2）雙線包覆2.6 mm絕緣卡扣護(hù)套可以顯著提升間隙安全距離，最大可以接近15 cm，平均安全距離提升值為11.20 cm。

3）雙線包覆4 mm卡扣護(hù)套也可以顯著提升間隙安全距離，最大提升量達(dá)到了20.10 cm，平均安全距離提升值為12.55 cm。

4）雙線包覆卡扣護(hù)套對(duì)間隙安全距離的提升均有一定的波動(dòng)性，這是因?yàn)閾舸┓烹娋哂幸欢ǖ慕y(tǒng)計(jì)性，兩種不同厚度的卡扣護(hù)套對(duì)提高間隙的安全距離沒有明顯的差異，均在12 cm左右。

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