110kV避雷器底座絕緣子損耗率的降低方法探究

甄威揚

摘要：110kV避雷器底座絕緣子受損問題是當前絕緣子面臨的一大問題，會影響絕緣子功能的發(fā)揮，分析絕緣子受損成因，并采取方法來控制受損問題至關(guān)重要。文章分析了110kV避雷器底座絕緣子損壞的成因，并提出了控制損耗率的方法。

關(guān)鍵詞：110kV避雷器底座絕緣子；損耗率；控制方法；損壞成因；風(fēng)力；強震力 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM216 文章編號：1009-2374（2017）04-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.015

絕緣子實際運行中會受到來自于內(nèi)部、外部多重因素的干擾，其中外力因素，例如風(fēng)力、震動力等為主要因素，要深入分析從中總結(jié)出絕緣子受損的原因，從而針對性地采取措施保護絕緣子安全。

1 110kV避雷器底座絕緣子損壞成因

避雷器與其絕緣子無論在尺寸、種類方面都不成比例，絕緣子體積過小，經(jīng)不住外界各種破壞力影響，例如強風(fēng)、高溫差、地震等都可能導(dǎo)致原本脆弱的絕緣子受損。避雷器底部裝設(shè)絕緣子，絕緣子受損時需要必要的受力分析，設(shè)：避雷器m為200kg，底座絕緣子的截面大小與壓力分別為S和F，一般來說單個絕緣子壓力F=。本110kV避雷器底座絕緣子，經(jīng)過測量得出以下一系列參數(shù)：R=5cm，r=2.5cm，則得出絕緣子的面積S，對應(yīng)得出絕緣子的壓強：P=，從而得出受損原因，通常集中于以下方面：

1.1 風(fēng)力的破壞

臺風(fēng)多發(fā)區(qū)域，絕緣子容易遭受狂風(fēng)的干擾，產(chǎn)生巨大的震動，從而帶來損壞性威脅，絕緣子的受力分析如圖1所示：

上圖中f代表普通的風(fēng)力作用，F(xiàn)2則代表來自于地平面的風(fēng)對絕緣隱蔽部位的作用力。

參照受力分析與三角形內(nèi)部邊長、角度等的大小、關(guān)系等，能夠得出以下公式：

F2=，F(xiàn)2>F1

需要特別關(guān)注的是，強風(fēng)作用下避雷器將發(fā)生傾倒，絕緣子同避雷器之間屬于鋼質(zhì)地的鏈接，當避雷器輕微地傾倒，同地面之間的夾角較小，則對應(yīng)的接觸面也會變小，遇到強風(fēng)的擾動，絕緣子同避雷器底座之間的面積S2會變小，小于S1和S0，對應(yīng)的絕緣子壓強P2=

，這就意味著風(fēng)力同接觸面積大小之間成反比，也就是隨著外界風(fēng)力的變大，對應(yīng)的接觸面則減小，相反，對應(yīng)的壓強則會上升。

1.2 截面平滑度較差

通常來說，因為絕緣子工藝技術(shù)有限，使得其截面平整度達不到規(guī)定標準，使得接觸面無法平整、光滑，這就使得絕緣子截面受力不均勻，只是截面的局部地區(qū)受力，而且因為無法全面、徹底接觸，底座絕緣子與避雷器底座之間的接觸面積S1以及絕緣子截面S也逐漸下降，也就是S1小于S，風(fēng)力維持穩(wěn)定，不會出現(xiàn)任何變化，從而使得未能徹底接觸狀態(tài)下，底座絕緣子將承擔(dān)一定的壓力，具體的壓強則可以通過以下公式計算：

P1=

1.3 強震力的影響

避雷器底座絕緣子運行工作的環(huán)境難免會出現(xiàn)多種震動力、強震力，例如：變電系統(tǒng)的運維、變壓器安裝以及相關(guān)電氣設(shè)備的拆卸等都可能引發(fā)避雷器的振動，這一運動將會給底座絕緣子帶來巨大的震動力與沖擊力，如果從振動產(chǎn)生，作用力的最初速度為v，震動力從產(chǎn)生到結(jié)束的時長設(shè)為t，假設(shè)震動力為f′，此時，底座絕緣子的受力情況如下圖2所示，總的來看，底座絕緣子將承受力的疊加：

F3=F+f′，由此可見，絕緣子的受力會大幅度上升，對應(yīng)的接觸面積則保持穩(wěn)定，也就是S3與S1相等，對應(yīng)的壓強P3=F3/S3=（F+f′）/S3=P1（1+V/9.8t），從這一關(guān)系式可以看出P3和P1之間的關(guān)系，其中P3>P1，這就說明當外界出現(xiàn)震動力時，避雷器底座絕緣子將承受更大的壓強。

2 避雷器底座絕緣子損耗的控制與解決對策

2.1 安裝保護性膠圈

絕緣子由于受到風(fēng)力、強震力等的影響，實際工作中很容易出現(xiàn)受損、破裂等問題，可以嘗試采用膠圈來圍繞絕緣子形成一種絕緣保護，其中耐油橡膠成為首選，實際應(yīng)用中體現(xiàn)出特殊的抗熱、耐油等特征，而且因為具有彈性，即便絕緣子受到外界的振動也會有緩沖空間，保護絕緣子安全，同時耐油橡膠質(zhì)地較為結(jié)實，具有良好的抗磨性，能夠妥善適應(yīng)外界復(fù)雜氣候的影響。應(yīng)該根據(jù)絕緣子截面大小來對應(yīng)制作該膠圈，使其為圓形，內(nèi)部設(shè)置一個尺寸合適的孔，使其能適合絕緣子尺寸，發(fā)揮對絕緣子的保護作用。

2.2 膠圈保護之上的絕緣子受力情況

結(jié)合導(dǎo)致絕緣子受損的諸多因素，最終嘗試將膠圈設(shè)置于絕緣子同基座相接觸的部位，在此基礎(chǔ)上來分析絕緣子的受力。

2.2.1 靜態(tài)下的受力與壓強變化。因為所安裝的膠圈體現(xiàn)出彈力與伸縮力，這樣就能確保其同絕緣子和基座等緊密、牢固地接觸，讓絕緣子和基座連為一體，那么對應(yīng)的絕緣子承受壓強P′1，同徹底接觸狀態(tài)下相同，具體如下公式：

2.2.2 風(fēng)力作用下的受力。遇到外界強風(fēng)時，會保持一個穩(wěn)定的受力狀態(tài)，也就是F′2=F2，底座絕緣子可能出現(xiàn)傾倒，絕緣子同其所在平面呈現(xiàn)一定夾角，然而，此時保護性膠圈因為彈性十足，會產(chǎn)生一定的緩沖作用，從而環(huán)節(jié)傾倒問題，同時，接觸面大小也維持穩(wěn)定，S2′=S，那么則有：P2′=。

因為常規(guī)狀態(tài)下的接觸面積S要大于風(fēng)力來襲時的接觸面積S2，那么能夠得出：P2′小于P2，這就意味著通過配設(shè)膠圈能夠控制風(fēng)力的干擾，減輕避雷器將要承受的壓力。

2.3 科學(xué)性分析

通過為絕緣子配設(shè)膠圈，不會對避雷器的絕緣性帶來不良危害，通過測試避雷器對地絕緣值得出，膠圈配設(shè)前后，絕緣值有上升的趨勢，簡單來說，可以將避雷器的電路以圖3所示來呈現(xiàn)：

配設(shè)膠圈以后，就意味著一個電阻被連接在絕緣回路中，這將會在某種程度上提升線路的絕緣性。而且配設(shè)膠圈也能夠確保避雷器的安全性、穩(wěn)固度。

3 結(jié)果討論

將膠圈配置于避雷器絕緣子中，有效保護了絕緣子安全，減少了其受損破壞的問題，從試點運行到全范圍的普及都證實了安裝膠圈能夠妥善確保絕緣子安全，以下為1～4號變電站在最近3年內(nèi)的避雷器受損次數(shù)統(tǒng)計：

從上表的數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出，膠圈安裝后，避雷器底座絕緣子的受損情況得到緩解，絕緣子破裂次數(shù)顯著減少。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）