關(guān)于輸電線路絕緣子缺陷分析及對策的思考

孫闊騰，蔡瑋辰，李飛虎

摘 要：架空輸電線路主要由基礎(chǔ)、桿塔、導(dǎo)線、絕緣子、金具架空避雷線及接地裝置等部件組成，絕緣子對輸電線路的安全運行起到了重要的作用，輸電運維工作中不同型式結(jié)構(gòu)、材質(zhì)絕緣子各種缺陷現(xiàn)象會帶來不同的安全隱患。

關(guān)鍵詞：輸電線路；絕緣子；絕緣性；措施

中圖分類號：TM216 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）06-0071-02

Abstract： Overhead transmission lines are mainly composed of base， tower， wire， insulator， metal overhead lightning protection line and grounding device， etc. Insulators play an important role in the safe operation of transmission lines. In the operation and maintenance of transmission line， different types of insulators and insulators of different types will bring about different hidden dangers to safety.

Keywords： transmission line； insulator； insulation； measure

1 概述

我局所轄輸電線路區(qū)域跨度大，距離長，多位于山區(qū)，地形復(fù)雜，氣候條件多樣。長期暴露在自然環(huán)境中的絕緣子要經(jīng)受冰霜雨雪及氣溫等惡劣天氣的影響，同時絕緣子要承受導(dǎo)線的垂直荷重、水平荷重和導(dǎo)線張力。會出現(xiàn)玻璃絕緣子自爆、復(fù)合絕緣子老化、污染嚴重等問題影響線路的安全運行。

2 常見缺陷類別及表象

（1）玻璃絕緣子自爆。一串玻璃絕緣子串上自爆片數(shù)：110kV 3片及以上者、220kV 4片及以上者、500kV 4片及以上者，一串玻璃絕緣子串上自爆片數(shù)：110kV 2片、220kV 3片、500kV 3片，一串玻璃絕緣子串上自爆片數(shù)：110kV 1片、220kV 2片及以下、500kV 2片及以下。

（2）復(fù)合絕緣子破損、老化。合成絕緣子傘群表面出現(xiàn)粉化、裂紋、電蝕、憎水性下降等老化現(xiàn)象；傘群之間粘貼部位有脫膠現(xiàn)象，合成絕緣子傘群表面出現(xiàn)粉化、裂紋、電蝕、憎水性下降等老化現(xiàn)象嚴重；傘群之間粘貼部位脫膠現(xiàn)象嚴重。

（3）絕緣子鋼帽銹蝕、損傷。鋼帽銹蝕嚴重且出現(xiàn)麻點、凹坑，澆裝水泥開裂、脫落，鋼腳頸部直徑明顯減少，已嚴重影響到其機械強度。

（4）絕緣子球頭彎曲。絕緣子鋼腳彎曲、變形。

（5）污穢、爬電。絕緣子積污，按等值附鹽密度測試結(jié)果，其爬電比距不符合對應(yīng)污穢等級下爬電比距限值的要求，絕緣子臟污，觀察到有局部、間歇性火花放電現(xiàn)象，絕緣子嚴重臟污，觀察到有持續(xù)、明顯的火花放電現(xiàn)象。

（6）復(fù)合絕緣子斷裂復(fù)合絕緣子串斷裂。

（7）V串絕緣子掉串、V型串復(fù)合絕緣子串掉串。

3 原因分析及影響

3.1 玻璃絕緣子自爆

（1）若絕緣子投運1-2個月內(nèi)發(fā)生自爆，極大可能是絕緣子鋼化玻璃內(nèi)張力層分布有雜質(zhì)和結(jié)瘤，可判定為制造工藝原因引起的自爆。

（2）若絕緣子1-2年內(nèi)發(fā)生自爆，極大可能是絕緣子在輸電線路運行一段時間后，當遇到強烈的冷熱溫差和機電負荷作用時，引發(fā)玻璃絕緣件自爆。

（3）若絕緣子投運較長時間后發(fā)生自爆，是玻璃表面的積污層受潮后，在工頻電壓作用下會發(fā)生局部放電，引起的長期發(fā)熱導(dǎo)致玻璃件絕緣下降，從而引起零值自爆。

（4）玻璃絕緣子自爆后會影響絕緣子串的有效絕緣長度，當絕緣子串的有效絕緣長度低于絕緣子串最小有效絕緣長度時，絕緣子串便會被高壓電流擊穿，引發(fā)線路跳閘，造成安全事故。

（5）自爆后的玻璃絕緣子如果未及時更換，在雷擊天氣或污閃情況下有可能造成殘垂絕緣子的鋼腳被燒壞而導(dǎo)致絕緣子掉串。

3.2 復(fù)合絕緣子破損、老化

復(fù)合絕緣子在復(fù)雜的外部環(huán)境因素作用下，導(dǎo)致有機材料會發(fā)生各種物理化學變化使性能劣化。以及污穢在濕潤條件下導(dǎo)致的表面放電、電暈放電、紫外線、酸雨是影響復(fù)合絕緣子外絕緣材料老化的主要因素， 表面放電的影響最為顯著。導(dǎo)致絕緣子表面憎水性喪失，耐污閃性能變差，導(dǎo)致絕緣可靠性下降。

3.3 絕緣子鋼帽銹蝕、損傷

（1）出廠質(zhì)量。絕緣子僅在鋼腳處使用了鋅套，而未在鋼帽上使用鋅環(huán)，因此絕緣子出廠質(zhì)量是鋼帽銹蝕的原因之一。

（2）由于絕緣子長期暴露在復(fù)雜的外部大氣環(huán)境中，達到一定的程度使絕緣子鋼帽產(chǎn)生銹蝕。絕緣子本身質(zhì)量。絕緣子僅在鋼腳處使用了鋅套，而未在鋼帽上使用鋅環(huán)。

（3）直流電壓下的絕緣子鋼帽銹蝕的主要原因是電化學銹蝕。鋼帽銹蝕直接輸電線路平穩(wěn)運行，即使短時間內(nèi)不會影響絕緣子的機械強度和電氣強度，在特殊氣候條件下及電化學效應(yīng)的作用下隨著運行時間的延長， 銹蝕程度會有相應(yīng)的增加趨勢。

3.4 絕緣子球頭彎曲，絕緣子鋼腳彎曲、變形

（1）在施工進行絕緣子起吊時，由于絕緣子串吊點繩索綁扎位置不當，造成絕緣子球頭受力過大彎曲。

（2）在風的作用，絕緣子串形成風偏。當風速較大、風作用的頻次較為密集時，會導(dǎo)致絕緣子球頭彎曲。絕緣子球頭彎曲后造成絕緣子受力不均勻，在風的作用，球頭和碗頭之間就會產(chǎn)生摩擦，引起磨損，嚴重時造成絕緣子球頭折斷。

3.5 污穢、爬電

架空輸電線路長期暴露在大自然中，工業(yè)廢氣或自然界鹽堿、粉塵等各種微?；蝤B糞會堆積在絕緣子外表面形成污穢、爬電。在霧、露、小雨、雪等氣象條件下，污穢層中的電解質(zhì)濕潤后，使表面電導(dǎo)率增加，在絕緣子表面形成導(dǎo)電通路，使絕緣強度大大降低，在正常運行電壓下絕緣子會發(fā)生污穢閃絡(luò)。

3.6 復(fù)合絕緣子斷裂、復(fù)合絕緣子串斷裂

（1）由于復(fù)合絕緣子端部密封性能不良或芯棒護套損傷浸入潮氣或雨水的緩慢腐蝕造成。

（2）在長期的高場強的絕緣子高壓端會加速脆斷的進程。

（3）內(nèi)楔式結(jié)構(gòu)的復(fù)合絕緣子在大檔距長期較大拉力下，拉伸強度下降較快。架空輸電線路絕緣子串脫落，破壞了架空輸電線路的結(jié)構(gòu)，使線路失去絕緣，從而給架空輸電線路帶來永久接地故障。其所帶來的后果就是使架空輸電線路失去送電能力，導(dǎo)致供電中斷。且多伴隨有導(dǎo)線、絕緣子、金具等的損壞，恢復(fù)送電需要耗費一定時間，嚴重威脅架空輸電線路安全運行。

3.7 V串絕緣子掉串、V型串復(fù)合絕緣子串掉串

V型串絕緣子采用球碗連接結(jié)構(gòu)（帶R或W銷），在風的作用下，球頭和碗頭之間就會產(chǎn)生摩擦，引起磨損。久而久之導(dǎo)致絕緣子下端球頭與碗頭掛板脫開，形成掉串。架空輸電線路絕緣子串脫落，破壞了架空輸電線路的結(jié)構(gòu)，使線路失去絕緣，從而給架空輸電線路帶來永久接地故障。其所帶來的后果就是使架空輸電線路失去送電能力，導(dǎo)致供電中斷。且多伴隨有導(dǎo)線、絕緣子、金具等的損壞，恢復(fù)送電需要耗費一定時間，嚴重威脅架空輸電線路安全運行。

4 措施

（1）建議加強重污地區(qū)的地面人工巡視，并留意絕緣子的積污速度，及時清掃絕緣子。開展線路模擬鹽密、灰密取樣和測量工作，以及飽和系數(shù)絕緣子鹽密檢測工作，及時準確掌握線路污穢情況。對于自爆絕緣子，應(yīng)根據(jù)絕緣子的自爆片數(shù)，合理安排檢修時間更換。對線路絕緣子自爆區(qū)域的分布情況進行統(tǒng)計分析，形成可供參考的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。對絕緣子進行爬距復(fù)核，對不滿足要求的進行調(diào)爬。

（2）損壞復(fù)合絕緣子進行更換。受雷擊閃絡(luò)過的復(fù)合絕緣子及時進行更換，對同廠家同批次的運行復(fù)合絕緣子，需要每3年抽樣送檢。

（3）做好定期巡視工作，觀察銹蝕情況有沒有擴大的現(xiàn)象。需要時，建議對不容易觀測到的絕緣子鋼腳部分和導(dǎo)線側(cè)絕緣子進行檢查。及時排查污穢區(qū)段的絕緣子。更換球頭彎曲絕緣子。增加絕緣子數(shù)量和金具，提高強度和穩(wěn)定度。

（4）更換球頭彎曲絕緣子。采用雙絕緣子串提高強度及穩(wěn)定度，對于懸垂角與垂直檔距較大的直線塔采用雙線夾；在易出現(xiàn)舞動的地區(qū)，應(yīng)采用雙聯(lián)雙線夾。對于整串起吊的絕緣子，應(yīng)該合理選擇起吊位置。

（5）綜合考慮污濕特征、運行經(jīng)驗、等值鹽密等因素，相關(guān)標準劃分污穢等級。污區(qū)分布修訂后，進行絕緣子爬距校核?？赏ㄟ^調(diào)整絕緣子類型和爬電比距定期清掃絕緣子等有效的防污措施。更換不良和零值絕緣子。定期在污穢嚴重地區(qū)的絕緣子表面涂憎水性防污涂料的方法增強其抗污能力或采用合成絕緣子。

（6）對斷裂絕緣子串及時進行更換。結(jié)合日常巡視，按南網(wǎng)預(yù)試規(guī)程要求進行紅外檢測。應(yīng)結(jié)合絕緣子具體使用年限、運行情況以及抽檢情況，對同廠家同批次的運行復(fù)合絕緣子，需要每3年抽樣送檢。

（7）碗頭外圍加裝卡箍。在V串中增加組合聯(lián)板。

參考文獻：

[1]張宏志.500kV輸電線路典型缺陷分析圖冊[M].中國電力出版社，2009.

[2]楊堯，胡寬.輸配電線路運行與檢修[M].中國電力出版社，2014，11.

[3]DL/T741-2010.架空輸電線路運行規(guī)程[S].

[4]文康珍.基于映射與雙譜的絕緣子信息提取故障診斷的理論與方法[D].華中科技大學，2010.

[5]李亞莎.高精度快速邊界元法及其在絕緣子電場計算中應(yīng)用研究[D].華北電力大學（北京），2007.

[6]孫繼星.高速氣流環(huán)境車頂絕緣子積污特性及其對閃絡(luò)的影響機理研究[D].西南交通大學，2014

[7]趙丹丹，郭潔，文遠芳，等.基于電網(wǎng)絡(luò)法的特高壓交流懸式瓷絕緣子串均壓環(huán)的研究[J].電瓷避雷器，2008（04）.