一種降低中壓線路接地故障的局部絕緣固定方案的研究

云南電網(wǎng)臨滄云縣供電局 馬仙武 石鳳慶 王云海 周 雷

當前農(nóng)村中壓電網(wǎng)大多采用鋼芯鋁絞線作為導(dǎo)線，線路絕緣化率低。當雷雨季節(jié)，因線路絕緣子絕緣強度降低引發(fā)的隱性故障或絕緣子擊穿引發(fā)的金屬性接地故障頻率高，且該類故障發(fā)生后難以快速、精準定位故障位置，給配網(wǎng)運維、供電服務(wù)帶來諸多不便。此外，以往的導(dǎo)線與絕緣子之間的固定均是以手綁線的方式進行固定，安裝效果也因人而異。這種方式容易出現(xiàn)纏繞過松導(dǎo)線固定不牢容易發(fā)生斷裂的情況，使用過程中導(dǎo)線容易掉落，這些問題極大的影響了供電系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。

通過2021年配網(wǎng)故障分析，絕緣子問題引起的停電約占69%，樹木引起的故障停電約28%，小動物引起的故障停電約占2%，外力破壞引起的故障停電約占1%。因此解決絕緣子問題引起金屬性接地故障意義重大。

目前，預(yù)防和解決配網(wǎng)線路接地故障的措施主要有絕緣子修理和開展導(dǎo)線絕緣化大修，存在的主要問題一是無法適時開展蓋絕緣子修理，二是開展導(dǎo)線絕緣化大修項目需要投入大量資金和人力物力，農(nóng)村線路部分線段存在檔距大的情況，不適合更換絕緣導(dǎo)線，為減輕電桿承受的重量，依然需要采用鋼芯裸導(dǎo)線，故而依然有部分裸導(dǎo)線存在接地故障風險。

為解決上述問題，本文擬設(shè)計一種預(yù)防絕緣子閃絡(luò)故障及導(dǎo)線固定解決方案。該解決方案共由兩部分組成，第一部分為針對架空裸導(dǎo)線設(shè)計的高分子彈性絕緣防護套；第二部分為針對針式絕緣子、柱式絕緣子綁扎固定導(dǎo)線而研制的固線裝置[1]。整套解決方案通過疊加的方式對與絕緣子直接接觸部分導(dǎo)線進行層層防護，局部增強導(dǎo)線與絕緣子的絕緣防護等級，從而降低因絕緣子絕緣強度降低或擊穿導(dǎo)致的線路接地故障率[2]。

1 方案設(shè)計

一種降低中壓線路接地故障的局部絕緣固定方案，實現(xiàn)局部增強導(dǎo)線與絕緣子的絕緣防護等級，從而降低因絕緣子絕緣強度降低或擊穿導(dǎo)致的線路接地故障率的目的。設(shè)計方案如下：

高分子彈性絕緣防護套包裹在裸導(dǎo)線表面，加強線路局部絕緣強度，絕緣固線裝置通過連接機構(gòu)固定在絕緣子上面，同過收緊防松螺母推動壓塊實現(xiàn)對高分子彈性絕緣防護套的壓緊，確保導(dǎo)線與絕緣子緊密接觸，防止左右、前后的滑動。

圖1 整體安裝效果

圖2 高分子彈性絕緣防護套結(jié)構(gòu)圖

1.1 高分子彈性絕緣防護套

采用高分子高彈性絕緣材料，通過模具擠壓形成一個螺旋形的自卷管，長度可根據(jù)實際使用情況進行自行裁剪，將其安裝到裸導(dǎo)線上，會自動完成自卷動作，實現(xiàn)對裸導(dǎo)線的包裹和防護。

1.2 絕緣固線裝置

采用內(nèi)置金屬支架，外部采用注塑方式進行絕緣防護，極大提高強度和絕緣性能，采用收緊防松螺母方式固定導(dǎo)線與絕緣子，確保導(dǎo)線牢固可靠、防止松脫。

絕緣固線裝置的主體為鉸合式結(jié)構(gòu)，包括一個壓線板和一個鉸合板組件。鉸合板組件包括兩個一端通過鉸軸鉸接的卡板，用于裝置在絕緣子上的固定。壓線板的一端和鉸合板組件通過鉸軸和一個螺紋套筒鉸接。具體地，螺紋套筒和壓線板鉸接、鉸軸的和螺紋套筒螺紋連接。壓線板的另一端和鉸合板組件通過掛桿和螺紋套筒可拆卸連接。具體地，螺紋套筒和壓線板鉸接、掛桿和螺紋套筒螺紋連接，掛桿的另一端設(shè)有非圓形掛扣，兩個卡板分別設(shè)有通孔，掛扣穿過通孔后、轉(zhuǎn)動掛桿能夠使掛扣與通孔相錯開而掛在卡板上；一個卡板設(shè)有三個并排的通孔，掛桿可不同的通孔可改變兩個卡板形成的類圓形空隙，使裝置適用于不同規(guī)格的絕緣子。壓線板上還設(shè)有用于配合絕緣子的頂槽來夾持電纜的壓線部。

圖3 絕緣固線裝置結(jié)構(gòu)圖

將高分子彈性絕緣防護套包裹在裸導(dǎo)線上，因為高分子彈性絕緣防護套具有自卷恢復(fù)性能，可實現(xiàn)對導(dǎo)線的緊密接觸、防止滑動，同時渦旋結(jié)構(gòu)增大了爬電距離，其絕緣性能好；其次，通過絕緣固線裝置固定在絕緣子上，將包裹好高分子彈性絕緣防護套的裸導(dǎo)線置于絕緣子槽位內(nèi)，然后收緊防松螺母，最后蓋上絕緣蓋即可，過程快速高效，從局部加強線路絕緣性能和固定方式兩個方面，解決目前絕緣子接地故障頻率高等痛點。

圖4中：1絕緣子，2裸導(dǎo)線，3高分子彈性絕緣防護套，4卡板1，5卡板2，51金屬加強板1，6鉸軸，7壓線板，71金屬加強板2，8絕緣蓋，9防松螺母，10加強墊片，11掛桿。

圖4 整體方案圖

2 實施效果

2.1 性能測試

為了保證高分子彈性絕緣防護套和絕緣固線裝置能夠滿足實際使用需求，本文對高分子彈性絕緣防護套進行了耐壓試驗、耐低溫試驗及耐高溫試驗，對絕緣固線裝置進行了絕緣料耐壓試驗、耐低溫試驗及耐高溫試驗。試驗結(jié)果如下。

高分子彈性絕緣防護套：耐壓試驗。18kV，1min 不擊穿；耐低溫試驗。-40℃，16h 不變形、不開裂；耐高溫試驗。80℃，168h 不出現(xiàn)開裂、變形、變色現(xiàn)象。絕緣固線裝置：絕緣料交流耐壓試驗。18kV，1min 不擊穿；耐低溫試驗。-40℃，16h不變形、不開裂；耐高溫試驗。80℃，168h 不出現(xiàn)開裂、變形、變色現(xiàn)象。此外，還對高分子彈性絕緣防護套采用防真環(huán)境測試；安裝一段裸導(dǎo)線，進行不同場景下模擬測試，記錄結(jié)果詳見表1。

表1 高分子彈性絕緣防護套仿真環(huán)境測試

2.2 效益分析

目前各縣級單位配網(wǎng)線路仍有大量架空裸導(dǎo)線在運行，部分線段地理位置特殊，造成絕緣子污穢、絕緣值降低或絕緣子隱性擊穿等情況，運維人員查找故障十分困難；啟用高分子彈性絕緣防護套后，可杜絕上述情況引發(fā)的線路接地故障，降低線路故障率、提高電網(wǎng)運行可靠性。

開發(fā)本裝置前，導(dǎo)線、絕緣子采用鋁線綁扎，單根導(dǎo)線及絕緣子綁扎耗時約5～7分鐘；啟用絕緣固線裝置后，完成單根導(dǎo)線及絕緣子綁扎耗時可控制在1分鐘以內(nèi)，大大提高了工作效率。若對農(nóng)村電網(wǎng)開展全面線路絕緣修理，每公里投資約4萬元（僅按更換導(dǎo)線計算，不含其他桿上材料），使用高分子彈性絕緣防護套成本為260元/套，若采用本裝置進行改造則每公里可節(jié)約投資成本約3.22萬元。