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绝缘子|复合绝缘子left图
500KV输电线路的绝缘子选型分析

日期:2018-09-27

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500KV输电线路使用的绝缘子种类繁多, 目前 输电线路使用的绝缘子按型式主要分为盘式绝缘子和长棒型绝缘子。下面介绍这2种绝缘子的特点。
绝缘子是一种特殊的绝缘控件, 能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆,慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体,它是为了增加爬电距离的,通常由玻璃或陶瓷制成,就叫绝缘子。绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效,否则绝缘子就不会产生重大的作用,就会损害整条线路的使用和运行寿命。
起源绝缘子是一种特殊的绝缘控件,能够在架空输电线路中起到重要作用。
早年间绝缘子多用于电线杆,慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体,它是为了增加爬电距离的,通常由玻璃或陶瓷制成,就叫绝缘子。绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用,即支撑导线和防止电流回地,这两个作用必须得到保证。
玻璃绝缘子产品结构
输配电线路钢化玻璃绝缘子一般绝缘子的主要材料为铁帽、钢化玻璃或陶瓷和钢脚组成,并且用水泥胶合剂胶为一体。
绝缘子作用
高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体,它是为了增加爬电距离的,通常由玻璃或陶瓷制成,就叫绝缘子。
为了防止浮尘等污秽在绝缘子表面附着,形成通路被绝缘子两端电压击穿,即爬电.故增大表面距离,即爬距,沿绝缘表面放电的距离即泄漏距离叫爬距.爬距=表面距离/系统***高电压.根据污秽程度不同,重污秽地区一般采用爬距为31毫米/每千伏。
零值绝缘子指的是在运行中绝缘子两端的电位分布接近零或等于零的绝缘子。
零值或低值绝缘子的影响:线路导线的绝缘依赖于绝缘子串,由于制造缺陷 或外界的作用,绝缘子的绝缘性能会不断劣化,当绝 缘电阻降低或为零时称为低值或零值绝缘子.我们曾 对线路进行检测,零值或低值绝缘子的比例竟高达 9%左右.这是本集团线路雷击跳闸率高的另一主要原因。 绝缘子是光滑的,可以减少电线之间的容抗作用,以减少 电流的流失。
  1 盘式绝缘子的特点
  盘式绝缘子按材质可分为盘式瓷绝缘子和钢化玻璃绝缘子。
  1.1 盘式瓷绝缘子
  盘式瓷绝缘子是早用在线路上的绝缘子,已有一百多年的 历史 。它具有良好的绝缘性能、抗气候变化的性能、耐热性和组装灵活等优点,被广泛用于各种电压等级的线路。盘式瓷绝缘子是属于可击穿型的,它是采用水泥将物理、化学性能各异的瓷件与金属件胶装而构成的,在长期经受电场、机械负荷和大 自然 的阳光、风、雨、雪、雾等的作用,会逐步劣化,对电网的安全运行带来威胁。特别是含有劣化绝缘子的绝缘子串发生闪络(由于雷击或污闪等原因)时,可能会使劣化的绝缘子头部瞬间发热爆炸,造成导线落地的事故。 华东电网在1996年底的大污闪事故中,500 kV系统有11条线路因雾闪发生72次跳闸。其中,3条线路因零值绝缘子爆炸造成导线落地;2条线路多串绝缘子结构中有1串因零值绝缘子爆炸断串。
  2000年9月22日,江苏省220 kV溧阳变电站220 kV旁母、正母瓷瓶发生因大量低值绝缘子的存在而导致的掉串事故。所以劣化绝缘子的检测工作非常重要,前系统停电是较难的,即使线路停电,也无足够的时间和人力进行全线绝缘子的检测工作。因劣化绝缘子的安装位置和分布区域的原因,向来是绝缘在线检测的一个难点。 目前 常用短路叉法和火花间隙法检测,这些 方法 易于检测零值绝缘子,测试 方法 简单,但准确性较低,对低值绝缘子,特别是1串中存在多片低值的情况下,则很难作出正确的判断。瓷绝缘子的老化率随其运行时间的延长而逐年上升。
  1.2 钢化玻璃绝缘子
  钢化玻璃绝缘子具有较好的机电性能,其抗拉强度、耐电击穿性能、耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能等都优于瓷绝缘子。且与瓷绝缘子不同,玻璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力,这样就很容易被发现,无需对其进行绝缘测试。自爆率通常在前3年较高,这与瓷绝缘子相反。数十年的运行和试验数据证明,钢化玻璃绝缘子具有长期稳定的机电性能和较长的使用寿命。防污型玻璃绝缘子为取得较大的爬电距离,只有在伞裙下表面增加数个深棱来实现(由于工艺的原因,无法像瓷绝缘子通过双伞或三伞增加爬距)。当用于粉尘污染较严重的地区,因这种钟罩深棱的伞型自洁能力差、清扫不便,下表面结垢严重,造成耐污闪能力大大降低。从江苏电网运行情况来看,钟罩深棱型绝缘子(包括瓷的和玻璃的)不适合江苏地区这种以粉尘污染为主、污染较重的地区使用,如果使用,应充分考虑其爬电距离的有效利用系数。1999-2002年,江苏省500 kV线路污闪跳闸中,只有7%(一次跳闸)是瓷双伞绝缘子,其余都是玻璃绝缘子。这里针对的是悬垂串绝缘子,全省尚未发生过耐张串绝缘子的污闪跳闸。
  2 长棒型绝缘子的特点
  长棒型绝缘子按材质可分为合成绝缘子和长棒瓷绝缘子
  2.1 合成绝缘子
  合成绝缘子具有质量小、强度高、耐污性能好、维护工作量小等诸多优点。硅橡胶合成绝缘子表面具有憎水性,且附着在伞裙表面的污染层也具有憎水性(即硅橡胶的憎水性迁移),这大大提高了合成绝缘子的抗污能力。从国内的使用情况来看,历次的大面积污闪事故中,合成绝缘子都表现出优异的抗污闪能力,在外绝缘水平偏低和污染较重的情况下,合成绝缘子是个较好的选择对象。国外合成绝缘子的研制和挂网较早,使用范围很广泛,已取得成功的运行经验。国内合成绝缘子生产厂家经过数代产品的改进,生产技术水平大大提高,主绝缘成型技术已达到国际先进水平。合成绝缘子端头的连接型式是多种型式并存,但逐步趋向国际先进的探伤监控下的压接式,其结构简单、美观,产品质量的人为分散性得到控制。合成绝缘子的长期机械可靠性主要依靠:芯棒的质量和截面尺寸、金属端部附件特性以及附件与芯棒的连接质量。伞套为芯棒提供保护,并提供必要的爬电距离,要求它有长期的憎水性、较好的抗气候变化的性能、较高的撕裂强度等,常采用一些试验(如5 000 h加速老化试验),可检验伞套的长期性能。为改善端部电场分布,降低无线电干扰程度,提高电晕起始电压等原因,500 kV合成绝缘子两端都装有均压环,但均压环的存在降低了放电距离。
  从合成绝缘子运行中发生的事故、故障情况来看,大部分是雷击闪络,这可通过增加干弧距离来解决。其次是不明原因的闪络,不明原因的闪络是指闪络发生在系统无任何过电压的情况下,且发生闪络后的绝缘子送到试验室检验时,各项试验结果均合格。目前对不明原因的闪络 问题 尚无统一的认识,有的认为是绝缘子由于污湿原因,其憎水性会暂时消失;也有的认为是鸟粪引起的。从事故后果的严重性来看,***严重的是合成绝缘子的脆断 问题 ,从20世纪70年代开始,有些合成绝缘子就发生了脆断事故。这种现象是由环氧树脂玻璃纤维芯棒的玻璃纤维受酸性侵蚀引起的,一般在暴露于酸性环境中的玻璃纤维芯棒承受机械负载时发生的。华东电网在1998年发生了2例典型的500 kV合成绝缘子脆断事故。一起是1998年3月,上海500 kV渡南5101线发现1支合成绝缘子折断,该绝缘子是进口产品,运行时间仅4年多。该产品芯棒的硅橡胶护套厚度仅1.5 mm(通常为3~5 mm),引起折断的原因是护套厚度太薄,在运行中出现破损,水分渗入至芯棒,***终导致芯棒酸蚀脆断。另一起是1998年8月,浙江500 kV兰窑5404线1支国产合成绝缘子发生断裂,原因是该绝缘子金具端头连接密封结构为***代型,密封层较薄,水气沿着金具与护套间的缝隙渗入芯棒后,形成酸性环境,芯棒在此酸性环境和应力的作用下发生脆断。制造厂和运行部门从多起脆断事故的经验教训中,已认识到伞裙护套与金具之间可靠密封的重要性。
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