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复合绝缘子在输电线路防污措施中的选用
发布时间:2010-07-01
复合绝缘子在输电线路防污措施中的选用 |
输电线路污闪事故会造成多条线路或变电站失电,甚至造成电网系统振荡,严重的则会引发大面积停电。运行部门获知的情况来看,目前有大量老式绝缘子仍在超期服役,甚至连维护保养亦采用一成不变的老方法,而我国自从20世纪80年代选用耐污能力极强的复合绝缘子以来,至今已经挂网运行数千万支,其优越的防污闪能力、极低的维护成本等优点,在使用多年后最终得到了认可和推广,随着环境污染的加剧,如何更进一步提高复合绝缘子的防污闪能力也成为近几年各个研制单位追逐的焦点。目前复合绝缘子的市场价格已经远低于瓷绝缘子和玻璃绝缘子,优先合理地选用具有防污闪性能好、质轻、安装方便、便于维护等优点的复合绝缘子成为输电线路应用上的一个亮点。 1 污闪机理 复合绝缘子本身的性能在长期运行中并不会下降,发生污闪主要是因为大气中的尘埃微粒沉积到其表面形成污秽层,在干燥气候时,污秽层电阻很大,绝缘性能不会降低,但在雾、雨、露、雪等气象条件下,污秽层中的电解质湿润后,使表面电导率增加,绝缘性能下降,而其中的灰分等保持水分,促进污秽层进一步受潮,从而溶解更多的电解质,造成绝缘子湿润表面的闪络放电,简称污闪。 污闪的要素是绝缘子表面积污、污秽层湿润和电压作用。绝缘子污闪放电的特点是闪络电压低,可能低到10kV及以下。标准绝缘子在干燥清洁状态下每片的闪络电压平均为75kV,在潮湿状态下也有45kV,污秽绝缘子的沿面放电过程与清洁表面完全不同,不再是一种单纯的空气间隙的击穿现象,而是一种与电、热、化学因素有关的污秽表面气体电离、表面层发热和烘干,以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程。宏观上可将污闪放电过程分为四个阶段,即绝缘子表面的积污、污秽层的湿润、形成干带、局部放电的产生和发展并导致沿面闪络。 2 目前通用的污秽等级和爬电比距的划分 一种是按GB/T16434-1996规定的(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)四级污秽,还有一种是按Q/GDW152-2006规定的(a、b、c、d、e)污秽等级。这两种分级方法都依据了等值附盐密度参数,不同的是后一种方法加入了灰密参数,对爬电比距的要求更高,更具有实际防污意义。目前基本按照五级污秽进行划分,绝缘子的爬电比距及现场污秽度的相互关系详见Q/GDW152-2006标准的规定。 3 绝缘子防污闪的基本措施 1)绝缘子的形状和安装方式影响积污量。空气流动速度和绝缘子外形,决定了绝缘子附近的气流特性。在不会形成涡流的光滑表面上积污量少,相反在容易形成涡流和湍流以及使气流速度降低的部位有利于污秽的沉积,适应于任何污秽条件的绝缘子造型是不存在的,在同一地区不同形状的绝缘子积污量是不同的,形状较简单的、气体动力学特性较好的绝缘子积污量较少。目前常用的悬式绝缘子型式有普通型、流线型(草帽型)、钟罩型和双伞型等。实践证明,我国通用的双伞性防污绝缘子因具有光滑而倾斜的群边,涡流区小,积污量较小;而钟罩型耐污绝缘子积污较快,应用于空气潮湿多雾的南方地区,防污效果差。 2)绝缘子串可以有悬垂串绝缘子、水平串绝缘子和V形绝缘子三种不同的安装方式。其中悬垂串绝缘子串的积污最严重。水平串绝缘子上、下表面均能被雨水冲刷,其自洁性最好。V形串绝缘子的受污程度介于悬垂串和水平串之间。 3)设计绝缘子的原则应该是适当增加爬电距离,兼顾自清洗作用的发挥,而且结构不能太复杂。 4 解决防污闪的措施 我国东部污闪多发和频发地区电网应用的数量,明显要多于西部地区。受1989年至1990年华东和华北电网、1996年底至1997年初长江中下游电网,以及2001年华北电网3次发生大面积污闪事故的直接影响,凡是采用复合绝缘子的线路,几乎没有发生闪络事故。 玻璃或瓷绝缘子,在Ⅳ级以上的污秽等级地区,要采用加装增爬裙(110kV加装三片),之后再刷防污闪涂料。复合绝缘子因属于有机高分子聚合物合成,防污闪性能主要靠硅橡胶主要化学成分的聚硅氧烷本身的憎水性。端头与芯棒连接部分采用先进的压接式工艺,生产过程采用高科技声纳探伤技术进行严密监控,保证了产品可靠的机械强度。另外金具上压接的密封高温硅橡胶与高温硅橡胶伞裙可以是一体结构,用同一材料压制成。它是一种绝缘密封性能好,可靠性高,工艺简单且生产成本低的高温成型封胶的新型复合绝缘子。 5 伞裙伞型结构对积污影响 用户侧重选择能确保复合绝缘子外绝缘表面结构特性的产品,根据产品外绝缘所采用材质性能特点,结合产品运行环境中各种因素的影响程度来确定。多选择伞裙上表面为小倾角,下表面为平板的无滴水沿结构,可以明显减少污秽物堆积,使水滴易形成球形状态脱离表面,还可以防止伞裙结构变形。而下表面凹凸的有滴水沿的绝缘子。它的棱间凹槽处就容易积污,自然不被看好。大伞裙亦受欢迎,用来提高外绝缘表面结构特性中的间隙绝缘性能。对于产品外绝缘表面结构特性中的表面绝缘性能,多在大伞间加装污闪电压高的小直径伞裙来保证。 目前常用的为一大一小组合,也有大小小、大中小、大小中小或上中下各加装超大伞片或上下(中下)家中超大伞片的组合伞型。 6 生产工艺和制造难易 目前高温硫化硅橡胶复合绝缘子生产工艺主要有两种:整体成型或挤包穿伞工艺制造。两种工艺相比较而言,挤包穿伞工艺相对比较传统,并且有可能因为生产工艺的不同会造成局部粘接缺陷,但因为其易加工,调爬容易实现,且质量同样有保障,至今国内大的绝缘子生产厂家仍然保留有此工艺。而注射成型主要因为设备和磨具制造难度相对较大,价格相对较高,用环保些的话来说这种生产工艺耗费的能量大,外观整齐光洁,界面少,所以很受用户的喜爱,是目前和未来的优选产品。大吨位的复合绝缘子因为磨具制造难度更大,国内目前还都采用挤包穿伞工艺进行生产,并广泛应用于750kV、1000kV及±500kV、±800kV输电线路上。这两种生产工艺要求芯棒护套的最小厚度至少应该满足国网公司招投标通用技术条件最小厚度的要求 7 结构高度与爬比 在相同结构高度下,过大地增大爬比,会造成伞间距过小,正确的措施应当是在塔窗尺寸允许的范围内,适当增加复合绝缘子串的长度,不但可以提高爬比,提高防污闪能力,还能有效提高闪络电压,降低雷击事故。 8 结论 在防污闪方面,复合绝缘子以优于其它绝缘子的性能和价格优势顺利走上输电线路的舞台,如何有效防止污闪的发生,就是让绝缘子在恶劣环境下不形成局部放电的条件,在此方面,不降低复合材料的质量,根据不同地域污秽度的不同可采用适当的爬比来进行防污,对重污秽度地区可采用:1)增大绝缘子的爬电距离;2)采用特殊伞型;3)在设计的同时提高塔窗的尺寸,适当增大复合绝缘子的有效绝缘距离;4)在复合绝缘子低压端加装防鸟均压环(能有效防止鸟闪)。 |