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公司新闻-芯棒脆断原因分析
发布时间：2010-08-30
芯棒脆断原因分析
棒形复合绝缘子整支属极间电容量极小的长杆绝缘结构，它不像盘形绝缘子串那样间隔有钢帽和球头等金属件，其伞裙形状相对于瓷、玻璃绝缘子串也较不合理。硅橡胶伞裙盘径因受制造工艺和材质的限制，无法做成如瓷、玻璃那样大直径的伞盘(若为提高爬电距离而缩短伞间距，则易发生飞弧短接现象)，因此复合绝缘子沿面场强和分布电压显得极不均匀，即导线侧约6％长度的复合绝缘子串上要承受25％～30％的运行电压，这种情况在长串绝缘子及电压等级越高时越明显。国家电网公司武汉高压研究所曾做过各种绝缘子串过电压闪络试验，其中对复合绝缘子两端有、无招弧角(均压环)做了大量的闪络试验，结果发现两端无金属环装置的悬式复合绝缘子，其伞裙、护套易遭工频电弧损伤，具体表现为硅橡胶伞盘和护套的粉化、碳(硬)化，芯棒暴露，机械强度下降。所以送电线路使用复合绝缘子必须在两端安装均压环，使故障工频大电流所产生的电弧飘离伞裙和护套表面，以保护硅橡胶护套、伞裙不被大电弧灼伤而导致粉化、碳化等。
均压环的另一功能是改善复合绝缘子的整体分布电压，但其效果仍然达不到盘形绝缘子串的电压分布水平。要改善复合绝缘子的表面场强，除选择适当的均压环外径、管径尺寸外还要选择适当的均压环高度，因为复合绝缘子的表面场强与均压环的高度即深入(抬高)伞裙的距离Δh有很大关系。实验证明：高压端均压环的管径r越大，越能降低装环侧的端部场强和平均场强。当r＞10mm时，端部场强可降低至空气击穿场强以下；均压环外径R太小，会使距高压侧10％的绝缘距离处的场强有增大趋势，因而R应大一些，R越大越能降低平均场强，使电场分布更均匀，因此推荐500 kV高压端均压环半径R一般取250～300mm为宜，当均压环的深入距离Δh≈0时，均压环开口平面处的芯棒、金具连接处将承受最大场强。如果其最大场强值超过空气击穿场强(3.0 kV/cm)时，则将会发生较严重的电晕放电。这类集中电场会使硅橡胶材料中的微孔隙、材料缺陷或不同界面处产生漏电起痕，从而加速芯棒老化和硅橡胶护套因电蚀穿孔而导致密封性能破坏，引发复合绝缘子芯棒断裂掉串事故。试验证明：330 kV复合绝缘子施加190 kV试验电压，均压环深入距离Δh＝0时，测得芯棒、钢脚压接处场强超过5.5～6.5 kV/cm,第一片伞裙上分布电压达28～34 kV(占运行电压的20％～26％)。当均压环罩入屏蔽住2～4个伞裙(即抬高120～150 mm)时，芯棒端部连接处的场强降低到0.4 ～1.6 kV/cm，伞裙最大分布电压仅为运行电压的10％。但若均压环深入距离Δh太深，则会缩短横担、导线间的干弧距离，降低了绝缘子串的雷电冲击放电电压值。另外，线路施工及工程竣工验收时，绝大多数单位都没有按复合绝缘子均压环的深入尺寸要求进行验收，普遍采用在地面以目测方式观察复合绝缘子的上下均压环开口是否对齐来检验它的整个安装质量。工程中曾发现过有反装的现象。当均压装置反装时，复合绝缘子高压端的分布电压比未安装均压环时的还要高1.8％。说明均压环的正确安装与否，对复合绝缘子的电气性能影响很大。其次，也有出现过将悬垂双串盘形玻璃绝缘子更换成复合绝缘子时，未将盘形双串的FJP－500XDL均压环同时更换，错误地将原盘形绝缘子的腰子形均压环来替代随新复合绝缘子带来的配套的圆形均压环，从而造成在更换后运行不到1年时间，再次发生复合绝缘子芯棒脆断事故。
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