贾成林
内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司 内蒙古 呼和浩特 010000
摘要:复合绝缘子作为架空线的重要组成部分,由于其重量轻,抗污染性好,而应用广泛。在此我们通过对110千伏线路长期运行的监测,而探讨和研究了相应的防范措施,以保证线路的稳定运行。并且还详细分析了合成绝缘子典型缺陷产生的原因,制定了预防措施,完善了传统的技术措施。本研究的创新之处在于探讨和分析了合成绝缘子的特性和各种故障产生的原因。
关键词:复合绝缘子、故障原因分析、对策研究
1复合绝缘子特性及故障分析
1.1复合绝缘子特性
与其他传统的绝缘子结构相比,复合绝缘子结构具有内部电场能量分布极不均匀的主要特点。当金属复合材料绝缘子保护芯棒与电气护套之间连接出现轻微松动时,芯棒表面会出现气隙,在一定程度造成气隙周围的局部电场分布不均匀,造成安全隐患。复绝缘子中的高压端子保护套与高压芯棒之间的气隙弹性缺陷也可能会直接受到壳内水分流动影响,进入气隙缺陷后会大大降低其在气隙缺陷处场强的弹性畸变。
1.2故障分析
主要影响复合绝缘子产生故障的因素为自然环境，由的运行经验来看，自然环境中的雷击、污闪、鸟害等因素较为常见。除自然环境的影响外，因长期的风吹雨淋而导致的复合绝缘子芯棒老化及自身的脆断、产品结构缺陷也是导致其产生故障的重要因素。以下对不同原因导致的复合绝缘子故障进行说明分析。
2导致故障产生的主要因素讨论
2.1长期运行导致的闪络事故
在憎水性试验中可以看到,故障相绝缘子的憎水性明显低于非故障相绝缘子。浸泡故障相绝缘子和非故障相绝缘子96小时后,故障相绝缘子无憎水性,绝缘性能大大减少。在试验过程中,绝缘子表面的电流密度过高,导致升压器过流跳闸。在长期运行中,故障复合绝缘子的憎水性已经有所降低,若再遇雷雨天气,憎水性大大降低,从而降低了耐雷性,容易发生雷击击穿现象导致线路接地短路故障发生。
2.2复合绝缘子伞裙表面憎水性减小
放电和其他局部性的电弧效应会严重损坏绝缘子伞裙体的表面,使得伞裙表面绝缘迅速老化。但在干燥条件下,绝缘子表面含有的污染物导电性较弱,对硅橡胶伞裙性能产生的影响并不是很大。但如果绝缘子的涂层表面存在污染物及潮湿条件下会加速硅胶和橡胶材料的老化速度,从而增加这些污染物的过度导电性，以及增加针对绝缘体涂层表面的泄漏电流量,当形成部分干燥和部分潮湿污染区域,将导致干燥区和潮湿区的电场分布极不均匀，从而进一步加速橡胶材料的老化速度。放电过程产生的一些带电粒子和它的紫外线衍射光子可以轰击含有硅胶和橡胶的雨伞裙的外层表面,在雾霾及灰尘严重地区长期运行后,雾中含有的酸碱性污染物会在硅橡胶伞裙表面发生湿沉降反应,导致硅橡胶表面发生化学腐蚀,破坏硅橡胶的分子结构,使硅橡胶伞裙表面憎水性减小,加速老化。
2.3复合绝缘子芯棒断裂
复合绝缘子芯棒是一种单向纤维增强的复合材料,通常条件下复合绝缘子芯棒不是脆断性极高的材料。仅用复合绝缘子中的芯棒断裂来对其进行断裂分析,复合绝缘子芯棒在短时间内拉伸后的断裂一般是从冲击应力比较集中的金具与复合绝缘子芯棒两端连接处的区域容易发生断裂。当复合绝缘子投入运行时,当多个芯棒纤维由于内部某种原因同时出现脆断,并逐渐横向扩展,直至其余芯棒纤维承担的平均使用应力强度超过芯棒内部其他纤维材料的使用强度极限时,从而导致复合绝缘子脆断现象发生，因此在发生复合绝缘子断裂故障时裂截面同时存在粗糙脆裂断面。除此之外,在酸蚀环境下,与复合绝缘子连接的金具运行一段时间会发生酸性腐蚀导致的金具断裂。
2.4复合绝缘子护套受潮
当复合绝缘子两端芯棒和护套连接处发生松动时,芯棒护套表面会出现放电间隙,使得间隙周围产生局部区域电场畸变,在高压复合材料绝缘子端部和保护套之间的间隙的电场畸变程度受水分影响,水分进入间隙导致电场畸变不断增大,从而导致局部放电现象发生,经研究发现这种气隙放电现象常出现在复合绝缘子芯棒高压端附近。
3防范措施的研究
由以上的故障分析我们可以得出在长期运行中复合绝缘子出现憎水性下降的结论,然而憎水性的下降会增加绝缘子发生闪络的风险。因此,在今后的设计及运行工作中,需要做出合理的防范措施,加强对复合绝缘子的定期检查与更换,重点检测复合绝缘子伞裙表面的憎水性,对出现憎水性下降缺陷的复合绝缘子进行及时更换,确保其运行性能的稳定,避免发生输电线路因闪落发生跳闸事故,保障电网的可靠稳定。
3.1加强故障机理研究并定期清洗
通过使用传统绝缘子表面灰密度测量方法,可以精确测定用于硅胶和橡胶类的复合绝缘子的灰度、盐度。可以通过灰密度测量方法来确定复合绝缘子涂层的清洗周期,为其提供一个科学合理的技术指导,尤其是对那些污秽等级较高的地区,污秽物附着严重地区使用的复合材料绝缘子的动态迁移物理性能将会发生较大改变,其涂层表面的憎水性丧失速度较快,引发的各类污闪事故较多。因此各相关技术部门不断加强对复合绝缘子产品故障诊断理论的研究,采用测量泄漏电流量、灰密度测量的方法比较合理,能够为复合绝缘子周期性清理品提供较为科学的理论依据。
3.2合理布置复合绝缘子的伞裙结构
上面提到的的憎水性实验：由于复合绝缘子表面憎水性的部分丧失或是全部丧失从而会导致污闪事故发生。此外由于伞裙结构的设计不合理并且在长期处于高污秽等级地区、高温大气条件下，也会出现复合绝缘子表面憎水性的部分或全部丧失情况，在湿度较大情况下易发生伞裙间电弧桥接从而导致污闪事故。为了减少因憎水性丧失而导致污闪事故的发生，我们可以合理的进行伞裙结构规划与安装布置，或者也可以优化硅橡胶外壳保护套的专用伞裙整体结构的优化设计和内部电气优化设计。
在使用过程中因伞裙爬电距离过大或伞裙结构发生变化、护套部件出现重大破损或严重龟裂时应立即予以更换。对于发生复合绝缘子保护套末端损伤、复合绝缘连接芯棒末端外露的等缺陷,一经检查发现，在短时间内应立即予以更换处理,以确保架空输电线路的安全运行，避免输电线路发生放电短路事故。
3.3应用输电线路绝缘故障预警系统
架空输电线路电气绝缘元件故障自动预警诊断系统的广泛应用。电气绝缘元件故障自动预警诊断系统主要通过检测架空输电线路绝缘子局部异常放电过程产生的放电电流变化，来自动实现架空输电线路闪络故障点的自动定位。复合绝缘子由于复合绝缘子伞裙表面憎水性减小、复合绝缘子芯棒断裂、复合绝缘子护套受潮等故障状态下引起的局部放电电流增大，输电线路绝缘故障预警系统通过对比分析，将准确定位放电位置，并将故障信息传送到用户端，用户通过放电电流大小，放电位置等相关数据对比做出相应的措施,通过使用输电线路绝缘故障预警系统可以及时、准确的发现架空输电线路绝缘破损的具体塔位，有效减少了架空输电线路由于复合绝缘子原件绝缘降低导致的跳闸而发生故障的事件。
4总结
通过对复合绝缘子不同故障类型的原因分析，可以了解到这些故障发生的主要有以下几个因素：1、由于复合绝缘子在长期运行中复合绝缘子表面憎水性下降。憎水性的下降会增加绝缘子闪络的分险，并且还会影响伞裙结构。2、复合绝缘子芯棒断裂，多个芯棒纤维由于内部某种原因同时出现脆断,并逐渐横向扩展,直至其余芯棒纤维承担的平均使用应力强度超过芯棒内部其他纤维材料的使用强度极限时,从而导致复合绝缘子脆断现象发生。3、复合绝缘子护套受潮，复合绝缘子两端芯棒和护套连接处发生松动时,芯棒护套表面会出现放电间隙,水分进入间隙时导致电场畸变更加严重,从而导致局部放电现象发生。因此,需要加强对复合绝缘子的定期检查与更换。避免发生输电线路的跳闸事故,保障电网的可靠稳定。
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