棒形懸式復合絕緣子基礎知識

棒形懸式復合絕緣子基礎知識

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THE FIRST

概述

棒形懸式復合絕緣子由芯棒、傘裙護套(黏接層)、聯接金具幾部分組成。芯棒和金屬端頭有很強的抗張和抗彎強度,用有機材料製作的傘盤具有良好的憎水性和抗污閃能力。適用於高壓輸電線路,尤其適用於污穢地區,能有效地防止污閃事故。在線路電壓和破壞負荷相同時,棒形復合絕緣子的重量只有懸式絕緣子串的1/6~1/10,安裝和更換都比較容易。這些優點使之成為目前廣泛使用的瓷絕緣子的換代產品。棒形復合絕緣子比強度(拉伸強度與質量之比)高,具有優良的耐污閃特性,但存在界面內擊穿和芯棒脆斷的可能,而且有機復合材料的使用壽命和端部連接區的長期可靠性尚未取得共識。

棒形懸式復合絕緣子基礎知識 約會關係 第1張

芯棒是由樹脂黏接上百萬根玻璃纖維沿軸線平行排列而形成的玻璃鋼棒,抗拉強度高於600MPa,是高強度瓷的3~5倍,相當於優質炭素鋼,具有良好的抗撓和抗疲勞性,承受合成絕緣子的機械負荷,是內絕緣的主要部分,選用蠕變小的增強纖維和樹脂,確保芯棒有良好的機械和電氣性能。

棒形懸式復合絕緣子基礎知識 約會關係 第2張

某廠生產的棒形懸式復合絕緣子結構圖

芯棒受潮將發生水解反應,降低合成絕緣子的機械強度,引發掉串事故,因此確保芯棒不受潮是合成絕緣子安全運行的基本條件。

傘裙護套是以矽橡膠為基體,添加偶聯劑、阻燃劑、抗老化劑等填充料經高溫加壓硫化而成,是合成絕緣子良好的外絕緣。矽橡膠傘裙護套具有良好的憎水性,使水份在其表面形成水珠狀而難形成連續水膜,其憎水性遷移加強了合成絕緣子的防污能力。由於矽橡膠分子作用,傘裙護套上的污穢層表面也具有憎水性,而且其憎水性在局部電弧等因素下短時失效後很快又能恢復,大大提高了合成絕緣子的污閃電壓,相同泄漏距離及污穢程度下的污閃電壓是瓷絕緣子串的2倍以上,這一優良的抗污特性使合成絕緣子廣泛應用於線路的防污調爬中。同時矽橡膠傘裙護套具有優良的耐老化性、阻燃性、耐漏電起痕及電蝕損性,抗撕裂,並保護芯棒不受外部環境的侵蝕。

棒形懸式復合絕緣子基礎知識 約會關係 第3張

因製造工藝不同,有的產品的芯棒與護套、傘裙與護套之間存在黏接層,如擠包護套穿傘工藝,黏接層和電場同方向,是絕緣的薄弱環節,因黏接材料和黏接工藝的的原因曾造成絕緣內界面受潮發生局部放電刺穿整支喪失絕緣的情況,應加以注意。傘裙護套整體真空注射的工藝,減少了內絕緣界面,有益於改善合成絕緣子的內絕緣。

聯接金具作為合成絕緣子的一部分,與芯棒連在一起,通過別的金具連接於掛線點和導線。芯棒與聯接金具的結構可分為黏接式、壓接式和楔接式三類,承受和傳遞全部機械負荷。黏接式由於黏接劑有老化問題和低溫變脆等不足已較少採用。壓接式因壓接機械和工藝提高,採用較多,但需注意金具和芯棒的熱膨脹系數差別會降低承載力。楔接式分為內楔和外楔,內楔會破壞芯棒的完整,但連接強度穩定、工藝簡單,應用較多。外楔因連接強度不穩定及工藝複雜,已較少採用。

一般220kV及以上電壓等級的合成絕緣子裝配1~2只均壓環,使電場分布均勻,防止高壓電場加速復合絕緣子端部老化,並在過電壓時有引弧作用,縮短放電時間,確保傘裙表面不被電弧灼傷,因而對均壓環的安裝須要求嚴格操作。

復合絕緣子爬電比距的選擇,國內外均有2種意見:一是考慮表面材質憎水性的劣化,取1∶1;二是綜合當前各國運行經驗,比距可適當減少,如復合絕緣子可取瓷絕緣子的2/3或3/4。為規範復合絕緣子的外形尺寸,JB/T8460行業標準和國調中心「復合絕緣子使用指導性意見」統一要求:0-II級污穢地區,比距為20 mm/kV;III-IV級污穢地區,比距為25 mm/kV。實際上,這一規定,對於清潔區和一般污穢地區,高於GB/T16434的要求;對於重污區,就是瓷絕緣子的3/4。一般取值是在輕、中污區復合絕緣子的爬電距離不宜小於盤型絕緣子;在重污區其爬電距離不應小於盤型絕緣子最小要求值的3/4且比距不應小於2.8cm/kV; 110kV及以上電壓等級輸電線路的復合絕緣子均採用均壓環以改善復合絕緣子電場分布。110kV級復合絕緣子高壓端配一個均壓環;220 kV復合絕緣子配兩個均壓環,均壓環外徑 250~300mm、管徑30~40mm,抬頭距離 25~30mm;220kV以上復合絕緣子兩端都應加均壓環,其有效絕緣長度需滿足雷電過電壓的要求。均壓環採用開口環加放電極,便於折卸更換。

生產工藝和質量問題或矽橡膠相對較快的老化也常使運行中的復合絕緣子發生故障。故需帶電檢測運行中的復合絕緣子,以預先發現其缺陷,及時防止缺陷發展成事故。目前,國外帶電檢測復合絕緣子的研究十分活躍,採用的檢測技術主要有觀察法、紫外成像法、紅外成像法、電場法。這些方法都可做到復合絕緣子的帶電檢測,但各有局限性,可根據實際情況選用。

02

THE FIRST

棒形懸式復合絕緣子的型號

中國現行的棒形懸式復合絕緣子的型號由字母和數字組成,其代表意義如下表所示。

FXB——高壓線路用棒形懸式復合絕緣子

W——大小傘(等徑傘不表示);

1,2,3,4——設計序號(序號1、2指爬電比距為20mm/kV,序號3、4指爬電比距為25mm/kV);

「—」後數字表示額定電壓值,kV;

「/」後數字表示額定機械拉伸負荷值,kN;

最後的字母表示連接結構型式(球窩連接不表示)。

例如,FXBW4-220/100表示棒形懸式復合絕緣子,大小傘型,設計序號4,額定電壓220kV,機電破壞負荷不小於100kN。由於生產廠不同,所編制的產品型號也有所變化。

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棒形懸式復合絕緣子基礎知識 約會關係 第5張

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THE FIRST

復合絕緣子使用注意事項

復合絕緣子按照一定的方式使用,防止出現一些不必要的故障,影響正常的使用性能和價值。出現故障時,要作好記錄以便分析改進。具體內容包括:電壓等級;裝置地點;故障日期;故障原因(污閃、雷擊、不明)、故障性質(閃絡、擊穿、機械故障)、損壞部位(均壓環放電極、傘裙、傘盤、芯棒端部介面、端部金屬件等)。

棒形懸式復合絕緣子基礎知識 約會關係 第6張

輸電線路調爬或改造過程中,使用加長型復合絕緣子,應注意校核導線弧垂、風偏等技術參數。目前局部廠家生產的膠裝式整體注射成型復合絕緣子,金具接頭較短,對於相同結構高度,可令其幹弧距離足夠長,這是解決普通型復合絕緣子的雷擊閃絡問題的較好途徑。輸電線路全線採用復合絕緣子後,其耐雷水平趨於穩定,而雷電波沿輸電線路入侵變電站母線的概率相應增大。

110kV復合絕緣子在高壓端配一個均壓環,其 50% 雷電衝擊閃絡電壓比不帶均壓環的下降了 1.5%~3% 左右。但采中長型復合絕緣子後,傘裙電壓分布又得到改善,高壓端芯棒與金具連接處的場強有所降低,既起到傘裙和端部金具不易嚴重燒傷的作用,又有利於均壓環的運行維護。

如運行中的復合絕緣子因遭雷擊發生沿面閃絡,但線路重合成功,經運行部門登桿檢查,未發現傘套外表嚴重燒傷或電蝕粉化,傘盤破損或嚴重變形等缺陷。復合絕緣子的電氣性能、憎水性能一般不會受損,可繼續投入使用,但運行部門必需做好故障檢查記錄。 110 kV開關斷口的額定雷電衝擊耐受電壓(峰值)為450kV或550kV,雷雨季節,變電所進線隔離開關或斷路器可能經常斷路運行,而線路側又帶電,因此必需在進線端加裝避雷器。有條件時,可選擇輸電線路雷擊跳閘率較高的易擊段,裝設線路型氧化鋅避雷器,也是輸電線路防雷對策的一種積極嘗試。

4

THE FIRST

防冰合成絕緣子特點

① 低壓端採用直徑更大的全封閉式均壓環,更好地保護整支產品,會使覆冰比較均勻,冰凌數量多而冰凌長度短,有效延緩覆冰時間。

② 中間採用特大傘插花。根據產品長度,500千伏加7~8片,220千伏加3~4片。冰凌橋接普通型產品的時間為60分鐘左右,採用插花結構可使橋接時間延長8倍以上。

③ 特大傘的傾角、厚度及邊緣都有特定要求,上下表面具有空氣動力學特性,不易積污,能在一定程度上保持絕緣子的長時間清潔。

④ 根據電場計算結果,增強了護套厚度,避免在嚴重覆冰時因場強集中而成為薄弱點。

⑤ 與普通型產品相比,其覆冰時的閃絡電壓模擬d~e級污區時提高了10%以上。

⑥ 傘裙大小及排列方式對電場分布的影響很小,相同位置的電場分布基本相同,最大場強未超過400伏/毫米。

棒形懸式復合絕緣子基礎知識 約會關係 第7張

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