对线路绝缘子运行性能及分析的探讨

李相国，何苍贵，单成友

1、3国网黑龙江黑河供电公司；2国网黑龙江技能培训中心牡丹江分部

对线路绝缘子运行性能及分析的探讨

李相国1，何苍贵2，单成友3

1、3国网黑龙江黑河供电公司；2国网黑龙江技能培训中心牡丹江分部

本文论述了配电线路瓷、玻璃及合成绝缘子的运行性能及特点，深入探讨了鸟害、污秽以及雷电等一系列外在要素，以及材料、工艺、结构等一系列内在要素，围绕绝缘子运行性能的影响展开研究，探讨了线路绝缘子运行过程中所存在的一些问题及其相应的解决途径。

玻璃绝缘子；合成绝缘子；瓷绝缘子；配电线路性能

在经历了长久的运行过程之后，配电线路的绝缘子会遭受到温差、污秽、雷击、高温、冰雪、鸟害等各方面环境因素的影响，不仅如此，绝缘子还会受到电气方面的工频电弧电流、雷电冲击电流、强电场等方面的共同作用，另外其机械方面需要承担长期运行所造成的导线舞动、工作荷载等方面的机械力作用。

一、关于电网的雷击闪络问题分析

目前，绝缘子的类型繁多，其绝缘材料，主要有玻璃、瓷以及合成绝缘子，这三种不同的绝缘材料决定了绝缘子线路的不同性能。由玻璃以及瓷构成的绝缘子线路，其所产生的雷击故障率大约占总体故障率的50%，而合成绝缘子发生雷击故障率大约占故障总数量的55%。从总体考虑绝缘子与耐雷水平的保护问题，应当在易遭受雷电袭击地点和雷电活动地区合理增长绝缘子长度，从而增长放电距离，有效避免均压环间气隙发生减小情况。为了提高绝缘子线路的耐雷水平选用均压环可以起到均匀分布绝缘子串的作用，不但能够有效缓解局部高压强，避免局部放电而引起绝缘子老化，还能够使处于同一放电距离下由于电场均匀而导致放电电压提升，最终造成雷击闪络电压的提高。因为空气属于可恢复性绝缘，其几乎不可能击穿绝缘子内部，这使得在一般情况下使用合成绝缘子可以起到重合雷击闪络的作用。而瓷绝缘子在处于雷击放电情况下就有可能会发生内击穿现象，更甚至会受到强大工频电弧电流的影响而引发掉串和爆炸。合成绝缘子的防雷性与其电极形状和两端间隙距离有关，间隙距离越大，则相应的电场越均匀，同时雷击放电水平显著升高。

二、针对绝缘子污闪及憎水性问题的分析

在线路的运行过程中，由于受环境条件的影响，绝缘子通常容易产生污秽最终形成污闪。在相同的污秽和爬距条件下，合成绝缘子的防污闪能力以绝对优势超出玻璃绝缘子及瓷绝缘子。究其原因主要是：①合成绝缘子下表面为伞裙形状和结构，而玻璃和瓷绝缘子下表面呈伞棱式结构，伞裙形状和结构相比伞棱式结构不利于污秽的积累和吸附，这样便可省略积污清扫的步骤，更加有利于线路的运行和维护；②硅橡胶伞裙表面具有较好的憎水性，可迁移，是低能面，能够使污秽层具有一定憎水性，污层表面的水分难以形成连续水膜仅呈小水珠形式出现。通过电压的持续作用下，不同于玻璃及瓷绝缘子会形成强烈而集中的电弧，不容易在表层形成较为集中的放电通道，因而具有相当高的污闪电压。③由于合成绝缘子的杆径相对较小，所以在同一污秽条件下，合成绝缘子的表层电阻相对于玻璃和瓷绝缘子要更大，如此其污闪电压相对玻璃和瓷绝缘子也会相对较高。

三、针对绝缘子的劣化及检测问题的分析

玻璃绝缘子一般具有零值自爆的特点，究其原因主要为：①绝缘子在运行过程中，它的表面积污层在受潮后会出现局部放电的情况，从而引起持续发热并玻璃的绝缘性能。最终致使其零值自爆。由此可见在污秽较严重环境下运行的玻璃绝缘子更容易发生零值自爆。②由于玻璃中含有结瘤和杂质，如果集中分布在内张力层，则会造成部分产品在制成一段时间后发生自爆；倘若集中分布在外压缩层中，则导致在线路中运行一段时间后，一旦发生机电负荷作用以及遭遇强烈冷热温差时，将可能发生玻璃绝缘件自爆现象。

与水泥粘合剂、钢帽相比，绝缘子瓷件的温度膨胀系数相对较大，运行过程中瓷件会承受较大的剪应力和压力，致使开裂，并且瓷件还存在膨胀系数大、剥沙、剥釉等一系列问题，通过外力作用会形成有害应力从而引起裂纹扩展。对于瓷绝缘子而言，其劣化集中表现为头部隐形的“低值”和“零值”，低值或零值瓷绝缘子必须通过登杆进行逐片检测，这样一来在很大程度上增加了成本，并且其检测准确率会受到作业人员的经验、大气湿度、人工调整火花间隙距离等因素的影响，即便每年对其进行定期检测，也存在大量的漏检，在很大程度上降低了线路的绝缘水平。一旦玻璃绝缘子出现缺陷时其伞裙自爆，只要保持定期实施巡检，就能及时发现问题并予以更换。

四、针对机械强度问题的分析

在线路运行过程中，由于受外界的影响，绝缘子、导线及杆塔都需要一定的稳定性；检测绝缘子运行的重要指标即机电破坏负荷试验。针对线路运行年限不同的玻璃绝缘子、瓷绝缘子实施机电性能对比试验，通过分析实验结果发现部分瓷绝缘子在运行十五至二十五年之后，该瓷绝缘子的不合格率会随着时间的推移而相对增加；而针对玻璃绝缘子而言其分散性与稳定性要高于瓷绝缘子。通过玻璃绝缘子和瓷绝缘子高频震动疲劳试验证明，进行试验后玻璃绝缘子的机电强度并无较大变化，然而瓷绝缘子的机电强度发生了较大程度的下降。出现这种情况主要是因为：①因为瓷质烧结体属于不均匀材料，同时经过长期的运行受到各种机械振动力和冲击力的作用，会对瓷体造成损伤因而导致其机械性能下降；②由于国内生产瓷绝缘子厂家较多且生产质量参差不齐，无法有效控制制造工艺与材质，造成质量分散性大。

通过合成绝缘子运行若干年强度试验发现，其机械强度下降。主要表现为芯棒从端部金具中脱出，出现断裂、芯棒在额定机械负荷下出现滑移。出现以上现象的原因主要包括：①芯棒材料和蠕变特性发生老化；②端部联结工艺与结构存在问题。

有效防止合成绝缘子发生脆断的具体措施：①科学分布端部电场；②优化端头密封质量，防止出现缝隙；③采取有效措施防止硅橡胶护套出现表面损伤和局部缺陷。

结束语

合成绝缘子、瓷、玻璃在制造工艺、材料、设计结构等各个方面存在不同程度的差异性，并且其运行性能方面也不尽相同。通过长期的运行过程，因为受到来自内在和外在等各方面因素的影响，导致出现一系列阻碍线路安全运行的各种问题，而围绕这些问题展开深入的分析和探讨，能够有效完善及提升绝缘子的运行性能，并进一步加强线路安全水平。同时，我们更应该在生产实践中，多探索、多研究；既要考虑绝缘子材料的经济性、可靠性，又要考虑它的生产制造过程和工艺质量，去探索出一条更新的思路。

[1]邱志斌,黄刚,黄霞等.三种线路绝缘子的性能分析及其发展趋势[J].中国科技博览,2010,(36):158-158.

[2]许喆.复合绝缘子的长期运行性能试验研究[D].山东大学, 2009.