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    絕緣子

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    合成絕緣子“不明原因”閃絡的試驗探索與分析

    發布時間:2016/7/21 0:01:20 閱讀次數:

    1.前言合成絕緣子以其強度高、重量輕、耐沖擊、耐污性能好、清掃周期長甚至不清掃、結構簡單、易于安裝等優點,被廣泛用于輸電線路上,且總體運行情況良好,并取得了一定的經驗。同盤型懸式絕緣子一樣合成絕緣子也有其自身的弱點,如脆斷、憎水性喪失、不明原因閃絡等等。而不明原因閃絡,令合成絕緣子研究人員和輸電線路運行、管理人員生產困惑。全國各省均有輸電線路合成絕緣子不明原因閃絡的報道和記錄,浙江省迄今為止共發生輸電線路合成絕緣子不明原因閃絡4次,其中220KV1次,110KV3次。浙江輸電線路合成絕緣子不明原因閃絡一般發生在春、秋季節晴天薄霧或輕露的造成5~6點鐘左右,表面閃絡痕跡呈慣穿性。我們對發生在同一地區110KV輸電線路上的2次典型不明原因閃絡進行著中分析與研究,以其探索“不明原因”閃絡的原因所在。2.故障概況1)1998年4月15日5:16,110KV嘉錦1121線零序II段動作跳閘,重合成功。經登桿檢查,為該線36#塔B相合成絕緣子閃絡放電,事故當時,天氣晴朗,有晨霧,無雷暴,系統無任何操作。該合成絕緣子掛網時間為1994年10月,所處污區II級,周圍環境為水田,無大的或異常的污源。2)1998年10月31日6:07,220KV鳳鳴變110KV鳳玉1223線距離I段保護動作,110KV石門變零序I段、距離II保護動作,開關跳閘,重合成功,經故障巡線檢查,于11月2日發現該線22#桿B相合成絕緣子有閃絡痕跡,接地螺栓有明顯燒傷現象,11月4日更換。事故當時有晨霧(薄霧),無雷暴,系統無任何操作。該合成絕緣子掛網時間為1995年6月,所處污區II級,周圍環境為水田,無大的或異常的污源。3.故障技術原因初步分析1)由于事故當時,天氣晴朗,有晨霧,無雷暴,系統無任何操作。因此可排除雷擊過電壓和操作過電壓引起故障的可能。2)線路外絕緣按2.3cm/KV配置,允許鹽密范圍≤0.84mg/cm2,閃絡合成絕緣子實測平均鹽密值:嘉錦1121線0.0274mg/cm2,鳳玉1223線0.0434mg/cm2,均未超過設計標準。對于嘉錦線,仔細觀測閃絡后絕緣傘裙,除絕緣子表面污穢燒毀外,絕緣子依然完好,分析認為屬下不明原因閃絡。3)10月,鳳玉線的再次閃絡引起高度重視,此次偏重對絕緣子本質進行分析。a)憎水性試驗:對閃絡絕緣子以及同她其他相絕緣子和同線其他塔上拆換下的8支合成絕緣子進行噴霧試驗,對照華東電管局《合成絕緣子技術管理規定(試行)》中的圖譜進行判別,憎水性屬HC4及HC5,表明合成絕緣子憎水性有不同程度下降甚至喪失。因此在分析時,曾一度認為:“該合成絕緣子在輕污情況下發生閃絡,主要原因是合成絕緣子憎水性基本喪失,由此判斷該合成絕緣子硅橡膠傘裙幾乎老化”,這一結論,不僅使生產廠家難以接受,也使系統內部不敢面對這一現象,盡管廠家作出更換的承諾,但系統上下對合成絕緣子使用壽命深表擔憂。為慎重起見,再次進行了分析,對《合成絕緣子技術管理規定(試行)》中的圖譜及條文進行了認真解讀,認為這一圖譜應屬加速老化憎水性對照圖,他忽略了不同國家不同地點污穢物對其產生的影響,對于運行中合成絕緣子憎水性試驗,圖譜僅可參考,而不能作為傘裙性能直接或唯一判據。因此,在第二次分析紀要中改為:“憎水性喪失是造成閃絡相合成絕緣子在正常工頻下閃絡的主要因素之一”。同時加做其他試驗。b)干、濕直流泄漏電流試驗:對以上8支合成絕緣子分別進行,試驗中保留污穢物,試驗結果如下(僅摘錄結果范圍):表1干、濕直流泄漏電流試驗值
    試驗電壓(KV) 70(干) 100(干) 70(濕) 100(濕)
    直流泄漏電流值范圍(μA) 0.02~0.11 0.03~0.11 1.5~8.0 3.0~12.5
    由上可見,8支合成絕緣子干、濕直流泄漏電流試驗值均在微安級,在允許范圍之內由于缺乏可比照的判據來判別絕緣子性能的優劣,只能表明對于這8支絕緣子的這項試驗是合格的。就所實測的鹽密值而言,該線的外絕緣配置即使合成絕緣子憎水性完全喪失也不致發生正常工頻閃絡,何況直流泄漏電流均在微安級。因此分析認為鳳玉線22#合成絕緣子閃絡當屬“不明原因”閃絡。4.不明原因閃絡分析不明原因閃絡,在浙江電網增引起恐慌,一旦認定不明原因閃絡成為合成絕緣子老化的征兆,可能導致浙江電網大量更換或停用合成絕緣子,在此期間,各級領導對合成絕緣子的選用在決策上慎之又慎,從基建到生產,在沒有定論情況下,幾乎把合成絕緣子一票否決。為了論證同廠同批合成絕緣子能否繼續安全運行,決定由廠方出資,把鳳玉線上更換下的另7支合成絕緣子送國家電力公司電力科學研究院進行高壓試驗??紤]到不明原因閃絡,除絕緣子本身性能外,還與外界因素密切相關,在浙江最有可能存在如蜘蛛網、飄飛的蜘蛛絲及其他異物(如棉紗線、絲帶、塑料絲等)粘附在合成絕緣子上。鑒于合成絕緣子的閃絡機理與瓷或玻璃盤型絕緣子串的污濕放電現象不同,對于后者因閃絡由于區局部放電發展而來,局部放電會把粘附有上述異物絲帶燒毀,而避免發生串閃;對合成絕緣子因他沒有局部放電的中間過程,因而不會在閃絡前將異物絲帶燒毀。當粘附有異物絲帶時,在晨霧或晨露浸潤下短接絕緣長度或爬距,在特定環境下而引發工頻成串閃絡。為了驗證這種可能性,在高壓試驗時進行了模擬異物絲帶的試驗。4.1試品在110KV鳳主線運行了三年零四個月的7支合成絕緣子,即1995年6月投入運行,1998年10月取下,其中24#桿A、B、C三相各一支絕緣子用于工頻干、濕閃試驗;35#A、B、C三相各一支,36#桿A相各一支用于自然積污工頻閃絡試驗。4.2試驗情況1)工頻干濕閃試驗結果見表3、表4表2試品尺寸參數(單位:mm)
    結構高度 絕緣距離 爬電距離 大傘直徑 小傘直徑 傘裙個數
    1185 935 2550 138 120 大10,小9
    表3工頻干閃試驗結果
    工頻干閃電壓試驗值(KV) 校正值(KV)
    試品/次 1 2 3 4 5 平均值
    24#C相 362 364 356 356 362 360 370
    大氣條件:b=103.1kPa,td=7.0℃,tww=3.0℃,kt=0.974
    表4工頻濕閃試驗結果
    工頻濕閃試驗值(KV)
    試品/次 1 2 3 4 5 平均值 校正值(KV)
    24#A相 340 333 333 335 334 335 325
    24#B相 321 328 324 340 328 318
    24#C相 334 328 324 329 319
    大氣條件:b=103.1kPa,td=7.0℃,tww=3.0℃,kt=1.030人工雨電阻率:ρ9=122.7Ω.mρ20=97.0Ω.m人工雨淋雨:垂直分量1.4mm/min水平分量1.6mm/min
    從表3、表4可以看出,C相合成絕緣子,雖然在110KV鳳玉線運行了三年零四個月,但其工頻干、濕閃電壓之比,仍在85以上,屬于正常閃絡電壓范圍,A、B、相濕閃電壓均符合國標。(2)自然積污工頻閃絡試驗結果表5污穢絕緣子工頻閃絡電壓試驗結果(置于霧室,霧室溫度干濕球均為13.0℃)
    序號 試品 試品工史 試驗結果
    1 35#桿B相 蠶絲短接整支,霧室內受潮1h 220KV1min耐受3次
    2 35#桿B相 蠶絲短接整支,表面噴自來水 220KV1min耐受1次
    3 36#桿A相 0.1NaCI水溶液噴絕緣子表面 閃絡電壓196、198、209KV
    4 35#桿A、C相 蠶絲短接整支,表面噴水溶液同上 閃絡電壓185、183KV
    5 35#桿A、C相 蠶絲短接40,表面噴水溶液同上 閃絡電壓170、156KV
    6 35#桿B相 0.1NaCI水溶液噴絕緣子表面 閃絡電壓188、201KV
    7 35#桿B相 棉線短接整支,表面噴水溶液同上 閃絡電壓131、96、132KV
    8 35#桿B相 棉線短接40,表面噴水溶液同上 閃絡電壓120、134KV
    9 35#桿B相 蠶絲短接整支,表面噴水溶液同上 閃絡電壓128KV
    10 35#桿B相 蠶絲短接40,表面噴水溶液同上 閃絡電壓137KV
    從表中可以看出a.相同條件下,噴在絕緣子表面的NaCI溶液電導率越高(相當于ESDD越重),閃絡電壓越低;b.蠶絲短接整支,直接至于霧中后用清潔水噴灑施加工頻電壓220KV,耐受1min未閃絡。c.在濃度為0.1NaCI水溶液噴灑條件下,有蠶絲短接高壓側約40部分絕緣子或短接整支絕緣子,其閃絡電壓比蠶絲短接的絕緣子約降低20~23。d.用濃度0.6NaCI水溶液噴灑有蠶絲短接絕緣子,其閃絡電壓比0.1NaCI濃度的明顯降低,降低范圍為19~43,最低閃絡電壓為96KV。e.用濃度0.6NaCI水溶液噴灑在有棉紗短接或蠶絲短接絕緣子,其閃絡電壓降低量大致相同。5.結論a)鳳玉線上不明原因閃絡的合成絕緣子,與同批運行換下的合成絕緣子結構材質并無差別,干、濕閃試驗結果可以表征閃絡絕緣子的固有特性。在所測鹽密情況下,以及所配置外絕緣條件下(2550/110=2.23cm/KV),即使憎水性完全喪失,也不致發生工頻閃絡。因為在0.6NaCI水溶液噴灑于絕緣子(上、下傘及護套上均噴灑,相當于ESDD0.03mg/cm2),至于霧室中閃絡壓為188KV,換算值至0.043mg/cm2閃絡電壓不大于183KV。b)試驗證明,自然積污模擬異物絲帶粘附或纏繞,在人工霧室里(清潔霧),使合成絕緣子工頻閃絡電壓下降19~43,由此可知在含有復雜成分的自然霧下,其工頻閃絡電壓下降更多。因此當合成絕緣子粘附有異物絲帶,在含有特殊成分的霧或露長時間作用下凝結成串,短接有效絕緣距離,同時在早晨5~6點左右合成絕緣子承受工頻電壓能力下降而發生工頻閃絡是完全有可能的(最高工作電壓103KV〉最低試驗電壓96KV)c)認為用了合成絕緣子就不需要維護的做法是不妥當的,因地制宜時進行維護、觀測是必要的,當發現合成絕緣子上有異物絲帶應即使加以清除。d)針對合成絕緣子(特別是長期掛網運行后合成絕緣子,傘裙表面污垢阻礙憎水性的遷移)在雨水或潮濕氣長時間浸潤下發生憎水性減弱或暫時喪失的特性,建議按響應污穢等級1:1配置外絕緣水平。e)認為合成絕緣子發生不明原因閃絡或掛網中的合成絕緣子憎水性暫時喪失就認定產品有質量問題是不夠慎重的做法,而應從各面查找原因。f)掛網運行后絕緣子用噴霧進行憎水性試驗,試驗結果在對照瑞典輸電研究所《憎水性分級導則》圖譜分級時,應考率傘裙污垢的影響。直接引用或此作為唯一判據,其結論是有失偏頗多。

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