CN104658720A - 一种提高悬式绝缘子污闪性能的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提高悬式绝缘子污闪性能的方法及装置，其方法包括如下步骤：在悬式绝缘子高压端的输电导线上套设绝缘护套，在导线夹处设置导线夹用均压环，并于绝缘护套的两端部分别设置一个护套均压环，以改善电场畸变。其中，所述绝缘护套采用硅橡胶等材料制成，所述悬式绝缘子是瓷绝缘子串、瓷合成绝缘子串、玻璃绝缘子串、玻璃合成绝缘子串、棒瓷绝缘子或合成绝缘子等等。本发明在悬式绝缘子高压端输电导线加装绝缘护套后能够增大它的有效泄漏距离，进而改善其污闪特性。本装置2009年安装于输电线路现场实际运行，经多次巡线发现运行效果良好。

Description

一种提高悬式绝缘子污闪性能的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种提高悬式绝缘子污闪性能的方法及装置。

背景技术

污闪放电是一个涉及到电、热和化学现象的错综复杂的变化过程。宏观上可将污闪过程分为以下四个阶段：绝缘子表面的积污、绝缘子表面的湿润、局部放电的产生和局部电弧发展完成闪络。污闪损失之巨及其给工农业生产各领域带来的后果是难以统计的，对连续性生产的化工、冶金、矿山等部门可造成设备报废损坏，产品质量下降，甚至造成人身伤亡等，还可能对政治、交通运输等方面产生严重影响。据统计，输电线路绝缘子污闪事故在所有事故中占第二位，仅次于雷害事故，但污闪造成的损失却是雷害事故的10倍。在电力***中，造成电力设备发生污闪的原因是相当复杂的。它涉及电力设备外绝缘本身的耐污闪的能力、当地的气象条件、环境的污染状况、现场运行维护管理水平，以及设备的制造质量、安装水平等许多因素。因此，防治污闪是个需综合治理的复杂问题。目前，国内外提高线路绝缘子污闪性能的主要手段包括：对线路绝缘子进行定期清扫或水冲洗、涂憎水性涂料（涂硅油、硅脂、涂地腊或涂室温硫化硅橡胶－RTV）、增加爬距或加装辅助伞群、更换结构或材料改善的绝缘子（防污型绝缘子－双伞型、钟罩型、流线型、大爬距或打盘径绝缘子、半导体釉绝缘子或悬式绝缘子）等。

以上技术措施中，定期清扫或水冲洗可以清除绝缘子表面的污秽，能恢复其原有的绝缘水平，可以达到防止污闪的目的。但清扫或水冲洗过后，绝缘子仍将继续积污。由于清扫或水冲洗的工作量很大，现场不可能频繁进行，电力部门规定一般电力设备以每年清扫或水冲洗一次为原则。

喷涂憎水性涂料的防污闪原理为涂料涂敷在绝缘子上，能使瓷、玻璃绝缘子表面从亲水性变为憎水性，主要采用硅油、硅脂、地腊、RTV等有机材料作防污闪涂料。硅油涂料的特点是有效期稳定、安全可靠、无不良后果、涂敷方法比较简单、容易实施，缺点是有效期较短，不到一年。硅脂的有效期比硅油长，缺点是清除困难，重新涂敷的工作量大。地蜡会产生裂纹，长期使用的效果不好，重新涂敷的工作量大。RTV防污闪憎水长效涂料的耐污闪能力强、使用寿命长，有效期可达数年，在我国该涂料的最长使用寿命已达18年，它已成为上述三种涂料的更新换代产品，但会出现憎水性突然丧失的情况。

更换结构或材料改善的绝缘子，主要包括采用防污型绝缘子和合成绝缘子。世界各国多年来研制的防污型绝缘子品种甚多，世界上采用较多的几种防污型绝缘子我国都能制造，有以下一些型式：①双伞型，②钟罩型，③流线型，④大爬距或大盘径绝缘子。对不同耐污型绝缘子的耐污闪性能，目前尚缺乏***的对比试验研究。除需经人工污秽试验比较同等染污条件下的污闪电压外，更重要的需经同等条件下的自然积污及在该条件下的污闪性能的试验对比，才能对各种形状及结构的绝缘子作出全面而可靠的评价。不同结构的耐污型绝缘子都有各自不同的适用条件和适用范围，在我国积尘较严重的地区钟罩型耐污绝缘子的使用效果并不好，在国外积尘较少的地区钟罩型耐污绝缘子得到了较好的使用效果。合成绝缘子因耐老化性能极好，憎水性很强，在同样等值盐密条件下，闪络电压是瓷绝缘子的两倍以上。同时其伞型平滑、干径较细、重量轻、机械强度高等优点，在输电线路上得到广泛应用，极大提高了输电线路的外绝缘水平。但合成绝缘子会出现憎水性突然丧失的情况，而且端部场强畸变严重，容易发生电晕放电。

发明内容

鉴于改善线路绝缘子污闪性能的现有技术存在的上述不足，本发明提供一种在悬式绝缘子高压端输电导线加装绝缘护套来提高悬式绝缘子污闪性能的方法及装置，其通过绝缘护套长度和厚度、悬式绝缘子参数相互配合能获得最优污闪性能。

本发明提供的提高悬式绝缘子污闪性能的方法，包括如下步骤：在悬式绝缘子高压端的输电导线上套设绝缘护套，在导线夹处设置导线夹用均压环，并于绝缘护套的两端部分别设置一个护套均压环，以改善电场畸变。

其中，所述悬式绝缘子是瓷绝缘子串、瓷合成绝缘子串、玻璃绝缘子串、玻璃合成绝缘子串、棒瓷绝缘子或合成绝缘子等等。所述绝缘护套采用硅橡胶等材料制成。

对于200kV合成绝缘子当采用硅橡胶绝缘护套时，该硅橡胶绝缘护套的长度为1.5-2.5m，厚度为6-10mm。

实现本发明上述方法的提高悬式绝缘子污闪性能的装置，包括：悬式绝缘子；绝缘护套，该绝缘护套套设于该悬式绝缘子高压端的输电导线上；设置于该绝缘护套两端部的两个护套均压环；以及，设置于导线夹处的导线夹用均压环。

该装置中，所述悬式绝缘子可以是瓷绝缘子串、瓷合成绝缘子串、玻璃绝缘子串、玻璃合成绝缘子串、棒瓷绝缘子或合成绝缘子等。所述绝缘护套是硅橡胶绝缘护套等。

具体实施例中所述悬式绝缘子是200kV合成绝缘子;所述绝缘护套是硅橡胶绝缘护套, 该硅橡胶绝缘护套的长度为1.5-2.5m，厚度为6-10mm；优选长度为1.8-2.2m，厚度为6-8mm。

本发明还提供一种配备绝缘护套的悬式绝缘子，它包括悬式绝缘子和绝缘护套，该绝缘护套套设于该悬式绝缘子高压端的输电导线上。

其中，所述绝缘护套是硅橡胶绝缘护套等。所述悬式绝缘子可以是瓷绝缘子串、瓷合成绝缘子串、玻璃绝缘子串、玻璃合成绝缘子串、棒瓷绝缘子或合成绝缘子等。

本发明在悬式绝缘子高压端输电导线加装绝缘护套能够增大它的有效泄漏距离，进而改善其污闪特性。通过优选的绝缘护套长度和厚度、悬式绝缘子参数相互配合获得了绝缘子最优污闪性能，并能确保整个污闪过程中绝缘护套承受的电压都要小于其击穿电压。经过试验，对于220kV合成绝缘子安装绝缘护套后其污闪电压提高幅度大于10%，合成绝缘子污闪电压与盐密的关系曲线与没有安装绝缘护套情况下的相一致，仍满足负幂指数的函数关系。

相对于现有防污闪技术措施，本发明在改善输电线路风偏跳闸、绝缘子鸟粪闪络、绝缘子高压端电晕放电特性等方面也有良好的表现。

本发明装置2009年安装于输电网现场实际运行，经多次巡线发现运行效果良好。

附图说明

图1为本发明提高悬式绝缘子污闪性能的装置结构示意图；

图2为图1 装置中绝缘护套的等效模型；

图3为试验用绝缘护套图片；

图4、图5为跳线串试验图片和悬垂串试验图片；

图6为合成绝缘子污闪电压随绝缘护套长度的变化曲线；

图7为合成绝缘子污闪电压与盐密的对应关系曲线；

图8为本发明装置现场安装运行图片。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明通过在悬式绝缘子高压端的输电线路导线上安装绝缘护套来改善悬式绝缘子的污闪性能，其改善效果与护套的长度、厚度等参数有关。考虑到悬式绝缘子高压端的输电导线安装绝缘护套后，导线夹处和绝缘护套两端有一定的电场畸变，需要在这些位置加装防晕设施。图1为提高悬式绝缘子污闪性能的装置结构示意图。图1中各部分为：铁塔1，悬式绝缘子串2，导线夹3，绝缘护套4，绝缘护套端部的护套均压环5，输电导线6，绝缘子串自身均压环7，导线夹用均压环8。绝缘护套4套设于悬式绝缘子2高压端的输电导线6上, 两个护套均压环5分别设置于绝缘护套4的两端部，导线夹用均压环8设置于导线夹处，绝缘子串自身均压环7的设置、悬式绝缘子2低压端与铁塔1结合等同传统技术。

绝缘护套4的等效示意图如图2所示，图2中L为导线夹有效长度，a绝缘护套厚度，b为输电导线半径，L _L、L _R为左右绝缘护套的有效长度。

安装绝缘护套后，增加了悬式绝缘子的有效泄漏距离。根据形状系数的定义，悬式绝缘子可以等效为形状系数相同、高度与悬式绝缘子泄漏距离相同、直径固定的圆柱体，该圆柱体的直径称为悬式绝缘子的等效直径，如下式(1)所示：

                                                 

式(1)中，D _i为悬式绝缘子的等效直径；L _i为悬式绝缘子的泄漏距离；f _i为悬式绝缘子的形状系数。

悬式绝缘子形状系数的计算如下式(2)：

 

式(2)中，D(x)为沿悬式绝缘子的泄漏路径各点的圆周直径。

绝缘护套的整体形状系数f _j可以表示成左右两段绝缘护套形状系数的并联值，其表达式如下式(3)：

依据等效直径相同的原则，安装绝缘护套后，悬式绝缘子增加的有效泄漏距离L _i以下式(4)表示：

 

当L _L=L _R时，绝缘护套的有效长度利用率最大，此时式(4)可以表示为下式(5)：

 

式(5)中L _j为绝缘护套的整体有效长度。

假设线路运行电压的有效值为U，则污染受潮绝缘护套承受的电压有效值U _j为：

 

 由式(4)、(5)可知，对于某一悬式绝缘子，等效直径D_i为恒定值；对于现场线路，导线半径b也为恒定值；绝缘护套增加的有效泄漏距离L_i与绝缘护套的整体有效长度成正比，同时随着绝缘护套厚度的增加而减小。单从增加有效泄漏距离的角度出发，绝缘护套越长、越薄越好。但是安装绝缘护套后，随着增加的有效泄漏距离的增加，绝缘护套上承受的电压也逐渐增大；同时由于绝缘护套的击穿电压与其厚度成正比关系，因此，只有绝缘护套的长度与其厚度相互匹配，悬式绝缘子才能获得较长的有效泄漏距离和较优的污闪特性，并确保整个污闪过程中绝缘护套承受的电压都要小于其击穿电压。

上述悬式绝缘子可以选择瓷绝缘子串、瓷合成绝缘子串、玻璃绝缘子串、玻璃合成绝缘子串、棒瓷绝缘子或合成绝缘子等等。以采用合成绝缘子、硅橡胶绝缘护套的试验装置做如下试验：

合成绝缘子为220kV大小伞结构(FXBW-220/160)的合成绝缘子（参考图1、图4、图5），其主要参数如表1所示。

表1

 

试验采用图3所示的6种长度不同的绝缘护套，绝缘护套采用硅橡胶材料制成，这些护套内径均为35mm (与现场LGJ-630/45导线匹配)，厚度均为6mm，长度分别为0.8m、1.2m、1.6m、2.0m、2.4m和2.8m。

按照传统跳线串试验方式和悬垂串试验方式进行，参照图4跳线串试验图片和图5悬垂串试验图片，在合成绝缘子高压端的输电导线上套设绝缘护套，在导线夹处设置导线夹用均压环，并于绝缘护套的两端部分别设置一个护套均压环，合成绝缘子自身均压环的设置等同传统方式。

试验结果见图6合成绝缘子污闪电压随护套长度的变化曲线,(a) 悬垂串, (b) 跳线串；和图7合成绝缘子污闪电压与盐密的对应关系曲线，(a) 悬垂串（2m长、6mm厚绝缘护套）, (b) 跳线串（2m长、6mm厚绝缘护套）。从图6、图7可看出，对于所采用的220kV合成绝缘子和6mm厚的绝缘护套，污闪电压先随着绝缘护套长度增加而增大，在绝缘护套长度为2m左右时污闪电压最高，而后由于绝缘护套发生击穿现象而导致其污闪电压降低，绝缘护套长度过短或过长都会导致污闪电压的下降。分析原因如下：1）加装绝缘护套后合成绝缘子的有效泄漏距离得到了增加，而且加装绝缘护套的长度越长有效泄漏距离增加的越大，污闪电压也越大；2）绝缘护套的击穿电压与其厚度成线性关系，对于6mm厚的绝缘护套，其击穿电压固定，绝缘护套太长导致护套承担的电压比例太大，升压过程中电压没有达到闪络电压时护套就已经发生了击穿。所以，绝缘护套的长度与其厚度、合成绝缘子参数相匹配才能获得最优的污闪特性。同时，对于所采用的220kV合成绝缘子，安装2m长、6mm厚硅橡胶绝缘护套能够有效提高其污闪电压，提高幅度大于10%；安装该参数硅橡胶绝缘护套后，合成绝缘子污闪电压与盐密的关系曲线与没有安装绝缘护套情况下的相一致，仍满足负幂指数的函数关系。

本装置2009年安装于输电线路现场实际运行，现场应用情况参照图8。图8示出了现场合成绝缘子高压端的输电导线安装了2 m长、6 mm厚硅橡胶绝缘护套，铁塔一侧B、C相安装了硅橡胶绝缘护套，同侧的A相和另一侧的A、B、C三相均未安装。从2009年11月至今，多次现场巡线发现运行效果良好。

从以上试验结果和现场运行情况得出如下结论：

1）悬式绝缘子高压端输电导线安装绝缘护套能够增大它的有效泄漏距离，进而改善其污闪特性；悬式绝缘子有效泄漏距离的增大量与绝缘护套的整体长度成正比，同时随着绝缘护套厚度的增加而减小。

2）绝缘护套的长度与厚度相互匹配，悬式绝缘子才能获得较大的有效泄漏距离和较优的污闪特性。对于200kV合成绝缘子当使用的绝缘护套材料为硅橡胶时，该绝缘护套的长度为1.5-2.5m，厚度为6-10mm。优选，绝缘护套的长度为1.8-2.2m，厚度为6-8mm。

3）悬式绝缘子高压端的输电导线安装绝缘护套后，污闪电压与等值盐密仍满足负幂指数函数的关系。

Claims (10)

1.一种提高悬式绝缘子污闪性能的方法，其特征在于包括如下步骤：

在悬式绝缘子高压端的输电导线上套设绝缘护套，在导线夹处设置导线夹用均压环，并于绝缘护套的两端部分别设置一个护套均压环，以改善电场畸变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述绝缘护套是硅橡胶绝缘护套。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述悬式绝缘子是瓷绝缘子串、瓷合成绝缘子串、玻璃绝缘子串、玻璃合成绝缘子串、棒瓷绝缘子或合成绝缘子。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：对于200kV合成绝缘子当采用硅橡胶绝缘护套时，硅橡胶绝缘护套的长度为1.5-2.5m，厚度为6-10mm。

5.一种提高悬式绝缘子污闪性能的装置，其特征在于包括：悬式绝缘子；绝缘护套，该绝缘护套套设于该悬式绝缘子高压端的输电导线上；设置于该绝缘护套两端部的两个护套均压环；以及，设置于导线夹处的导线夹用均压环。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述绝缘护套是硅橡胶绝缘护套；所述悬式绝缘子是瓷绝缘子串、瓷合成绝缘子串、玻璃绝缘子串、玻璃合成绝缘子串、棒瓷绝缘子或合成绝缘子。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述悬式绝缘子是200kV合成绝缘子;所述绝缘护套是硅橡胶绝缘护套, 该硅橡胶绝缘护套的长度为1.5-2.5m，厚度为6-10mm。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述硅橡胶绝缘护套的长度为1.8-2.2m，厚度为6-8mm。

9.配备绝缘护套的悬式绝缘子，其特征在于包括：悬式绝缘子和绝缘护套，该绝缘护套套设于该悬式绝缘子高压端的输电导线上。

10.根据权利要求9所述的悬式绝缘子，其特征在于：所述绝缘护套是硅橡胶绝缘护套；所述悬式绝缘子是瓷绝缘子串、瓷合成绝缘子串、玻璃绝缘子串、玻璃合成绝缘子串、棒瓷绝缘子或合成绝缘子等。