分析运行中的输电线路绝缘子种类串保护哪几种老化,及对绝缘子的影响

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-24 06:01 标签： 输电线路绝缘子

 湖北中试高测电气控股有限公司為您解答：绝缘子串电压分布规律分析

在工作电压作用下绝缘子串的电压分布是一个重要问题，通常可用其等值电路来研究这个问题

峩们知道，每一个绝缘子就相当于一个电容器因此一个绝缘子串就相当于由许多电容器组成的链形回路。因为绝缘子的体积电阻和表面電阻叫正常情况下（50Hz）的容抗大得多所以一般将他堪称串联的电容回路。虽然每个绝缘子的电容量相等但组成绝缘子串后，每一片绝緣子分担的电压并不相同这主要是由于每个绝缘子的金属部分与杆塔（地）间与导线间均存大杂散电容（寄生电容）所造成的。

首先来說明绝缘子串中各个金属部分与杆塔之间杂散电容的影响

右图中：1－完好绝缘子串；2－#10绝缘子(0MΩ)；3－#4绝缘子(60MΩ

设绝缘子本身的电容为C，器金属部分对杆塔的电容为Cz如图（a）所示。由于存在这种电容当有电位差时，就有一个电流经Cz的电流分别要流经电容C这样，愈靠近導线的电容C所流经的电流就愈大由于歌剧院子电容大致相等，则他们的电压降也就较大若只考虑绝缘子对地电容的影响，则绝缘子串嘚电压分布如下图中的曲线1所示

其次来说明绝缘子串与导线间的杂散电容的影响。

设绝缘子金属部分对导线的电容为Cd其等值电路如图（b）所示。由于每个电容Cd两端均有电位差因此就有电容电流经过，而且都必须经电容C到地构成回路这样就使离导线愈远的绝缘子所流過的电流愈多，因此电压降就愈大绝缘子串的电压分布如下图中的曲线2所示。

由于绝缘子金属部分对导线的电容Cd比其对地电容Cz小因而鋶过的电流也小，所以产生的压降就相对比较小

实际的绝缘子串各个绝缘子上的电压分布应考虑两电容的同时作用，也就是说沿绝缘孓串的电压分布应该由考虑Cz与Cd所得到的电压分布相叠加．如下图中的曲线3所示。由图可见离开导体侧时绝缘子两端压降逐渐下降，当绝緣子电压降又升高实测结果完全证明了这一点(如下图)。

研究表明绝缘子串愈长，电压分布愈不均匀愈容易导致某些部位的绝缘损坏，所以测量其电压分布就更有意义

耐张绝缘子串是架设输电线路过程中的重要元件主要包括陶瓷耐张绝缘子串和复合耐张绝缘子串两种，它能够很好地起到将带电的导线与地面有效隔离开来并使得各電线保持自身的位置。在输电线路的运行维护工作中由于受到各种因素的影响, 绝缘子的损坏不可避免。

架设输电线路过程中的重要元件

耐张绝缘子串是架设输电线路过程中的重要元件主要包括陶瓷耐张绝缘子串和复合耐张绝缘子串两种，它能够很好地起到将带电的导线與地面有效隔离开来并使得各电线保持自身的位置。在输电线路的运行维护工作中由于受到各种因素的影响, 绝缘子的损坏不可避免。

茬输电线路的运行过程中绝缘子长期承受着电流的高压和

环境的变化的影响，其使用的瓷绝缘子为内胶装结构其内部的铁帽、瓷件、膠装粘合水泥的膨胀系数不同，导致绝缘子的绝缘性随着运行时间的推移而逐渐降低甚至出现绝缘能力丧失的情况。绝缘子绝缘能力下降绝缘子老化、破损，严重威胁着输电线路的运行安全220千伏及以下线路，绝缘子串和输电线之间的距离并不大因此，可以使用间接帶电监测绝缘子的方法但是，在750千伏输电线路中高电压情况下，使用间接带电监测方法并不适合所以，必须要对750千伏耐张绝缘子串監测需要进行相关的技术研究

750千伏带电监测耐张绝缘子串的工作原理为将高压线路上绝缘子串视为夹在两个金属电极之间的连续绝缘体，理论条件下监测到的电压分布曲线是根据电磁场理论计算的电厂强度按照绝缘子轴向的变化曲线，并在一般条件下呈光滑的“U”连续曲线当绝缘子的导通性存在问题时，在曲线上就会表现为该处曲线发生变化绝缘子发生故障时会使某处曲线产生下凹，最终绝缘子会損坏

750 千伏带点监测耐张绝缘子串的方法主要是通过对各绝缘子电压的测量得到绝缘子电压的分布曲线，并与理论计算的绝缘子电压分布圖曲线进行比较由于绝缘子的主要性能的优劣是通过其电阻值的下降表现出来的，因此抓住其本质为电阻值的下降，再经过对实际测量的电压分布曲线与理论曲线的比较分析就可以得出绝缘子的好坏及其出现问题的位置，这种直接测量的方式是比较常用的一种绝缘子電压监测方式

直接测量绝缘子串每个绝缘子的电压，并经过对比实际电压测量曲线与理论曲线分布图得出绝缘子好坏及位置的方法存在┅定的缺陷主要在于绝缘子投入正常运营之后由于各种原因会导致绝缘子串的实际电压分布和理论分布存在一定的偏差，有些条件下偏差的范围较大分析过程十分复杂，无法获取较为精确的结果

1.750千伏耐张绝缘子串监测操作装置的研究内容

输电线路中耐张绝缘子串的监測采用活化间隙法进行监测，这种监测方法存在着测量准确度差的问题并且，由于750千伏耐张塔绝缘子片数量多工作人员进行监测的时間长、使用的监测工具较为笨重，费时费力操作装置的操作性不强成为了带电作业开展难度大的重要原因，为了改善这种情况需要合悝设计操作装置，明确规范其适用范围抓住重点解决的问题和改进方向，进而达到解决塔上监测读数困难、操作复杂、工具笨重、作业囚员劳动强度大、危险性高等问题

耐张绝缘子串带电监测的主要工作原理就是通过在机械机构部分沿着绝缘子轴线方向步进，到达绝缘孓测量的最佳规定位置时停止将两只监测臂伸入绝缘子上下的连接钢帽位置，在弹簧的作用下贴紧钢帽进而通过监测臂上的高压作用於绝缘子，产生电流得到绝缘子的电阻值。

电阻值的下降变化是由于绝缘子性能优劣表现出来的因此，从电性能来说其性能变化的夲质是电阻值的下降，因此绝缘子的电阻值是衡量绝缘子性能优劣的根本指标。

3.监测装置的主要构成

监测装置系统主要包括机械装置部汾、电路控制部分和软件系统三个部分

控制电路部分的设计主要是通过后台计算机和现场控制器结合，由现场控制器的直流供电路、整鋶电路等进行数据的采集、信号的采样等工作流程结构主要是：高压产生电路-信号采样电路-信号调理电路-模数转换电路-智能单元CPU，通过顯示驱动电路与显示器、数字量输出锁存与驱动电路等执行器器件最终驱动电路

绝缘子绝缘能力下降，严重威胁着输电线路的运行安全耐张绝缘子串监测装置的系统软件是通过记录每次测量电阻值，将其汇总并由专业的技术人员对其进行测试的每次电阻变化程度进行汾析比对。经过系统软件对测量结果的比对和分析显示出绝缘子的优劣程度变化及是否需要进行更换，最后汇总并建立主要的杆塔的两楿绝缘子的数据库系统对相关的绝缘子电阻、电流数据和劣化程度分析进行备份，便于专业的技术人员对数据观察

系统软件的应用主偠是为了进行绝缘子电阻和其他的数据汇总和分析，由技术人员的分析找到线路上绝缘子劣化的普遍原因，并针对其劣化的一般性原因進行相应的对策研究延缓绝缘子劣化的速度和绝缘性能的降低速度，保证电路系统能够安全、正常运行

耐张绝缘子串是当前输电线路架設过程中常用的产品是架设输电线路过程中的重要元件，在输电线路的运行过程中绝缘子长期承受着电流的高压和自然环境的变化的影响，绝缘子绝缘能力下降绝缘子老化、破损，严重威胁着输电线路的运行安全750千伏耐张绝缘子串的塔上监测存在着读数困难、装置操作不灵活等问题，需要相关的人员针对这些问题应用新技术、新材料、改进监测的工具，解决耐张绝缘子串的监测操作困难的问题進而保障输电线路的架设安全和线路的正常使用

  • 1. 刘新平, 孙鑫茂. 高压输电线路用耐张绝缘子串的带电更换装置:, CN Y[P].
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然而绝缘子种类有很多，在市場机制和时间长河的双重检验下有的类别销声匿迹，有的类别突飞猛进本文将对不同种的绝缘子进行技术对比分析，借以把脉绝缘子未来发展动向

　　近些年来，随着城网建设与改造、西电东送及特高压联网等国家电力行业重大项目工程的落地绝缘子产业得到进一步的壮大和发展。然而绝缘子种类有很多，在市场机制和时间长河的双重检验下有的类别销声匿迹，有的类别突飞猛进本文将对不哃种的绝缘子进行技术对比分析，借以把脉绝缘子未来发展动向

　　按照目前市场主流的划分方法，绝缘子可以分为瓷绝缘子、玻璃绝緣子和复合绝缘子如表1所示。

　　表1 三类绝缘子性能比较

　　(来源：资料整理)

　　瓷绝缘子机械强度低较笨重

　　瓷绝缘子的发展始于仩世纪80年代早于玻璃绝缘子，其为无机材料制成相对应的制造工艺和技术已经相对成熟。它具有良好的绝缘性能、电气性能和力学稳萣性抗气候变化、耐热、耐腐蚀，而且组装灵活在变电站高压外绝缘占据主流地位。但瓷绝缘子也有通过技术手段无法解决本身材料特性的缺点例如盘式瓷绝缘子采用水泥将物理化学性能各异的瓷件与金属件组装而成，可击穿在承受电场、机械负荷和风雪雨雾等气候变化作用时，会逐渐劣化机械强度低，劣化绝缘子由于雷击或者污闪等原因会发生绝缘子头部瞬间发热爆炸，造成导线落地的重大倳故当然，瓷绝缘子的抗震性、耐污闪和耐冰闪性能较差陶瓷本身较为笨重，对变电站载荷承重要求较高另外，在瓷绝缘子制造过程中要使用稀缺矿产资源生产工艺的缺陷较多，产品均一性差能耗高，回收利用率低

　　玻璃绝缘子原料的均一性和稳定性较好

　　玻璃绝缘子的机电性能、抗拉强度、耐电击穿性能、耐电弧烧伤、耐振动疲劳、耐冷热冲击性都好于瓷绝缘子，玻璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力不需要对其进行绝缘测试。与绝缘子刚好相反它的自爆率在前三年较高。

　　玻璃绝缘子表层不易发生裂缝機械强度高。在运行期间电气强度一般保持不变老化过程比瓷绝缘子缓慢。玻璃绝缘子的报废主要原因是自毁坏通常在第一年内发生，而瓷绝缘子通常是运行几年后才开始发现钢化玻璃绝缘子的损坏都会造成绝缘子的破坏，在巡线的过程中很容易发现因此可以取消運行过程中带电定期预防性试验。

　　另外制造玻璃绝缘子原料的均一性和稳定性比瓷质的更好，这为工艺上实现玻璃绝缘子的电气特性和机械性能提供了良好的基础玻璃是透明的，在外部检验时跟容易发现小裂纹以及内部缺陷可以做到防患于未然。钢化玻璃的机电性能比陶瓷要高所以制造同类型的绝缘子，尺寸和重量要比瓷绝缘子小

　　复合绝缘子抗污性能最好

　　复合绝缘子的电气性能优越、力学性能高，有效提高了安全运行的可靠性;耐污性能好抗污性能好，抗污闪能力强 其湿耐受电压和污秽耐受电压为相同爬距瓷质绝緣子的2~2.5倍， 且不需清扫能在重污秽的去安全运行;体积小、重量轻且结构轻巧，便于运输和安装 节约门型构架钢材用量。硅橡胶伞裙具囿良好憎水性能其整体结构保证了内绝缘不受潮，不需进行预防性绝缘监测试验不需清扫，减少了日常维护工作量密封性能好，耐電蚀能力强伞裙材料耐漏电起痕达TMA4.5级水平，具有良好的耐老化、耐腐蚀及耐低温性能适用地区广泛。具有很强的抗冲击性和防震性能其良好的防脆性和抗蠕变性，不易破碎、抗弯曲且抗扭强度高可承受内部压强，防爆力强可与瓷质绝缘子、玻璃绝缘子互换作用。

　　目前市场的绝缘子可以分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子三大类，综合各种性能及工艺对比瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、电气性能和力学稳定性，抗气候变化、耐热、耐腐蚀而且组装灵活，在变电站高压外绝缘占据主流地位但生产工艺的缺陷较多，产品均一性差机械强度低，较笨重抗震性、耐污闪和耐冰闪性能较差。制造玻璃绝缘子原料的均一性和稳定性较好容易发现内部缺陷，具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力复合绝缘子的电气性能优越、力学性能高，有效提高了安全运行的可靠性耐污性能好，抗污性能恏抗污闪能力强。总之复合绝缘子发展前景广阔,

为技术转化提供精准对接

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