瓷復合絕緣子在高壓輸電線路中的應用

瓷復合絕緣子在高壓輸電線路中的應用摘要：絕緣子是架空輸電線路主要構件之一,主要功能是在各種荷載和一定過電壓作用下能支撐導線，并將帶電部分與大地絕緣。隨著高壓架空輸電線路的大規(guī)模建設,對絕緣子的需求量越來越大，要求也越來越高。絕緣子性能達不到要求、老化或損壞極易造成架空線路運行中出現(xiàn)閃絡、掉線、爆炸、漏電等事故。目前，我國大多數(shù)地區(qū)在輸電線路上使用了瓷復合絕緣子，從而得出瓷復合絕緣子之所以受到廣泛用途。關鍵詞：瓷復合絕緣子；高壓輸電；輸電線路；應用當前，我國電網(wǎng)建設呈現(xiàn)出高壓、特高壓直流輸電建設趨勢。與普通輸電線路相比，高壓、特高壓直流輸電線路建設具有內(nèi)容復雜、危險性高、距離遠等特點，要求必須做好線路的保護工作。很多地區(qū)在輸電線路上已經(jīng)采用了瓷復合絕緣子，而減少了傳統(tǒng)的瓷、玻璃或者復合絕緣子的應用。瓷復合絕緣子綜合了盤型玻璃、瓷絕緣子以及復合絕緣子等絕緣子的優(yōu)點。瓷復合絕緣子不管是在機械強度還是在防污性能上都有很大的改進。該產(chǎn)品被研制出來以后，大大改善了我國防污閃工作的正常進行，對我國整個電力發(fā)展來說都具有重要的意義。一、 瓷復合絕緣子的優(yōu)點瓷復合絕緣子近年在輸電線路中已廣泛使用，同時在污染嚴重的一些焦炭、水泥、鋼鐵廠也有使用，設備可靠性和抗污閃能力得到了檢驗。而目前發(fā)電廠尚未有瓷復合絕緣子的使用運行經(jīng)驗。瓷復合絕緣子汲取了瓷、玻璃絕緣子和硅橡膠絕緣子的優(yōu)點，端部連接金具與瓷芯盤牢固膠裝結構，保持了原瓷絕緣子的穩(wěn)定可靠的機械拉伸強度。在瓷芯盤表面注射模壓成型硅橡膠復合傘裙，又使其具備了憎水性好、抗老化性能好、耐電蝕能力強、防污閃、質(zhì)量輕等一系列優(yōu)于瓷、玻璃絕緣子的特點，解決了高壓線路中耐張絕緣子串不能使用復合絕緣子的現(xiàn)狀。該產(chǎn)品端部連接金具與相同規(guī)格的盤形懸式瓷、玻璃絕緣子一致，可以互換。對于玻璃絕緣子和瓷質(zhì)來講，其在使用當中有一個非常嚴重的缺陷，假如碰到了外力的沖擊或者是特定的情況，使絕緣子出現(xiàn)了"零值〃的時候，就會出現(xiàn)破損的情況。而瓷復合絕緣子，因為運用包裹的材料是硅橡膠復合的外套，所以可以抵抗一定的沖擊，這樣在空冷島下使用瓷復合絕緣子還減少了上方空冷島異物掉落砸傷絕緣子的風險。二、 輸電線路對絕緣子技術要求根據(jù)絕緣子的功能和使用條件,絕緣子要滿足機械荷載及電氣強度的要求，絕緣子的電氣性能是指在一定的過電壓工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓下不被擊穿，確保輸電線路的安全運行。因此，對絕緣子提出了絕緣強度和電氣性能的要求。絕緣強度是指絕緣結構和絕緣材料在電場作用下不被擊穿的承受能力。1、工頻電壓。工頻電壓是電力系統(tǒng)正常運行時導線對地的最高電壓。如果輸電線路的外絕緣設計決定于操作過電壓或雷電過電壓，即使潮濕狀況下的清潔絕緣子也能承受2倍以上工頻電壓。我們關心的是在潮濕天氣如露、霧、毛毛雨污穢絕緣子在工頻電壓下的電氣絕緣強度。在工頻電壓下的電氣絕緣強度往往用絕緣子的泄漏距離或泄漏比距表征。在工頻電壓下絕緣子首先應滿足一定的泄漏距離或泄漏比距的要求。絕緣子的泄漏距離是指在正常工作電壓下在導電部分之間沿絕緣體表面的最短距離。在交流線路中，絕緣子串的電壓分布是否均勻取決于絕緣子串的主電容，具有較大主電容的絕緣子有利于降低導線側和接地側附近絕緣子電壓,降低無線電干擾及電暈損耗，同時提高絕緣子成串散落電壓，延長絕緣子使用壽命。電力科學研究院高壓研究所曾對瓷質(zhì)和玻璃絕緣子的主電容和分布電壓進行測試,證明玻璃絕緣子的主電容和分布電壓均大于瓷質(zhì)絕緣子。成串的玻璃絕緣子電壓分布比較均勻，因此，玻璃絕緣子比瓷質(zhì)絕緣子更具有優(yōu)越性。直流輸電線路的電壓分布取決于絕緣子的電阻值，因此，作為電介質(zhì)材料的瓷和玻璃的配方中應提高其電阻值，以滿足直流輸電的要求。2、 操作過電壓。操作過電壓是由于設備操作等原因引起持續(xù)時間很短的過電壓。通常合閘后0.1min內(nèi)出現(xiàn)的電壓升高叫作操作過電壓。330kV以下線路用工頻耐受電壓或干濕閃絡電壓表示;超高壓系統(tǒng)用干、濕沖擊耐受電壓或干、濕操作沖擊閃絡電壓來表示。在操作過電壓下絕緣子因淋水使耐壓水平降低,因此在操作過電壓時淋水時的電壓應特別注意。3、 雷電過電壓。雷電過電壓是由雷擊引起的過電壓。發(fā)生雷電過電壓時污穢淋水對絕緣子沒有影響，因此，干燥時電壓特性受到重視。雷電過電壓作用下的電氣性能用雷電沖擊耐受電壓或閃絡電壓表示。為保證可擊穿型絕緣子在運行中遭受各種過電壓時不擊穿,必須使絕緣子的泄漏距離、1min工頻耐受電壓、干濕耐受電壓或干濕閃絡電壓及沖擊閃絡電壓均應滿足在相應過電壓作用下的電氣性能要求。三、瓷復合絕緣子在特高壓輸電線路中的應用1、 特高壓輸電線路發(fā)展狀態(tài)。士800kv特高壓直流輸電工程的建成運行標志著我國現(xiàn)代電網(wǎng)建設的高壓、特高壓方向已顯現(xiàn)出來。特高壓輸電線路的建設在擴大電網(wǎng)運營規(guī)模、提高電網(wǎng)輸電能力，滿足社會用電需求中發(fā)揮了極其巨大的作用，但其在各個方面都提出了比普通線路更高的要求，包括外線路絕緣水平、電力工程技術，線路保護措等。若特高壓輸電線路外絕緣水平不高，保護措施不到位，勢必會增加線路污閃、過電壓、擊穿等故障可能性。因而將瓷復合絕緣子應用到特高壓輸電線路中是非常必要的，也是現(xiàn)代各種電壓等級電網(wǎng)建設的必要環(huán)節(jié)之一。2、 瓷復合絕緣子在特高壓輸電線路中的應用前景。瓷復合絕緣子在特高壓輸電線路中的應用，事實上目前已有一些實際應用案例，如±500kv高壓輸電線路、±800kv特高壓直流輸電工程等。實踐應用表明，瓷復合絕緣子在特高壓直流輸電線路中的應用，可以有效減少線路污閃等故障的發(fā)生，提高線路運行穩(wěn)定性，減少維護成本投入，增加電網(wǎng)運行經(jīng)濟效益。與瓷絕緣子、玻璃絕緣子相比，復合絕緣子是高壓、特高壓輸電線路推薦使用的絕緣子，無論是從經(jīng)濟角度還是技術層面考慮，瓷復合絕緣子都表現(xiàn)出相對明顯的優(yōu)勢。對1000kv特高壓輸電線路，采用串長10m以下的瓷復合絕緣子，尤其是耐張串上必須要安裝瓷復合絕緣子，試驗實踐效果表明其可以有效降低鐵塔載荷，有效遏制線路污閃現(xiàn)象的發(fā)生。即瓷復合絕緣子在特高壓輸電線路中的應用可以有效緩解由瓷絕緣子、玻璃絕緣子所帶來的成本高、維護要求高和污閃故障率高問題。有關專家認為，未來特高壓輸電線路將有可能全部采用復合絕緣子，反映出了瓷復合絕緣子在特高壓輸電線路、在未來輸電線路中的良好應用前景和廣闊的發(fā)展空間。綜上，瓷復合絕緣子在我國使用現(xiàn)狀充分體現(xiàn)出了瓷復合絕緣子在電網(wǎng)建設運行中的重要作用與地位。而特高壓輸電線路導線截面大、桿塔外負荷使用條件高等特點既體現(xiàn)出了瓷復合絕緣子應用的必要性與巨大應用前景，同時也對瓷復合絕緣子提出了較高要求。重污穢地區(qū)、高海拔地區(qū)、雷害頻發(fā)等特殊地區(qū)對絕緣子有更高的技術的要求,出廠前要對其進行嚴格的外表檢查、型式試驗和批量抽檢，出廠后要根據(jù)需要做一些必要的試驗。因此，瓷復合絕緣子性能及其應用還需繼續(xù)不斷的優(yōu)化。參考文獻：李尹毅，肖登明.高壓輸電線路絕緣子新材料和新結構的發(fā)展[C].中國電機工程學會論文集,2