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    输电线路绝缘子串上的电压分布规律_输电线路绝缘子优化使用和专项管理

    来源:六七范文网 时间:2019-05-13 04:54:36 点击:

      【摘 要】绝缘子是输电线路重要组成设备,它主要起着输电线路的电气绝缘和机械支撑力。输电线路上主要使用着三种绝缘子, 三种绝缘子间的合理搭配、差异化使用及最优化配置是降低线路绝缘子闪络、线路跳闸,保证输电线路安全运行的重要因素。 作为输电线路的重要组成设备,对绝缘子的纵向管理(即专项管理)可以实现绝缘子的精细化管理、科学化管理,实现绝缘 子运行管理最优化。
      【关键词】输电线路;特殊区域;瓷质绝缘子;玻璃钢绝缘子;复合绝缘子
      引言
      目前,输电线路上使用的绝缘子主要有三种,分别是瓷绝缘子、玻璃绝缘子、复合绝缘子。这三种绝缘子的材料、结构、工艺均有差异,均有各自的优势,但大多运行人员只了解三种绝缘子的大概特性,即复合绝缘子用在重污区,玻璃绝缘子自爆等特点。殊不知,三种绝缘子的使用选型需综合考虑各种因素,再结合各种绝缘子特性有针对性、选择性的使用。另外,作为运行管理人员,更需对绝缘子作一个专项的管理。目前,随着电网快速发展,绝缘子应用的范围越来越大。现在我们面临的问题是输电线路用绝缘子在什么区段应该使用哪种类型,怎么用、用量多少。通过分析比较来指导线路用绝缘子的选型工作。
      1.输电线路绝缘子运行现状及存在问题
      1.1绝缘子运行现状
      绝缘子是输电线路重要的组成部分。目前,输电线路采用 的绝缘子主要有三种,分别是瓷绝缘子、玻璃钢绝缘子、复合绝缘子。220kV 以上线路及新建 110kV 线路, 大多数采用的玻璃钢绝缘子,在重污秽区部分使用复合绝缘子。而多数 110kV 老线路运行的是瓷质绝缘子。 目前,供电局正逐步将老旧瓷绝缘子更换为玻璃钢绝缘子。
      1.2绝缘子运行管理中存在的问题
      红河州作业工业地区,污秽比较严重,污秽是影响线路安全运行是一个重要因素。另外,红河地区90%以上线路位于大山上,夏季雷雨影响输电线路安全运行。绝缘子作为防雷防污的主要设备显得重要。由于复合绝缘子的特殊性,运行人员比较重视复合绝缘子的管理和统计,而对另外两种绝缘子则忽于管理。运行人员对三种绝缘子只是感性认识,认为污区用复合绝缘子,其余用玻璃钢绝缘子,认识单一会造成选用的绝缘子在运行中不能达到最优效果,根据特殊区段从技术上未能充分利用每种绝缘子的特殊技术优势。
      2.输电线路绝缘子选型分析
      2.1各种绝缘子型号及其技术优势
      2.1.1 瓷绝缘子 缺点:会产生零值、低值,运行维护需要每两年测零一次,工作量大。
      2.1.2 玻璃钢绝缘子
      优点:绝缘子零值、低值时,会自爆,由于结构和材料的特殊性, 玻璃钢绝缘子不会发生掉串,巡视人员不需要登杆就能看到有缺陷的玻璃钢绝缘子。缺点:自爆后玻璃颗 粒落到地面。
      2.1.3 复合绝缘子
      复合绝缘子是由两种以上的有机材料组成的复合结构绝缘子。优 点:复合绝缘子众多优点中最主要的是外绝缘子表面的防污性能,它可以有效的防止输电线路污闪跳闸事 故。复合绝缘子外绝缘材质以硅橡胶为基材,其表面防污性能取决于硅橡胶材料特有的曾水性和曾水迁移 性。缺点:老化快,运行寿面短,对运行管理水平要求较高。
      2.2 输电线路对绝缘子的要求
      2.2.1 输电线路对绝缘子的技术要求
      使用在输电线路中的绝缘子,主要功能是考虑在各种大气荷载和一定过电压作用下能支撑导线,并与 带电部分与大地绝缘。保证绝缘子既要满足机械荷载、又要满足电气强度,同时又要在大气及污秽作用下 满足抗腐蚀、抗冷热、抗疲劳和抗劣化的要求。
      2.2.2 特殊区段对绝缘子的特殊要求
      2.2.2.1 雷击区。主要考虑绝缘子的防雷性能、电气性能,主要考虑绝缘子的雷电冲击耐受电压峰值, 抗雷击能力。
      2.2.2.2 重污区。污秽区分为五级:0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级,最严重的是Ⅳ级。 不同级别的污区要求绝缘子的爬距不同。同时,有的污区比较干燥,有的污区比较潮湿,甚至有的污区也是雷击区。 因此,在绝缘子选型时,考虑绝缘子的电气性能,综合考虑特殊区域情况,结合绝缘子的特性和优势,有的放矢的绝缘子选型。重污区要求绝缘子有很好的防污性能,考虑绝缘子的爬距。
      2.2.2.3 重要跨越区。重要交叉跨越区主要考虑区段内绝缘子不能发生掉串事故。因此,主要从绝缘子 的机械性能上考虑。
      2.2.2.4 鸟害区。在鸟害区,大鸟会啄食绝缘子的伞裙,损坏绝缘子;大鸟在杆塔上拉粪会短接绝缘子 距离造成绝缘子闪络,建议不宜使用复合绝缘子。
      2.2.2.5 高山区域或难以到达的区域。考虑使用玻璃钢绝缘子,主要原因有下:一是自爆的特性,方便巡视和缺陷管理,免于繁忙的测零,减轻人员的劳动强度;二是高山区域的杆塔易遭雷击,使用玻璃钢绝缘子降低绝缘子被击穿而掉串的概率,保证了线路的安全运行, 某种程度上减轻了检修的次数和劳动强度。
      2.3 绝缘子选型分析和优化使用
      2.3.1 复合绝缘子使用分析。根据复合绝缘子良好的防污性能,一般使用在重污区,且需配置均压环,许多规程所要求的“110kV 及以下电压等级复合绝缘子仅可在 高压端安装一个均压环,220kV 及以上电压等级在高压端和接地端各安装一个均压环”。其实,忽略了均压 环的真正作用是保护绝缘子硅橡胶表面和金具端部。若只在高压端安装均压环,显然不能将电弧由绝缘子表面引开,也不能保护低压端部。这样,既起不到保护作用,又减少了干弧距离,降低了耐雷水平。因此,110kV 及以上线路使用复合绝缘子时,建议两端都安装均压环,特别是多雷区。因此,只要是复合绝缘子,须在两端安装均压 环,对于雷击频繁区,应考虑适当加长绝缘子的结构长度。
      2.3.2 玻璃钢绝缘子使用分析。玻璃钢绝缘子有以下特点:一是“自爆”。玻璃钢绝缘子出现零值会自爆,称为“零值自爆”。利用这特点, 可以免去测零工作。二是玻璃钢绝缘子不易发生铁帽的炸裂。因而就不易因铁帽炸裂而引起的掉线事故。根据历次绝缘子事故统计,绝缘子掉串大多数是发生在瓷质绝缘子上。   因此,出现零值后玻璃钢绝缘子的自爆成了防止铁帽炸裂的保护屏。据统计,在雷击或 频污闪时发生铁帽炸裂而引发掉串事故的几乎都是瓷绝缘子,而玻璃钢绝缘子却很少,还没有听到这种 情况。
      2.3.3 瓷绝缘子使用分析。瓷质绝缘子在运行后会随着时间的增长绝缘性能下降或散失机械支撑能力,从 而零值或低值绝缘子不断产生,这种成为绝缘子的老化或劣化。瓷质绝缘子使用最大的弱点就是发生掉串 事故,但其不会自爆的特点可用在变电站。综合特殊区域和绝缘子特性考虑,绝缘子选型原则如下:
      2.3.3.1 针对重污区、选择绝缘子时还要参考气候,如果该地区比较潮湿,则建议使用复合绝缘子,并且两端配置均压环,充分利用了复合绝缘子的曾水性及防污性能(如:FXBW4—110/100)。
      2.3.3.2 针对重污区、选择绝缘子时还要参考气候,如果该地区比较干燥、雷击频繁或落雷密度 大,则首先针对防污不宜使用瓷绝缘子,然后针对防雷排除复合绝缘子。综合考虑,宜使用防污型玻璃钢绝缘子。
      2.3.3.3 针对鸟害频繁区,考虑到复合绝缘子对鸟类具有吸引力和鸟类喜欢啄食合成绝缘子伞裙
      。因此,对位于鸟害区域杆塔绝缘子选择,建议绝缘子不采用复合绝缘子,首选玻璃钢绝缘子。
      2.3.3.4 污秽严重、气候潮湿、雷暴日少、落雷密度小,无鸟害威胁的线路特殊区段,建议宜使 用复合绝缘子,并且绝缘子两端配置均压环。
      2.3.3.5 均压环配置原则。安装复合绝缘子时,每只复合绝缘子的高压端和低压端均需安装两只均压环。
      2.3.3.6 变电站构架出线绝缘子、变电站支柱绝缘子,建议使用瓷质绝缘子:
      2.3.3.7 对于重要跨越区,即跨越高等级公路、铁路或 110kV 电力线路等重要跨越物时,选择绝缘子时 、主要考虑绝缘子的掉串问题,主要考虑“绝缘子不易发生钢帽炸裂”这一特点。因此,为防止雷击或闪络 导致的绝缘子掉串,首先排除瓷质绝缘子,建议最优考虑使用玻璃钢绝缘子(并且是双串双挂点)。
      3.输电线路绝缘子专项管理
      3.1 绝缘子专项管理的必要性
      3.1.1 输电线路上运行的绝缘子有瓷质绝缘子、玻璃钢绝缘子和复合绝缘子三种。三种绝缘子有不同的特
      性,包括使用年限、防雷性能、防污性能。当然,三种绝缘子各有缺点, 使得运行人员为弥补这些绝缘子的缺点而增加运行检测工作,增加了运行管理成本,另 一方面使得各种绝缘子不能最优化使用。再次,由于绝缘子作为线路重要部分,对不 同特殊区域的绝缘子运行有着重要意义。目前,供电局的线路管理均是以线路为单元管理一条线路的整体概况;而对单项设备—绝 缘子的纵向管理,我们管理的是某种设备,达到专业技术管理的效果。因此,特别提出绝缘子 专项管理的必要性。
      3.1.2 复合绝缘子虽然具有很好的防污性能,但其运行年限比较短,一般为 15—20 年,老化较快。因 此,对复合绝缘子的“特殊照顾”专项管理就非常必要,对于批量使用的复合绝缘子运行 N 年以后,更换的工作量就相当大。因此,复合绝缘子的专项管理非常有必要。
      3.2 绝缘子专项管理思路
      3.2.1 分类管理。输电线路绝缘子总体分三类特别管理:瓷绝缘子专项管理、玻璃钢绝缘 子管理和复合绝缘子管理。以每种绝缘子为项目,统计出每一种绝缘子在各条线路中的使用情况,包括绝 缘子使用的杆塔、数量、运行年限、故障统计等数据。
      3.2.2 特殊区段管理。将各种绝缘子分类管理后,首先,划分线路绝缘子所处的特殊 区段,统计出每基杆塔绝缘子所处的特殊区段,是雷击区、污秽区还是重要跨越区。其次, 对照每种绝缘子在某种特殊区段中的使用情况,分析绝缘子使用的合理性、科学性和差异性。为满足特殊区域对绝缘子的使用 要求,就要对不满足条件的绝缘子作相应技术或反措改造。通过对绝缘子的专项管理,找出绝缘子运行中 存在的本质问题,并提出技术改造措施,最终达到提高线路绝缘子运行管理水平,确保线路设备安全运行。
      4.结论
      输电线路绝缘子的使用应根据雷击区、污区、鸟害区、重要跨越等特殊区域,再充分考虑绝缘子特性,
      综合考虑绝缘子在特殊区域下使用的优势及劣势,本着便 于运行管理和线路安全运行的思想,将绝缘子的使用选型分析做到精细化、差异化和科学化,使输电 线路绝缘子运行最优化、效果明显化的目的。经过差异化选型后,运行部门对绝缘子作专项 管理,对绝缘子分类管理,将每种绝缘子的管理做到精细化,包括绝缘子的具体型号、安装时间、 厂家、技术参数、运行状态和绝缘子的故障分析等,通过绝缘子的专项管理和精细化管理,提高绝缘子的 优化运行,以保证线路设备整体的安全运行。
      参考文献:
      [1]《输电线路用复合绝缘子运行技术及实例分析》,中国电力出版社,阎东,卢明,张柯,吕中宾编写.
      [2]《输电线路绝缘子运行技术手册》中国电力出版社,浙江省电力公司编写.
      作者简介:
      杨金波,男,1981 年生,2005 年毕业于昆明理工大学电气工程及其自动化专业,工学学士学位,助理工程师。2005 年 11 月至今在红河供电局输电管理所工作