2002－04－10T05：48，濮陽市振興站110 kVⅡ振清線Ⅰ開關(guān)零序保護(hù)動(dòng)作跳閘重合成功，后經(jīng)仔細(xì)登桿檢查，確認(rèn)是在3號(hào)直線塔的B相絕緣子，因鳥糞引起閃絡(luò)所至，現(xiàn)場(chǎng)的鐵塔、絕緣子及地面上都發(fā)現(xiàn)了新鮮的鳥糞，絕緣子上有不太明顯的放電痕跡。Ⅱ振清線是2001年9月投運(yùn)的新線路，全部使用了合成絕緣子，型號(hào)為FXBW₂－110/70。這次事故再次暴露了合成絕緣子結(jié)構(gòu)上的缺陷，應(yīng)該引起供電部門足夠的重視。

合成絕緣子又稱硅橡膠絕緣子，能夠被廣泛推廣使用的主要原因是其具有良好的憎水性能、耐污閃和耐濕閃性能。但是，由于其傘裙直徑和傘間距較小，以及在長(zhǎng)期潮濕天氣下憎水性能的喪失等結(jié)構(gòu)上的原因，合成絕緣子的不明閃絡(luò)率明顯高于其它類型絕緣子。根據(jù)文獻(xiàn)[1]提供的統(tǒng)計(jì)資料，在瓷和玻璃絕緣子串的閃絡(luò)故障中，不明原因閃絡(luò)約占10%，而合成絕緣子約占15%。表1為國電公司統(tǒng)計(jì)的我國掛網(wǎng)運(yùn)行的110 kV及以上合成絕緣子，截止1998年9月的事故類型分類統(tǒng)計(jì)[2]，從表中可以看出鳥糞事故和不明閃絡(luò)占了很大比例，僅次于雷擊事故，各占了16.6%和23.9%，而試驗(yàn)表明，統(tǒng)計(jì)中的不明閃絡(luò)可能有很大比例是屬于鳥害事故[2]。兩文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)雖然相差較大，但都提供了合成絕緣子不明閃絡(luò)和鳥糞事故率較高的直接證據(jù)。

清華大學(xué)在模擬鳥糞引起的閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，鳥糞通路距離合成絕緣子外緣十幾厘米時(shí)，比直接滴落在傘緣上更易閃絡(luò)，其主要原因就是由于合成絕緣子的傘裙間距過小，易發(fā)生傘裙間飛弧短接現(xiàn)象，這種經(jīng)過空氣通道的擊穿大都對(duì)絕緣子本身不造成嚴(yán)重破壞，其重合閘成功率很高，而且故障后找不到明顯的故障點(diǎn)。對(duì)合成絕緣子閃絡(luò)時(shí)間段的統(tǒng)計(jì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：較多的不明閃絡(luò)發(fā)生在凌晨02：00～07：00。其原因?yàn)椋阂皇沁@段時(shí)間空氣濕度大，北方地區(qū)在凌晨04：00～05：00還會(huì)出現(xiàn)薄霧和凝露，造成合成絕緣子憎水性能部分喪失，降低了耐污閃和耐濕閃的性能；二是凌晨05：00左右正是鳥類活動(dòng)比較頻繁的時(shí)段。

1 合成絕緣子的傘裙特性



圖1 絕緣子傘型結(jié)構(gòu)

圖1為絕緣子的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)。柱直徑d，傘伸出p1對(duì)閃絡(luò)特性有較大影響；傘間距大小s，大小傘差p1-p2和相鄰傘間最小間隙c決定了飛弧橋接及淋雨?duì)顟B(tài)下的橋接特性。

一種好的傘形結(jié)構(gòu)，應(yīng)該充分兼顧各參數(shù)的配合，使之具有相應(yīng)的爬距和較好的防污性能，還要能夠避免傘間電弧橋接的可能，從而使爬距能夠被充分利用。

合成絕緣子使用導(dǎo)則中的傘裙結(jié)構(gòu)是參照J(rèn)B/T5895“污穢地區(qū)絕緣子使用導(dǎo)則”的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，而標(biāo)準(zhǔn)中爬電距離、傘裙形狀系數(shù)、傘間最小距離、傘間距與傘伸出之比等參數(shù)，是針對(duì)瓷或玻璃絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)的規(guī)定，未必就適合于合成絕緣子，對(duì)合成絕緣子的傘裙結(jié)構(gòu)應(yīng)該進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)研究。

2 合成絕緣子的電場(chǎng)分布

圖2為絕緣子工頻電壓分布曲線，很顯然不考慮對(duì)地雜散電容的影響電壓應(yīng)該是均勻的線性分布，雜散電容越大，曲線越低垂，電壓分布越不均勻，從圖上可以分析出靠近兩端的瓷裙承受了最大的電壓梯度。



圖2 絕緣子上對(duì)地電壓分布曲線

　　

實(shí)際上，絕緣子瓷裙之間所承受的電壓成圖3所示的弧形分布，其中靠近導(dǎo)體的瓷裙承受的電壓最大為U_m，中間的最小，由于絕緣子結(jié)構(gòu)不變時(shí)，雜散電容的大小決定于空氣介質(zhì)，所以在天氣越惡劣時(shí)，雜散電容越大，這種電壓的分布就越不均勻，圖2和圖3中的曲線弧度就越大。



圖3 瓷裙承受電壓分布

如果110 kV的絕緣子有10片傘裙，那么前3片就承受了超過60 kV的電壓，在惡劣天氣的情況下，由于雜散電容的增大，這種不均勻程度將加劇。

3 霧閃和鳥糞閃絡(luò)的原理分析

3．1 霧閃的原理分析

在長(zhǎng)時(shí)間的濃霧天氣下，瓷絕緣子的表面將形成一層水膜，如上分析合成絕緣子由于其憎水性能的喪失，表面也同樣會(huì)形成水膜，由于絕緣子場(chǎng)強(qiáng)分布的嚴(yán)重不均勻和絕緣子表面存在污穢等，致使在絕緣子的端部將首先形成電暈和局部電弧放電。實(shí)驗(yàn)表明：水珠越小起暈電壓越小，水珠的運(yùn)動(dòng)速度越快起暈電壓越大，所以霧狀的水汽比大雨下的條件更易放電；隨著空氣濕度的增加，空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)將明顯降低，正常為30 kV/cm，在空氣相對(duì)濕度高于90%時(shí)，將為正常值的10%～30%，即為3～10 kV/cm。在這種情況下端部瓷裙間飛弧擊穿是必然的，而一旦擊穿第一裙，那么第二裙將承受更高的電壓，產(chǎn)生骨牌效應(yīng)。由于交流電壓過零點(diǎn)時(shí)電弧要熄滅，所以這種發(fā)展能否演變?yōu)殚W絡(luò)，決定于電弧的發(fā)展速度和被電離的空氣的流動(dòng)情況，如果霧氣比較穩(wěn)定，電弧的重燃可以沿著上周波電離的通道，則可能很快閃絡(luò)，反之，如果空氣流動(dòng)較快，被電離的空氣介質(zhì)很快恢復(fù)，放電通道消失，則不會(huì)演變?yōu)殚W絡(luò)。

合成絕緣子的不明閃絡(luò)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它絕緣子，其原因就是這種傘裙間飛弧短接現(xiàn)象，這是由于合成絕緣子的傘裙結(jié)構(gòu)不合理造成的。

3．2 鳥害事故的原因分析

發(fā)生鳥害事故的根本原因仍然是上述空氣中的飛弧短接，由于凌晨是鳥類活動(dòng)頻繁的時(shí)間，又是出現(xiàn)薄霧或大霧及凝露的時(shí)間，絕緣子的憎水性已經(jīng)部分喪失，在鳥糞通過絕緣子邊沿的瞬間，由于鳥糞短接了部分空氣通道，同時(shí)使空氣介質(zhì)惡化，極易形成傘裙間的飛弧短接放電，如果電壓過零點(diǎn)的時(shí)間以及絕緣子周圍空氣介質(zhì)的特性等因素符合上述條件，則會(huì)發(fā)展成對(duì)桿塔放電閃絡(luò)故障。相對(duì)于瓷和玻璃絕緣子，由于合成絕緣子的傘裙是柔性材料，鳥糞在墜落時(shí)不易飛濺和反彈，而是全部順傘裙邊沿下落，更易發(fā)生鳥害事故。

4 結(jié) 論

（1）目前在110 kV以上線路上廣泛推廣的合成絕緣子，其發(fā)生不明閃絡(luò)和鳥害事故的原因，主要是由于在長(zhǎng)時(shí)間高濕度環(huán)境下憎水性能的喪失和傘裙結(jié)構(gòu)不合理造成的。

（2）應(yīng)該對(duì)合成絕緣子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行專門研究分析，總結(jié)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定其更加合理的結(jié)構(gòu)，以提高其防止飛弧短接的性能。

（3）在絕緣子結(jié)構(gòu)不變的情況下，在直線桿塔的懸垂絕緣子的首裙加裝附加大裙，可以有效改變電壓分布，從而減少和防止?jié)耖W及鳥害事故的發(fā)生。

（4）為防止鳥害事故的發(fā)生，也可以在懸垂絕緣子串上側(cè)的橫擔(dān)上加裝鳥刺，或采取其它防止和減少鳥直接落在橫擔(dān)上的措施。

（5）在目前運(yùn)行水平和防污閃性能已大幅度提高的情況下，預(yù)防不明閃絡(luò)和鳥害事故的發(fā)生，是提高110kV線路運(yùn)行可靠性的有效手段。

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（陳國義，程廣俊，馮盼增）