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棒形悬式复合绝缘子基础知识

2020-10-13 13:53 作者: 来源: 本站 浏览: 我要评论 字号:

概述

棒形悬式复合绝缘子由芯棒、伞裙护套(粘接层)、联接金具几部分组成。芯棒和金属端头有很强的抗张和抗弯强度,用有机材料制作的伞盘具有良好的憎水性和抗污闪能力。适用于高压输电线路,尤其适用于污秽地区,能有效地防止污闪事故。在线路电压和破坏负荷相同时,棒形复合绝缘子的重量只有悬式绝缘子串的1/6~1/10,安装和更换都比较容易。这些优点使之成为目前广泛使用的瓷绝缘子的换代产品。棒形复合绝缘子比强度(拉伸强度与质量之比)高,具有优良的耐污闪特性,但存在界面内击穿和芯棒脆断的可能,而且有机复合材料的使用寿命和端部连接区的长期可靠性尚未取得共识。

芯棒是由树脂粘接上百万根玻璃纤维沿轴线平行排列而形成的玻璃钢棒,抗拉强度高于600MPa,是高强度瓷的3~5倍,相当于优质炭素钢,具有良好的抗挠和抗疲劳性,承受合成绝缘子的机械负荷,是内绝缘的主要部分,选用蠕变小的增强纤维和树脂,确保芯棒有良好的机械和电气性能。

某厂生产的棒形悬式复合绝缘子结构图

芯棒受潮将发生水解反应,降低合成绝缘子的机械强度,引发掉串事故,因此确保芯棒不受潮是合成绝缘子安全运行的基本条件。

伞裙护套是以硅橡胶为基体,添加偶联剂、阻燃剂、抗老化剂等填充料经高温加压硫化而成,是合成绝缘子良好的外绝缘。硅橡胶伞裙护套具有良好的憎水性,使水份在其表面形成水珠状而难形成连续水膜,其憎水性迁移加强了合成绝缘子的防污能力。由于硅橡胶分子作用,伞裙护套上的污秽层表面也具有憎水性,而且其憎水性在局部电弧等因素下短时失效后很快又能恢复,大大提高了合成绝缘子的污闪电压,相同泄漏距离及污秽程度下的污闪电压是瓷绝缘子串的2倍以上,这一优良的抗污特性使合成绝缘子广泛应用于线路的防污调爬中。同时硅橡胶伞裙护套具有优良的耐老化性、阻燃性、耐漏电起痕及电蚀损性,抗撕裂,并保护芯棒不受外部环境的侵蚀。

因制造工艺不同,有的产品的芯棒与护套、伞裙与护套之间存在粘接层,如挤包护套穿伞工艺,粘接层和电场同方向,是绝缘的薄弱环节,因粘接材料和粘接工艺的的原因曾造成绝缘内界面受潮发生局部放电刺穿整支丧失绝缘的情况,应加以注意。伞裙护套整体真空注射的工艺,减少了内绝缘界面,有益于改善合成绝缘子的内绝缘。

联接金具作为合成绝缘子的一部分,与芯棒连在一起,通过别的金具连接于挂线点和导线。芯棒与联接金具的结构可分为粘接式、压接式和楔接式三类,承受和传递全部机械负荷。粘接式由于粘接剂有老化问题和低温变脆等不足已较少采用。压接式因压接机械和工艺提高,采用较多,但需注意金具和芯棒的热膨胀系数差别会降低承载力。楔接式分为内楔和外楔,内楔会破坏芯棒的完整,但连接强度稳定、工艺简单,应用较多。外楔因连接强度不稳定及工艺复杂,已较少采用。

一般220kV及以上电压等级的合成绝缘子装配1~2只均压环,使电场分布均匀,防止高压电场加速复合绝缘子端部老化,并在过电压时有引弧作用,缩短放电时间,确保伞裙表面不被电弧灼伤,因而对均压环的安装须要求严格操作。

复合绝缘子爬电比距的选择,国内外均有2种意见:一是考虑表面材质憎水性的劣化,取1∶1;二是综合当前各国运行经验,比距可适当减少,如复合绝缘子可取瓷绝缘子的2/3或3/4。为规范复合绝缘子的外形尺寸,JB/T8460行业标准和国调中心“复合绝缘子使用指导性意见”统一要求:0-II级污秽地区,比距为20 mm/kV;III-IV级污秽地区,比距为25 mm/kV。实际上,这一规定,对于清洁区和一般污秽地区,高于GB/T16434的要求;对于重污区,就是瓷绝缘子的3/4。一般取值是在轻、中污区复合绝缘子的爬电距离不宜小于盘型绝缘子;在重污区其爬电距离不应小于盘型绝缘子最小要求值的3/4且比距不应小于2.8cm/kV; 110kV及以上电压等级输电线路的复合绝缘子均采用均压环以改善复合绝缘子电场分布。110kV级复合绝缘子高压端配一个均压环;220 kV复合绝缘子配两个均压环,均压环外径 250~300mm、管径30~40mm,抬头距离 25~30mm;220kV以上复合绝缘子两端都应加均压环,其有效绝缘长度需满足雷电过电压的要求。均压环采用开口环加放电极,便于折卸更换。

生产工艺和质量问题或硅橡胶相对较快的老化也常使运行中的复合绝缘子发生故障。故需带电检测运行中的复合绝缘子,以预先发现其缺陷,及时防止缺陷发展成事故。目前,国外带电检测复合绝缘子的研究十分活跃,采用的检测技术主要有观察法、紫外成像法、红外成像法、电场法。这些方法都可实现复合绝缘子的带电检测,但各有局限性,可根据实际情况选用。

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