《安全技术》之从一起鸟粪事故论合成绝缘子的结构 VIP免费

从一起鸟粪事故论合成绝缘子的结构20xx－04－10T05：48，濮阳市振兴站110kVⅡ振清线Ⅰ开关零序保护动作跳闸重合成功，后经仔细登杆检查，确认是在3号直线塔的B相绝缘子，因鸟粪引起闪络所至，现场的铁塔、绝缘子及地面上都发现了新鲜的鸟粪，绝缘子上有不太明显的放电痕迹。Ⅱ振清线是2001年9月投运的新线路，全部使用了合成绝缘子，型号为FXBW2－110/70。这次事故再次暴露了合成绝缘子结构上的缺陷，应该引起供电部门足够的重视。合成绝缘子又称硅橡胶绝缘子，能够被广泛推广使用的主要原因是其具有良好的憎水性能、耐污闪和耐湿闪性能。但是，由于其伞裙直径和伞间距较小，以及在长期潮湿天气下憎水性能的丧失等结构上的原因，合成绝缘子的不明闪络率明显高于其它类型绝缘子。根据文献[1]提供的统计资料，在瓷和玻璃绝缘子串的闪络故障中，不明原因闪络约占10%，而合成绝缘子约占15%。表1为国电公司统计的我国挂网运行的110kV及以上合成绝缘子，截止1998年9月的事故类型分类统计[2]，从表中可以看出鸟粪事故和不明闪络占了很大比例，仅次于雷击事故，各占了16.6%和23.9%，而试验表明，统计中的不明闪络可能有很大比例是属于鸟害事故[2]。两文献的数据虽然相差较大，但都提供了合成绝缘子不明闪络和鸟粪事故率较高的直接证据。清华大学在模拟鸟粪引起的闪络实验时发现，鸟粪通路距离合成绝缘子外缘十几厘米时，比直接滴落在伞缘上更易闪络，其主要原因就是由于合成绝缘子的伞裙间距过小，易发生伞裙间飞弧短接现象，这种经过空气通道的击穿大都对绝缘子本身不造成严重破坏，其重合闸成功率很高，而且故障后找不到明显的故障点。对合成绝缘子闪络时间段的统计调查发现：较多的不明闪络发生在凌晨02：00～07：00。其原因为：一是这段时间空气湿度大，北方地区在凌晨04：00～05：00还会出现薄雾和凝露，造成合成绝缘子憎水性能部分丧失，降低了耐污闪和耐湿闪的性能；二是凌晨05：00左右正是鸟类活动比较频繁的时段。1合成绝缘子的伞裙特性图1绝缘子伞型结构图1为绝缘子的结构及主要参数。柱直径d，伞伸出p1对闪络特性有较大影响；伞间距大小s，大小伞差p1-p2和相邻伞间最小间隙c决定了飞弧桥接及淋雨状态下的桥接特性。一种好的伞形结构，应该充分兼顾各参数的配合，使之具有相应的爬距和较好的防污性能，还要能够避免伞间电弧桥接的可能，从而使爬距能够被充分利用。合成绝缘子使用导则中的伞裙结构是参照JB/T5895“污秽地区绝缘子使用导则”的标准设计的，而标准中爬电距离、伞裙形状系数、伞间最小距离、伞间距与伞伸出之比等参数，是针对瓷或玻璃绝缘子伞裙结构的规定，未必就适合于合成绝缘子，对合成绝缘子的伞裙结构应该进行专门的实验研究。2合成绝缘子的电场分布图2为绝缘子工频电压分布曲线，很显然不考虑对地杂散电容的影响电压应该是均匀的线性分布，杂散电容越大，曲线越低垂，电压分布越不均匀，从图上可以分析出靠近两端的瓷裙承受了最大的电压梯度。图2绝缘子上对地电压分布曲线实际上，绝缘子瓷裙之间所承受的电压成图3所示的弧形分布，其中靠近导体的瓷裙承受的电压最大为Um，中间的最小，由于绝缘子结构不变时，杂散电容的大小决定于空气介质，所以在天气越恶劣时，杂散电容越大，这种电压的分布就越不均匀，图2和图3中的曲线弧度就越大。图3瓷裙承受电压分布如果110kV的绝缘子有10片伞裙，那么前3片就承受了超过60kV的电压，在恶劣天气的情况下，由于杂散电容的增大，这种不均匀程度将加剧。3雾闪和鸟粪闪络的原理分析3．1雾闪的原理分析在长时间的浓雾天气下，瓷绝缘子的表面将形成一层水膜，如上分析合成绝缘子由于其憎水性能的丧失，表面也同样会形成水膜，由于绝缘子场强分布的严重不均匀和绝缘子表面存在污秽等，致使在绝缘子的端部将首先形成电晕和局部电弧放电。实验表明：水珠越小起晕电压越小，水珠的运动速度越快起晕电压越大，所以雾状的水汽比大雨下的条件更易放电；随着空气湿度的增加，空气击穿场强将明显降低，正常为30kV/cm，在空气相对湿度高于90%时，将为正常值的10%～30%，即为3～10kV/cm。在这种情况下端部瓷裙间飞弧击穿是必然的，而一旦...