合成绝缘子“不明原因”闪络的试验探索与分析
北极星电力网技术频道
作者:佚名
2008/5/7 17:50:43
浙江省电力公司龚坚刚包建强摘要本文试图通过试验，探索合成绝缘子“不明原因”闪络原因所在，认为多因素组合可能导致合成绝缘子在工频电压下发生闪络，一发生不明原因闪络就认定产品有质量问题是不够，而应多方面查找原因。关键词合成绝缘子不明原因工频闪络试验探索分析1.前言合成绝缘子以其强度高、重量轻、耐冲击、耐污性能好、清扫周期长甚至不清扫、结构简单、易于安装等优点，被广泛用于输电线路上，且总体运行情况良好，并取得了一定的经验。同盘型悬式绝缘子一样合成绝缘子也有其自身的弱点，如脆断、憎水性丧失、不明原因闪络等等。而不明原因闪络，令合成绝缘子研究人员和输电线路运行、管理人员生产困惑。全国各省均有输电线路合成绝缘子不明原因闪络的报道和记录，浙江省迄今为止共发生输电线路合成绝缘子不明原因闪络4次，其中220KV1次，110KV3次。浙江输电线路合成绝缘子不明原因闪络一般发生在春、秋季节晴天薄雾或轻露的造成5~6点钟左右，表面闪络痕迹呈惯穿性。我们对发生在同一地区110KV输电线路上的2次典型不明原因闪络进行着中分析与研究，以其探索“不明原因”闪络的原因所在。2.故障概况1）1998年4月15日5：16，110KV嘉锦1121线零序II段动作跳闸，重合成功。经登杆检查，为该线36#塔B相合成绝缘子闪络放电，事故当时，天气晴朗，有晨雾，无雷暴，系统无任何操作。该合成绝缘子挂网时间为1994年10月，所处污区II级，周围环境为水田，无大的或异常的污源。2）1998年10月31日6：07，220KV凤鸣变110KV凤玉1223线距离I段保护动作，110KV石门变零序I段、距离II保护动作，开关跳闸，重合成功，经故障巡线检查，于11月2日发现该线22#杆B相合成绝缘子有闪络痕迹，接地螺栓有明显烧伤现象，11月4日更换。事故当时有晨雾（薄雾），无雷暴，系统无任何操作。该合成绝缘子挂网时间为1995年6月，所处污区II级，周围环境为水田，无大的或异常的污源。3.故障技术原因初步分析1）由于事故当时，天气晴朗，有晨雾，无雷暴，系统无任何操作。因此可排除雷击过电压和操作过电压引起故障的可能。2）线路外绝缘按2.3cm/KV配置，允许盐密范围≤0.84mg/cm2，闪络合成绝缘子实测平均盐密值：嘉锦1121线0.0274mg/cm2，凤玉1223线0.0434mg/cm2，均未超过设计标准。对于嘉锦线，仔细观测闪络后绝缘伞裙，除绝缘子表面污秽烧毁外，绝缘子依然完好，分析认为属下不明原因闪络。3）10月，凤玉线的再次闪络引起高度重视，此次偏重对绝缘子本质进行分析。a)憎水性试验：对闪络绝缘子以及同她其他相绝缘子和同线其他塔上拆换下的8支合成绝缘子进行喷雾试验，对照华东电管局《合成绝缘子技术管理规定（试行）》中的图谱进行判别，憎水性属HC4及HC5，表明合成绝缘子憎水性有不同程度下降甚至丧失。因此在分析时，曾一度认为：“该合成绝缘子在轻污情况下发生闪络，主要原因是合成绝缘子憎水性基本丧失，由此判断该合成绝缘子硅橡胶伞裙几乎老化”，这一结论，不仅使生产厂家难以接受，也使系统内部不敢面对这一现象，尽管厂家作出更换的承诺，但系统上下对合成绝缘子使用寿命深表担忧。为慎重起见，再次进行了分析，对《合成绝缘子技术管理规定（试行）》中的图谱及条文进行了认真解读，认为这一图谱应属加速老化憎水性对照图，他忽略了不同国家不同地点污秽物对其产生的影响，对于运行中合成绝缘子憎水性试验，图谱仅可参考，而不能作为伞裙性能直接或唯一判据。因此，在第二次分析纪要中改为：“憎水性丧失是造成闪络相合成绝缘子在正常工频下闪络的主要因素之一”。同时加做其他试验。b)干、湿直流泄漏电流试验：对以上8支合成绝缘子分别进行，试验中保留污秽物，试验结果如下（仅摘录结果范围）：表1干、湿直流泄漏电流试验值| 试验电压（KV） | 70（干） | 100（干） | 70（湿） | 100（湿） |
| 直流泄漏电流值范围（μA） | 0.02~0.11 | 0.03~0.11 | 1.5~8.0 | 3.0~12.5 |
由上可见，8支合成绝缘子干、湿直流泄漏电流试验值均在微安级，在允许范围之内由于缺乏可比照的判据来判别绝缘子性能的优劣，只能表明对于这8支绝缘子的这项试验是合格的。就所实测的盐密值而言，该线的外绝缘配置即使合成绝缘子憎水性完全丧失也不致发生正常工频闪络，何况直流泄漏电流均在微安级。因此分析认为凤玉线22#合成绝缘子闪络当属“不明原因”闪络。4.不明原因闪络分析不明原因闪络，在浙江电网增引起恐慌，一旦认定不明原因闪络成为合成绝缘子老化的征兆，可能导致浙江电网大量更换或停用合成绝缘子，在此期间，各级领导对合成绝缘子的选用在决策上慎之又慎，从基建到生产，在没有定论情况下，几乎把合成绝缘子一票否决。为了论证同厂同批合成绝缘子能否继续安全运行，决定由厂方出资，把凤玉线上更换下的另7支合成绝缘子送国家电力公司电力科学研究院进行高压试验。考虑到不明原因闪络，除绝缘子本身性能外，还与外界因素密切相关，在浙江最有可能存在如蜘蛛网、飘飞的蜘蛛丝及其他异物（如棉纱线、丝带、塑料丝等）粘附在合成绝缘子上。鉴于合成绝缘子的闪络机理与瓷或玻璃盘型绝缘子串的污湿放电现象不同，对于后者因闪络由于区局部放电发展而来，局部放电会把粘附有上述异物丝带烧毁，而避免发生串闪；对合成绝缘子因他没有局部放电的中间过程，因而不会在闪络前将异物丝带烧毁。当粘附有异物丝带时，在晨雾或晨露浸润下短接绝缘长度或爬距，在特定环境下而引发工频成串闪络。为了验证这种可能性，在高压试验时进行了模拟异物丝带的试验。4.1试品在110KV凤主线运行了三年零四个月的7支合成绝缘子，即1995年6月投入运行，1998年10月取下，其中24#杆A、B、C三相各一支绝缘子用于工频干、湿闪试验；35#A、B、C三相各一支，36#杆A相各一支用于自然积污工频闪络试验。4.2试验情况1）工频干湿闪试验结果见表3、表4表2试品尺寸参数（单位：mm）| 结构高度 | 绝缘距离 | 爬电距离 | 大伞直径 | 小伞直径 | 伞裙个数 |
| 1185 | 935 | 2550 | 138 | 120 | 大10，小9 |
表3工频干闪试验结果| 工频干闪电压试验值（KV） | 校正值（KV） |
| 试品/次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 平均值 | |
| 24#C相 | 362 | 364 | 356 | 356 | 362 | 360 | 370 |
| 大气条件：b=103.1kPa,td=7.0℃,tww=3.0℃,kt=0.974 |
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表4工频湿闪试验结果| 工频湿闪试验值（KV） | |
| 试品/次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 平均值 | 校正值（KV） |
| 24#A相 | 340 | 333 | 333 | 335 | 334 | 335 | 325 |
| 24#B相 | 321 | 328 | 324 | 340 | | 328 | 318 |
| 24#C相 | 334 | 328 | 324 | | | 329 | 319 |
| 大气条件：b=103.1kPa,td=7.0℃,tww=3.0℃,kt=1.030人工雨电阻率：ρ9=122.7Ω.mρ20=97.0Ω.m人工雨淋雨：垂直分量1.4mm/min水平分量1.6mm/min |
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从表3、表4可以看出，C相合成绝缘子，虽然在110KV凤玉线运行了三年零四个月，但其工频干、湿闪电压之比，仍在85以上，属于正常闪络电压范围，A、B、相湿闪电压均符合国标。(2)自然积污工频闪络试验结果表5污秽绝缘子工频闪络电压试验结果（置于雾室，雾室温度干湿球均为13.0℃）| 序号 | 试品 | 试品工史 | 试验结果 |
| 1 | 35#杆B相 | 蚕丝短接整支，雾室内受潮1h | 220KV1min耐受3次 |
| 2 | 35#杆B相 | 蚕丝短接整支，表面喷自来水 | 220KV1min耐受1次 |
| 3 | 36#杆A相 | 0.1NaCI水溶液喷绝缘子表面 | 闪络电压196、198、209KV |
| 4 | 35#杆A、C相 | 蚕丝短接整支，表面喷水溶液同上 | 闪络电压185、183KV |
| 5 | 35#杆A、C相 | 蚕丝短接40，表面喷水溶液同上 | 闪络电压170、156KV |
| 6 | 35#杆B相 | 0.1NaCI水溶液喷绝缘子表面 | 闪络电压188、201KV |
| 7 | 35#杆B相 | 棉线短接整支，表面喷水溶液同上 | 闪络电压131、96、132KV |
| 8 | 35#杆B相 | 棉线短接40，表面喷水溶液同上 | 闪络电压120、134KV |
| 9 | 35#杆B相 | 蚕丝短接整支，表面喷水溶液同上 | 闪络电压128KV |
| 10 | 35#杆B相 | 蚕丝短接40，表面喷水溶液同上 | 闪络电压137KV |
从表中可以看出a.相同条件下，喷在绝缘子表面的NaCI溶液电导率越高（相当于ESDD越重），闪络电压越低；b.蚕丝短接整支，直接至于雾中后用清洁水喷洒施加工频电压220KV，耐受1min未闪络。c.在浓度为0.1NaCI水溶液喷洒条件下，有蚕丝短接高压侧约40部分绝缘子或短接整支绝缘子，其闪络电压比蚕丝短接的绝缘子约降低20~23。d.用浓度0.6NaCI水溶液喷洒有蚕丝短接绝缘子，其闪络电压比0.1NaCI浓度的明显降低，降低范围为19~43，最低闪络电压为96KV。e.用浓度0.6NaCI水溶液喷洒在有棉纱短接或蚕丝短接绝缘子，其闪络电压降低量大致相同。5.结论a)凤玉线上不明原因闪络的合成绝缘子，与同批运行换下的合成绝缘子结构材质并无差别，干、湿闪试验结果可以表征闪络绝缘子的固有特性。在所测盐密情况下，以及所配置外绝缘条件下（2550/110=2.23cm/KV），即使憎水性完全丧失，也不致发生工频闪络。因为在0.6NaCI水溶液喷洒于绝缘子（上、下伞及护套上均喷洒，相当于ESDD0.03mg/cm2），至于雾室中闪络压为188KV，换算值至0.043mg/cm2闪络电压不大于183KV。b)试验证明，自然积污模拟异物丝带粘附或缠绕，在人工雾室里（清洁雾），使合成绝缘子工频闪络电压下降19~43，由此可知在含有复杂成分的自然雾下，其工频闪络电压下降更多。因此当合成绝缘子粘附有异物丝带，在含有特殊成分的雾或露长时间作用下凝结成串，短接有效绝缘距离，同时在早晨5~6点左右合成绝缘子承受工频电压能力下降而发生工频闪络是完全有可能的（最高工作电压103KV〉最低试验电压96KV）c)认为用了合成绝缘子就不需要维护的做法是不妥当的，因地制宜时进行维护、观测是必要的，当发现合成绝缘子上有异物丝带应即使加以清除。d)针对合成绝缘子（特别是长期挂网运行后合成绝缘子，伞裙表面污垢阻碍憎水性的迁移）在雨水或潮湿气长时间浸润下发生憎水性减弱或暂时丧失的特性，建议按响应污秽等级1：1配置外绝缘水平。e)认为合成绝缘子发生不明原因闪络或挂网中的合成绝缘子憎水性暂时丧失就认定产品有质量问题是不够慎重的做法，而应从各面查找原因。f)挂网运行后绝缘子用喷雾进行憎水性试验，试验结果在对照瑞典输电研究所《憎水性分级导则》图谱分级时，应考率伞裙污垢的影响。直接引用或此作为唯一判据，其结论是有失偏颇多。
来源：中国带电作业网
