电力系统污秽与覆冰绝缘(9)

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1、第1章绝缘子及其分类《电力系统污秽与覆冰绝缘》本章内容提要概述绝缘子的种类和作用与污秽绝缘有关的基本术语绝缘子几何参数绝缘子型号特征与标示绝缘子发展趋势绝缘子－Insulator：是电力系统使用量最大的器件。在构成电力系统的不可或缺的各类输变电设备和器件中，绝缘子虽然结构简单，成本相对比较低，但其重要性不亚于其它任何设备和器件。输电线路的绝缘子串是并联运行的，任何一串绝缘子出现问题都会造成输电线路故障，甚至较长时间的停电，对电力系统的安全运行、工农业生产以及人们的日常生活造成很大危害。国内外绝缘子的

2、技术发展很快，其中最主要的原因是污闪事故造成的影响给予的推动。1.1概述绝缘子是架空线路的重要组成部分。传输电能的导线处于高电位，杆塔处于低电位，绝缘子的作用一方面是使导线和杆塔在电气上绝缘，另一方面是使杆塔和导线在机械上连接。绝缘子要承受导线自重和导线的风载、覆冰等各种机械力的作用。这些作用力通过绝缘子传递给杆塔，杆塔还要承受绝缘子的自身重量。绝缘子同时要满足电气性能和机械性能二个方面的基本要求。附图：500kV交流输电线路边相绝缘子串绝缘子同时起电气绝缘和机械连接的作用。因此对绝缘子同时提出电气

3、性能和机械性能的要求。附图：500kV交流线路中相绝缘子串布置变电站的电气设备，如变压器、断路器、电压互感器(PT)、电流互感器(CT)、避雷器、隔离开关等设备都有瓷套、棒形支柱等部件，这些部件也起着电气绝缘和机械支持的作用，大型瓷套同时起着电容器的作用，内部装着电器组件和绝缘油，这些瓷套和棒形支柱也统称为绝缘子。附图：交流1150kV特高压变压器在电气性能方面，绝缘子除了长期承受工作电压的作用外，还要承受暂态的操作过电压和雷电过电压的作用，要求绝缘子应能承受这些电压的作用，不发生绝缘击穿，不发生沿

4、面闪络，更不能造成损坏。在机械性能方面，要求绝缘子在长期的机械荷载作用下稳定可靠地工作，同时要求对飓风和地震也要有较好的承受能力。问题：操作过电压、雷电过电压？附图：国网武汉高压研究院试验线段绝缘子串冲击放电(沿面电弧和空气电弧)对绝缘子除电气性能和机械性能方面的要求外，还要求绝缘子有较好的耐候性能和抗老化性能，要求绝缘子能抵御雨雪冰霜、风吹日晒、酷暑严寒等各种恶劣气象环境。在各种恶劣气象环境下都能稳定可靠地工作，并且要求有几十年的寿命。由于输电线路与变电站的电气外绝缘要求在大气过电压、内部过电压

5、和长期运行工作电压下均能可靠运行，而输电线路和变电站的电气外绝缘长期暴露在空气中，因此，将有固体的、液体的和气体的污秽微粒沉积在外绝缘表面。在雾、露、毛毛雨、融冰(雪)等恶劣气象条件的作用下，将使绝缘子的电气强度大大降低，从而使输电线路和变电站的绝缘子不仅可能在过电压下作用下发生闪络，更为严重的是，在长期运行电压作用下也可能发生污秽闪络，造成电网局部和大面积停电故，严重影响人们的生活和工农业生产。我国区域性电网已形成了或将要形成以500~1000kV(或330~750kV)、±500kV(及将来的±

6、800kV)电压等级为主网架的联合电网，大型火电厂及水电厂通过超高压和特高压交、直流输电线路连接到主网架上，主网架的联络线将电能输送到负荷中心的降压站，再分配到各个用户。这是电网现代化发展的格局。这种格局使局部范围的故障，如个别发电厂、变电站或输电线路发生的事故，通过联网将事故损失降到最低限度。但电网也有其薄弱环节，一旦发生电网瓦解事故，负荷中心将失去电源，损失极其巨大。随着电力科学技术的发展，因局部故障造成电网瓦解的可能性已微乎其微，但当出现大批输电线路纷纷跳闸，发电厂、变电站不断失电时，就不可避

7、免地要酿成电网瓦解的严重后果，绝缘子大面积污秽闪络就是造成这种灾难性事故的主要原因之一。污闪事故给我国电力系统造成了严重损失，如：1969~1983年，全国电网污闪跳闸2900次，年均146次；1986~1989年，全国电网污闪跳闸16000次，年均400次；1990年2月，全国电网污闪跳闸1000次，1986~1989年4月中，因污闪事故造成的年经济损失达3亿元。覆冰闪络是近年来得到广泛关注的事情，2005年和2008年二次大面积冰灾，造成了机械和电气二个方面的重大灾害。近年来，全国不时发生大面积

8、污闪和冰闪事故，如1996年、1998年、2000年、2005年、2008年等，因此，污秽和覆冰是电力系统的主要灾害之一。输电线路和变电站的户外电气设备(特别是运行在工业地区、沿海和盐碱地区)外绝缘经常遭受工业污秽或自然界盐碱、灰尘、鸟粪等污染的影响。在干燥条件下，这些污秽尘埃的电阻很大，对绝缘子的可靠运行一般没有危险；但当空气湿度较高，例如在雾、露、毛毛雨、融冰(雪)等不利气象条件下，输电线路和变电站设备的绝缘子表面的污秽尘埃将被湿润，在运行电压作用下其表面电导和泄