线路绝缘子串防冰闪措施及机理分析

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1、线路绝缘子串防冰闪措施及机理分析摘要：线路绝缘子发生覆冰闪络故障，对线路安全运行造成了威胁。绝缘子发生冰闪的主要原因是冰凌桥接绝缘子串裙边，而融冰水电导率高，则造成冰闪电压大为降低。阻隔导电率高的融冰水形成闪络通道的水帘，是提高覆冰绝缘子串冰闪电压的基本措施和方法。　　关键词：绝缘子串；融冰；闪络；污秽　　引言　　自1998年以来，山西省阳泉地区多次发生线路绝缘子串覆冰闪络事故，对线路的安全运行造成很大的威胁。事故的调查和统计情况表明，这几起覆冰绝缘子串的闪络故障有一些共同的特点，而针对线路覆冰绝缘子串闪络故障的特点，采取了阻断融冰水帘的办法来防止绝缘子

2、串发生冰闪，取得了较好的成效。　　1覆冰绝缘子串的闪络特性　　实际上，纯冰的绝缘电阻很高，完全可以满足电力系统安全运行的要求，只有当冰中混杂有导电杂质后覆冰绝缘子的闪络电压才会降低。这不仅因为冰闪是由于冰中含有污秽等导电杂质造成的，而且从污秽绝缘子和覆冰绝缘子的耐受电压和闪络机理也可发现其相似性［1］。图1为覆冰绝缘子交流耐受电压和污秽绝缘子交流耐受电压的比较。　　　　图2覆冰绝缘子串电压分布　　由图2可知，曲线1较曲线2在高压端的电压分布约高3%；曲线4较曲线1在高压端的电压分布约高77%。因此，无论覆冰轻重如何，覆冰对绝缘子串的电压分布都有严重影

3、响；覆冰越重，电压分布愈不均匀，绝缘子串两端，特别是高压端绝缘子所承受的电压百分数越高。　　覆冰不仅会引起绝缘子串电压分布的不均匀，而且还会引起单片绝缘子表面电压分布的改变。这种电压分布的不均匀是绝缘子及绝缘子串冰闪电压降低的主要原因之一。　　1.2闪络电压与融冰时间的关系　　实际上，覆冰绝缘子的第一次闪络或融冰开始时的闪络电压可以认为是覆冰绝缘子在结冰期的闪络电压。而随着融冰时间的增加，覆冰绝缘子的闪络电压趋于下降，降至某一闪络电压即最低闪络电压时，又逐渐回升。覆冰绝缘子的闪络电压与融冰时间之间呈“U”型关系曲线。　　大量试验结果表明：每片绝缘子

4、的平均交流闪络电压，即总放电次数的平均值，约为干闪电压的39%、湿闪电压的65%；但最低冰闪电压（即“U”形曲线的最低点），只有干闪电压的25%、湿闪电压的45%［1］。因此融冰期绝缘子串十分容易发生闪络放电。　　1.3最低闪络电压与覆冰量的关系　　绝缘子覆冰的厚度与绝缘子的形状、结构及覆冰过程中的风速、风向的变化有关。一般而言，覆冰厚度不能作为表征绝缘子最低闪络电压的特征量，但覆冰量的大小却直接影响了交流最低闪络电压。当覆冰较轻时，最低闪络电压与未覆冰时没有明显差异；当覆冰量增加时，表面冰层也加厚，泄漏电流因表面电阻降低而增大；同时冰凌增长使“冰凌

5、—伞裙”间空气间隙缩短，为电弧桥接空气间隙提供了条件，最低闪络电压随之降低。　　1.4最低闪络电压与等值盐密的关系　　大气中的污秽微粒沉积在绝缘子表面上或作为凝聚核包含在雾中，将会使绝缘子覆冰融化时冰水电导率大大增加。因此，在不同海拔高度（或气压）下，覆冰绝缘子的最低闪络电压不仅与覆冰量有关，而且与绝缘子表面沉积污秽的等值盐密ESDD有关。试验结果表明，在一定的气压下，在不同的覆冰量W下，随着等值盐密ESDD的增大，普通型悬式绝缘子最低闪络电压Umin呈下降趋势。　　2绝缘子串防冰闪的基本措施　　一般而言，防止输电线路冰害事故的最重要方法是在设计阶段

6、采取有效措施，尽量避开不利的地形，即尽量避开最严重的覆冰地段或“避重就轻”。线路宜沿起伏不大的地形走线，尽量避免横跨垭口、风道和通过湖泊、水库等容易覆冰的地带，翻越山岭时应避免大档距、大高差，沿山岭通过时，宜沿覆冰季节背风向阳而走线，应避免转角点架设在开阔的山脊上，且转角角度不宜过大等达到减少覆冰概率和减轻覆冰程度的目的。　　由于绝缘子串结构、形状复杂，在自然环境条件下的风向、风速及湿沉降水种类等的作用下，绝缘子的覆冰形状千姿百态，因此要防止已投运线路的绝缘子串覆冰有较大的难度。根据前面的论述及分析，运行中的覆冰绝缘子串发生闪络的主要过程是，被冰凌桥接

7、的绝缘子串处于融冰状态时，电导率高的融冰水形成水帘，导致绝缘子串裙边之间形成闪络通道，从而发生绝缘子串闪络。因此，阻断绝缘子串裙边融冰水形成水帘是防止绝缘子串发生冰闪的一种有效方法。而绝缘子串水平悬挂、V型串、斜向悬挂等则可起到防止融冰水形成垂直水帘的作用。　　2.1悬式绝缘子串增加大盘径伞裙阻隔法　　根据山西阳泉供电分公司已投运输电线路实际悬挂的线路悬式绝缘子的情况，进行了以下改装工作，从投运2年多的运行结果看，较好地起到了防绝缘子串冰闪的功效。  　　（1）大盘径绝缘子隔断。在直线悬式瓷绝缘子串的上部、中部、下部各更换一片大盘径绝缘子，阻断了整串

8、绝缘子冰凌的桥接通路。　　（2）特制合成绝缘子。向合成绝缘子生产厂家定做上、中