复合绝缘子污闪问题的时域、地域分析

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【摘 要】 在胜利油田，220kV输电线路是油田电网的骨干网络。挂网的复合绝缘子运行了6～9年，出现憎水性下降，污闪事故增多，其耐湿能力的变化及性能的老化必须引起有关部门足够的重视。

【关键词】 复合绝缘子　污闪 盐雾 时域　地域

0　前言

目前，复合绝缘子以其优越的机电性能而得到广泛的使用，但是潜在问题也不断出现，污闪问题就是其中一种。从东区供电公司电网应用复合绝缘子以来的运行状况来看，复合绝缘子在6～35kV线路运行状况良好，110～220kV线路上则出现了多起事故。而与110kV相比220kV线路复合绝缘子的事故主要是闪络事故。

从目前统计的全国线路污秽数据来看，与瓷式和玻璃绝缘子相比，复合绝缘子由污闪造成的故障次数要明显低得多。但是，随着复合绝缘子运行时间的延长，硅橡胶的憎水性衰减，材质呈现老化，加上小区域内特殊大气环境的影响等原因，当憎水性能下降到一定程度时，污闪的概率将会猛增，而其呈上升趋势。

1　问题的提出

2005年4月27日14时29分，220kV万九1线A相高频动作重合成功。停电登杆检查时发现33#杆A相绝缘子的两端和中间部分有明显放电闪络痕迹。

如图1所列4张照片所示。

当时从早上7时10分左右至10时30分下大雨，中午后转晴，至14：29分(晴)220kV万九1线A相高频动作重合成功。

经分析确定该硅橡胶复合绝缘子为污闪放电击穿。

污闪的放电机理大致如图2所列的过程。表面泄漏电流产生焦耳热，烘干部分污层出现干带或干区。干带的出现中断泄漏电流，作用电压集中在干带上。干带仅几厘米宽，电场很高，会引起干带上空气击穿和泄漏电流脉冲。如在干带上出现的放电与未烘干的污层电阻串联电阻足够低，泄漏电流脉冲足够大，放电将转变成电弧。电弧持续燃烧和逐步发展，

最终导致两极间的完全电弧闪络。

图2污闪放电机理过程

以上4个阶段是污闪所必需的过程。

实际运行中绝缘子的积污和受潮都是不均匀的，结构形状决定了上、下两端泄漏电流密度大，水分蒸发快，干区出现早，电压集中于此产生弧光放电，而随着绝缘子表面电阻和电压分布的变化，最后形成局部电弧。局部电弧又不断熄灭、重燃，这样的过程持续潮湿数小时，在条件合适时(绝缘子污闪带有一定的随机性，复合绝缘子也不例外)，最终发生闪络。

220kV万九I线33#杆处正在东营市经济开发区内，由于存在一定的空气污染，绝缘子表面积污严重，而且冬季降水少，绝缘子表面污秽冲刷少，这也使得春季绝缘子表面污秽层达到一年中最大值。恰逢长时间的下雨，其表面憎水性在长时间的潮湿条件下会呈现逐渐减弱甚至暂时消失的现象，导致合成绝缘子外绝缘性能大大降低。

图1(a)为从横担上方拍摄的硅橡胶绝缘子照片，可清晰地看到均压环上和第一片伞裙上的放电痕迹；图1(b)为硅橡胶绝缘子中部放电痕迹；图1(c)、图1(d)为硅橡胶绝缘子下端放电痕迹。

从图1(a)～图1(d)中可以看到该硅橡胶复合绝缘子的两端和中间部分有明显持续放电痕迹，满足污闪放电四个必需的阶段，可确定为发生污闪。

在我们摘回的闪络复合绝缘子上，看到闪络发生部位为污秽层脱落，硅橡胶伞裙被电弧灼烧呈灰白色，这是硅橡胶在电弧灼烧后产生的二氧化硅(SiO2)。由于它是绝缘性物质，因而闪络跳闸切断闪络通路，重合成功。发生闪络的复合绝缘子在重新投运后在自然环境中热胀冷缩，闪络部位二氧化硅膜龟裂，经过一段时间后复合绝缘子内部硅橡胶分子链迁移，使复合绝缘子闪络部位又恢复憎水性。

输配电架空线路的瓷绝缘子更换为复合绝缘子的初衷，就是防止线路绝缘子发生污闪，但是从上面的分析我们可以得出硅橡胶复合绝缘子也会发生污闪的结论。

2　污闪事故的分析

220kV和11OkV线路是胜利油田供电的主干网络，一旦出现事故将造成巨大的损失。我们认真研究发现从东区线路队2002年接手220kV九孤线、万九I线以来，2005年至今九孤线共3次，万九I线2次跳闸，时间集中在雨季6～7月份深夜至凌晨，事故原因都是闪络事故。另外，2007年后出现110kV线路复合绝缘子闪络事故3次，35kV线路复合绝缘子闪络事故1次。呈现事故向低电压等级发展如表1所列。

第4～9、12～13起事故，复合绝缘子闪络放电后从摘回的绝缘子现象基本一致。上下均压环和上端第一片伞裙上及最下端伞裙有非常明显放电痕迹；硅橡胶绝缘子中部放电痕迹较轻。

从图1(a)～(d)中可以看到该硅橡胶复合绝缘子的两端和中间部分有明显持续放电痕迹，满足污闪放电四个必需的阶段，可确定为发生污闪。

现象与2005年4月27日220kV万九I线33#杆A相绝缘子污闪基本相同。

1～3起事故虽然未查明原因，但是笔者认真分析后认为和第4起事故一样应是污闪事故。因为复合绝缘子这几次事故都有一个共同的规律。

2．1　污闪的地域分析

(1)大地域

胜利油田地处盐碱地区，风沙大，空气尘埃中含有大量盐分。另外胜利油田(东营市)经济建设的发展，空气中烟尘、工业废气、粉尘、SO2等含量增多，白天向远方观望可发现地表上空与天空颜色不一致，地表上空呈现灰茫茫的颜色，而天空呈现湛蓝色。这些都说明地面空气中含有大量尘埃，为雾的形成创造了条件。空气中的尘埃主要悬浮在地表，当出现大雾和结露时，将会以其作为凝结核，形成“盐雾”。

(2)小地域

事故发生的该段线路地域环境较潮湿，如有池塘、湿地、水库、田地等。

在雨季高温多雨，湿地保护区、大面积池塘、沟渠、田地等区块有大面积水域，水分蒸发相对较多，在小区域内空气非常潮湿。

如220kV九孤线全长66．81km，杆基总数为201基；线路从黄河以南至黄河以北的孤岛地区，跨度大，涉及单位、村庄多；沿线环境复杂，经过湿地保护区和多处田地、沟渠、鱼塘。

2007年7月20日14：10(晴)，220kV万九I线C相接地跳闸，重合成功，17#杆C相绝缘子闪络放电。220kV万九I线17#杆在耿井水源沉沙池内，杆下及周围有大面积水域。7月份气温高，中午14：10达到一天中气温最高点，水分蒸发多，造成在小区域内空气非常潮湿。为硅橡胶绝缘子闪络放电提供了前提条件。

2．2　污闪的时域分析

事故大部分集中发生在持续阴雨天气，或雨季(晴天)深夜至凌晨7：00这段时间。这一时间段里空气湿度大，持续时间长，温度较低，导致硅橡胶材料的憎水性能降低。

雨季高温空气中水蒸气多、潮湿，在夜晚至日出之