高纬度寒冷地区架空送电线路使用复合绝缘子的研究 |
| 2012-09-26 17:04 作者：金国锋，范 旭 来源：硅谷网 关注： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网9月26日讯】 原文载于《科技与生活》杂志2012年第14期，本文针对复合绝缘子在高纬度寒冷地区的应用，科学的分析，通过积累一定的运行经验，为以后寒冷地区电网的建设提供有力的技术支持。
关键词寒冷；复合绝缘子；架空线路；应用
目前，我国复合绝缘子的研究、制造和运行已居世界领先水平。使用复合绝缘子是解决我国污秽地区输电线路外绝缘污闪最为有效的方法之一，不仅有效遏制了大面积污闪事故的发生，也大大减轻了繁重的污秽清扫及零值检测等运行维护工作量。随着复合绝缘子制造装备、工艺和管理水平的提高，以及设计和运行经验的积累，复合绝缘子性能将得到进一步改善和提高。可以预见，复合绝缘子必将在特高压电网建设中得到大量应用，为电网安全可靠运行发挥更大的作用。
1复合绝缘子的特性研究
1.1憎水性研究
复合绝缘子在憎水性方面优于瓷绝缘子和玻璃绝缘子。国内外也一直针对复合绝缘子的材料方面努力探索，寻找新的材料配方，努力提高绝缘子的憎水性和憎水迁移性。不同材料的复合绝缘子其憎水性恢复速率不同，这些性能与生产企业的制作工艺、制造水平有直接关系。
1.2运行机械特性
复合绝缘子机械强度受三方面因素影响：①金具强度；②芯棒强度；③连接结构强度。对芯棒强度国外研究结果表明，如果把复合绝缘子的额定机械负荷当作极限负荷，在达到线路使用年限后的残余强度对于线路可靠安全运行来说是足够高的。但往往北方地区气候恶劣，设备运行老化时间缩短，而绝缘子生产企业对极低气温影响复合绝缘子机械强度的考虑较少，这就使线路运行的安全可靠大打折扣。
1.3劣化特性
复合绝缘子出现伞套变硬、变脆、粉化、裂纹、开裂，伞套出现起痕、树枝状通道、蚀损，密封不良，憎水性下降，局部发热及机械强度明显下降均为劣化，影响复合绝缘子的安全运行。
2复合绝缘子的优点
复合绝缘子之所以在我国高压、超高压及特高压线路上获得广泛应用，主要在于以下几项优点：
1）性能极为优良的耐污闪能力，从而可大大减少污闪事故。
2）可免清扫，免测零，从而可达免维护，大大减轻了工人的劳动强度，节约了人力，缩短了停电检修时间。
3）价格较瓷或玻璃绝缘子低。
4）重量较瓷或玻璃绝缘子轻，其重量约为瓷（或玻璃）绝缘子重量的1/（3~4）。
5）在特高压（±800kV，1000kV）线路上使用可大大缩短绝缘子长度，从而减轻铁塔重量，减小放线通道的宽度。
3我国复合绝缘子的应用情况
截至2009年10月，全国挂网运行的66kv~1000kV和±500，±800kV线路用的复合绝缘子约8230万支，其所占比例如图1所示。由图1可以看出，复合绝缘子在电网已投运的绝缘子中所占比重为1/3。至2011年底，复合绝缘子的比例已经超过2/5，同时玻璃绝缘子的比例也在增加，瓷绝缘子在低电压线路上应用较广泛。
图1不同类型的绝缘子在电网中使用比例图
近几年来我国特高压（±800kV，1000kV）线路的直线悬垂串均采用复合绝缘子。除了复合绝缘子应用于悬垂串，在耐张串上也少量使用，运行情况普遍良好
中国电力科学研究院曾对国内复合绝缘子（包括耐张串）的使用情况进行过调查统计，情况如表1所示。
表1各省复合绝缘子及复合绝缘子耐张串使用情况统计
由表1可以看出，110kV～220kV线路复合绝缘子耐张串的使用量已占全部使用量的26.68%。330～500（±500kV）～750kV线路占0.5%。
由以上情况可以看出，复合绝缘子用于耐张串（尤其对110kV及220kV线路），已具有较丰富的运行经验。
4寒冷地区（-45℃～-50℃）复合绝缘子使用问题
蒙东电网地处中国的东北地区，兴安盟大部地区及呼伦贝尔全市都处在高纬度寒冷地区，特别是呼伦贝尔地区2011年冬季出现了零下50多度的极寒天气，这些地区使用复合绝缘子耐张串是否可行，到目前只要少量的运行经验可以参考，通过在兴安盟、呼伦贝尔市的送电线路上安装复合绝缘子，研究严寒地区复合绝缘子的运行特性，积累运行经验，这样就为今后该地区新建、改建送电线路使用复合绝缘子提供依据。在严寒地区复合绝缘子的推广应用，也符合目前国网公司关于积极响应“两型三新”建设电网的要求，同时也降低了建设和运行总体成本，在解决运行人员少、维护难等方面也具有深远的意义。
实际上，早已有一些500kV线路在-45℃环境条件下采用了复合绝缘子。同时，一些制造厂家为适应低温环境，在产品试验上也增加了一些相应的试验项目，以满足产品在低温条件下的运行特性。具体情况如下：
4.1已有500kV线路的运行情况：
1）500kV伊（敏）～冯（屯）～大（庆）输电线路早于1997年在大兴安岭180km双回路段全部直线塔上采用了复合绝缘子，迄今运行情况良好。该线最低气温为-40℃及-45℃。
2）±500kV呼伦贝尔～辽宁输电线路呼伦贝尔段近100km，最低气温达-45℃，直线塔全部采用复合绝缘子。该线路已于2010年投产。
3）500kV呼伦贝尔煤炭基地电源送出工程（共四条线约200km），最低气温可达-45℃，直线串全部采用复合绝缘子。该线路已于2010年投产。
由此三条500kV线路可知，复合绝缘子用于-45℃及以下的低温条件是可行的。
黑龙江地区也属于高寒地区，风大雪多。一直以来主要使用瓷绝缘子，只是在近几年开始在110kV和220kV线路使用复合绝缘子，500kV线路也有少量使用。主要供货厂家是牡丹江电力设备厂（占47%）、保定电力修造厂（占23%）、山东泰光（占16%）。但在500kV线路中，供货厂家只有山东泰光和保定电力修造厂两家。截止目前，黑龙江省未发生过一起复合绝缘子运行故障，表明复合绝缘子在寒冷地区使用状况普遍良好。但是黑龙江地区用于耐张串的复合绝缘子数量极少，绝大多数是使用于悬垂绝缘子串上。
4.2生产厂家为满足产品低温性能所做的工作
《标称电压高于1000V的交流用线路复合绝缘子——定义、试验方法及验收准则》（GB/T19519-2004）中列出了复合绝缘子应进行的试验项目，其中，涉及低温特性的主要有两项，即：“突然卸载试验”及“热机试验”。
为了适应我国高寒地区使用复合绝缘子的需要，我国主要几个生产厂家，均对上述国标要求的两项试验提高了试验标准，如表所示：
试验项目 GB/T19519-2004要求 东莞高能、广州迈克林、襄樊电力
突然卸载试验 -20℃～-25℃ -30℃～-35℃
热机试验 -35℃～+50℃ -60℃～+50℃
由表2可以看出，表中两项试验标准的提高（与国标GB/T19519-2004相比），即可满足复合绝缘子低温（如-50℃）性能的要求。
5结论
1）复合绝缘子已在我国高压、超高压及特高压线路上获得广泛应用，其优良的耐污闪性能及其经济性已获得广泛认可。经调查，我国与产品质量有关的复合绝缘子事故率为5.92/10万，由此可见，其可靠性是非常高的。通过寒冷地区复合绝缘子的应用，分析复合绝缘子在寒冷地区的运行状况，积累运行经验；随着制造水平的提高，复合绝缘子的经济性、长效性、可靠性日渐凸现。
2）复合绝缘子已在蒙东及黑龙江北部寒冷地区（-45℃）的500kV及±500kV线路的直线塔上广泛采用。为了使复合绝缘子能适用于高寒地区，国内各制造厂在“突然卸载实验”及“热机试验”两项能体现低温特性的试验项目上降低了试验温度，以满足低温特性的需求。
3）考虑到复合绝缘子用于耐张串的数量尚不够普遍，运行经验尚不丰富，因此建议耐张用复合绝缘子安全系数可适当增加。
4）综上各项可得如下结论：复合绝缘子可广泛用于高纬度寒冷地区；耐张绝缘子串采用复合绝缘子是可行的，安全的，尤其对110kv~220kV线路可广泛推广使用。
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