关键词：防污闪；复合绝缘子；缺陷改进
无机质绝缘子在交直流系统中，渐渐表现出机械强度不足、耐污能力差等弱点。由于其污闪跳闸后的重合率很低, 绝缘子的污闪容易发生大面积和长时间的恶性停电事故, 造成的经济损失在线路总事故损失中，所占的比重相当大。绝缘子污闪已是影响电力系统安全运行的重要问题，整改的关键是加快绝缘子的升级换代。一些明明早该淘汰的老式绝缘子沿用了几十年，就连保养维护，也仍然是延续过去的老方法；而早在20世纪80年代末，就已在我国应用的防污闪能力极强的复合绝缘子，至今进入电网的却只有区区几千万支，而且地域分布不均，推广面不宽。为此，加强复合绝缘子选择应用与检修的意义重大。
1 复合绝缘子的应用
复合绝缘子在多种环境下具有良好的适应能力，既减轻了维护工作量，提高了劳动生产率；又显著提高了绝缘性能，大大减少了污闪事故率；且重量轻和制造方便。已越来越多地在电力系统中应用，我国的年需求量已达300万支，东部污闪多发和频发地区电网应用的数量，明显要多于西部地区，见图1。受1989年至1990年华东和华北电网、1996年底至1997年初长江中下游电网，以及2001年华北电网3次发生大面积污闪事故的直接影响，凡是采用复合绝缘子的线路，几乎没有发生闪络事故。后来新建线路包括交直流500 kV以上线路，都开始批量使用，如作为西北输电主网架的兰州东南——官亭750 kV架空输电线路，也通过招标选用了。但由于复合绝缘子的运行经验相对较少，选用时还是基于传统瓷绝缘子的经验，主要应用在2~3级以上的污秽地区，其泄漏距离一般比瓷绝缘子值要低20%左右。如以丘陵山地为主的浙江，浙南山地海拔1000 m以上，沿海岛屿星罗棋布，气候潮湿且盐雾大，时受凝露和台风的侵袭；城乡发达的工业和交通，也使电网绝缘子极易产生污秽和腐蚀。传统绝缘子越来越不能满足要求，开始因地制宜推广应用复合绝缘子。2006年的需求量已达6.3万支，预计2008年的需求量增长约17%。尽管其价格比瓷和玻璃等传统绝缘子要贵些，但它使电网污闪率大幅度下降，明显地减少了事故损失，所以其性价比要比传统绝缘子高得多。
1.1 品种选择
纵观各地复合绝缘子市场，尽管其品种不下几十种，但多数用户从一开始就瞄准上了高温硫化硅橡胶复合绝缘子，使主流生产厂在短短几年内先后完成了升级换代，并使产品经过了多次区域性和大面积污闪的考验。当前较受欢迎的品种主要有两类：
1.1.1 质量过得硬的产品
一些具有良好的抗冲性、抗震性和防爆性的主流产品最受青睐，其内部承载的环氧引拔棒有极高的抗张强度，为普通钢材的2~3倍，为高强度瓷的8~10倍，大大提高了产品机械性能。它的端头与芯棒连接采用先进的压接式工艺，保证了产品可靠的机械强度。采用的硅橡胶材料具有优良的耐高低温特性、耐潮性、耐热老化性和耐腐蚀能力，与环氧引棒构成实心结构，保证了内绝缘不受潮。而且运行中免维护，不需清扫。此外，这类产品多采用标准球窝联结构，十分便于运输安装。
1.1.2 技术进步快的产品
一些生产厂家明显加快了产品更新换代的周期，几乎每年都有新款上市。如一种以电场分布为理论基础, 在绝缘子里加导体, 把绝缘子周围的一部分电力线吸引进绝缘子, 使里外的电场分布达到某种平衡，也使承受的闪络电压突破了禁区。再如，新品在绝缘子里安装了传感器, 一旦某个绝缘子出现闪络, 可以在瞬间把信息传达到指挥部,从而防止事故进一步扩大。还有的采用了整体挤包护套穿伞、耐应力腐蚀芯棒、优化均压环型式、重新组合材料配方、高科技的内密封结构等新工艺。
1.2 使用类型
由于复合绝缘子的形状和安装方式直接影响挂网运行后的积污量，所以用户在选购时，一般都十分注重其所选的类型，以经受住实际运行条件的考验。使用较多的类型主要有两种。
1.2.1 从外绝缘伞裙表面形状来选择
用户侧重选择能确保复合绝缘子外绝缘表面结构特性的产品，根据产品外绝缘所采用材质性能特点，结合产品运行环境中各种因素的影响程度来确定。多选择伞裙上表面为小倾角，下表面为平板的无滴水沿结构，见图2A，它可以明显减少污秽物堆积，使水滴易形成球形状态脱离表面，还可以防止伞裙结构变形。而下表面凹凸的有滴水沿的绝缘子，见图2B。它的棱间凹槽处就容易积污，自然不被看好。大伞裙亦受欢迎，用来提高外绝缘表面结构特性中的间隙绝缘性能。对于产品外绝缘表面结构特性中的表面绝缘性能，多在大伞间加装污闪电压高的小直径伞裙来保证。
1.2.2 从绝缘子串安装方式来选择
在用户中一般安装有悬垂串绝缘子、水平串绝缘子和V形串绝缘子三种方式，见图3。首选的是水平串绝缘子，其上下表面均能被雨水冲刷，自洁性最好。其次，是受污程度介于悬垂串和水平串之间的V形串绝缘子。悬垂串绝缘子串由于积污最严重，采用的最少。
2 运行与损坏故障的检修
长期以来，许多电力企业认为，输配电线路应用复合绝缘子防污闪，只要定期清扫，便是恪尽职守。其实检修保养早有了新理念，需要根据大气污秽程度、污秽性质和容易发生污闪的季节等，选择不同的科学技改和维护方案，以提高复合绝缘子的闪络电压，防止发生恶性停电事故。
随着复合绝缘子使用数量的逐年增加，有关其闪络和损坏也日趋增多。除施工与外力造成的损坏外，一类是机电性能已不能满足安全运行的要求，导致电网发生恶性事故的产品损坏事故，如界面击穿、芯棒脆断、芯棒断裂、芯棒击穿、筒击穿、安装损坏等，它们所占比例约在38%~5%之间，见图2。另一类是与传统绝缘子一样发生的闪络。前者多发生在早期产品上，原因是选材和工艺都不够成熟，年损坏率约为5/100000。现时，检修这些运行中绝缘子损坏的方法，需要采用高新技术去对症下药，才能事半功倍。
2.1 技改解决界面击穿
界面击穿占全部电气损坏的60%以上，多发生在雷击情况下。早期采用灌胶和挤包工艺的悬式产品，以及110kV的横担产品，近来挤压穿伞和整体注塑的复合绝缘子也多次发生。最为严重的是浙江500 kV北兰线（5403），使用刚2年多的德国西门子复合绝缘子的内绝缘击穿，20多只产品存在护套与芯棒剥离现象。为此，要通过对绝缘子技术改造来解决因耦联剂使用不当，和制作工艺缺陷等引起界面局部粘接不实，而导致击穿的问题。同时积极与生产厂家联系，合作技术攻关，生产符合当地运行环境的，并留有足够裕度的绝缘子，尽快把过高的损坏率降下来。
2.2 消除污闪三管齐下
在持续大雾、连续阴雨和结露及融冰雪等条件下发生的闪络，占已查明闪络总数的6%。尽管对有些原因存有争议，但认为使用复合绝缘子可以杜绝污闪是有失偏颇的。实际上，硅橡胶表面污层过厚而使憎水性难以迁移至污层表面，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，如浙江沿海和西南山地有些污闪就是由此引发，不同的污秽物也对其憎水性的迁移产生重大影响。因此，要定期进行绝缘子串盐密度测量，有条件的可装泄漏电流记录器，根据泄漏电流的幅值和脉冲数来监视污秽绝缘子的运行情况，及时发出预告信号，走上预知未来的创造“本质化安全”环境之路。检修方法主要有三种：一是增加串联盘形悬式绝缘子的片数，如35kV线路用4~5片，110 kV线路用8~10片；二是采用耐污秽的伞形扩张较大盘形悬式绝缘子；三是对棒行绝缘子增加伞数或采用特殊伞形。
2.3 芯棒脆断换用新品
芯棒玻璃纤维受到酸液侵蚀，而发生的断裂在已发生的芯棒断裂事故中占74.5%，且以500 kV线路最为突出。芯棒脆断有的在投运1~3年内发生，有的运行8~9年后发生。要数广东电网相继发生的5起故障极具典例，均为500kV交流线路，都是端部密封不严水分侵入造成。因此，一方面要提高芯棒的抗应力腐蚀（酸蚀）能力，另一方面必须保障密封的牢固与长效，防止护套受损。目前，直流线路选用的耐应力腐蚀芯棒，其端部芯棒护套与金具的连接，是在采用压接技术的基础上，使用高温硅橡胶密封，就明显地减少了脆断发生。
2.4 芯棒损坏防换并举
虽然施工以及运输和储存中发生的问题，并未影响电网的安全运行，但其潜在影响也不可低估。不能排除可能有若干因施工和运输不当，受到损伤的复合绝缘子已上网运行，也不能排除已发生脆断的复合绝缘子，有些是否因为施工受损所致。因此，其对策是预防和更换，首先要进一步规范复合绝缘子的运输、贮存及施工措施，严把上网前的质检关，决不能让已受损伤的复合绝缘子上网运行；其次要对上网运行的复合绝缘子定期巡查检测，发现芯棒损坏的绝缘子及时更换。
2.5 加装设施防鸟啄伤
鸟粪闪络占闪络事故的第2位，约占29%。在五大电网都有发生，以西部内陆与东部沿海为多。自2005年以来，在跨区电网输电线路检修和运行中，就多次发现被鸟啄伤的情况，遭受损害的复合绝缘子已达92支，分布在河南、湖北、浙江等三个省的4条交直流线路上。一般可从伞裙表面和杆塔下是否留有鸟粪残迹来判断，更应根据周围鸟类活动和迁徙的规律来确定。鸟粪闪络的主要危险来自鸟排泄的瞬时，采用塔顶横担安装防鸟刺、复合绝缘子顶部加装一只大伞盘瓷绝缘子等，都有很好的效果。
2.6 增加串长抵抗雷击
雷击闪络跳闸居其外绝缘闪络之首位，约占闪络事故的45%。多发生在东部和南部沿海及西南雷电活动频繁的省区，以35~110 kV线路最多。与同长度瓷绝缘子串相比，35~110 kV复合绝缘子因其伞径较小，而减少了放电距离；对220 kV及以上产品，则多与均压环位置安装缩短了绝缘长度有关。因此，在塔窗尺寸允许的范围内，应适当增加复合绝缘子串的长度。
3 设计与制造缺陷的改进
复合绝缘子在我国仅有10余年的运行历史，技术还不十分成熟，用户也逐渐发现了它在设计与制造上的一些缺陷，限制了它的竞争力。生产厂商如果能在以下3个方面努力，必将赢得更多用户。
3.1 加快产品技术创新，延长使用寿命
聚合物材料具有比瓷弱的键，这意味着老化会随着运行中的多种应力而变化。其寿命期望值很难评定，长期可靠性还不太清楚，绝缘子故障检测比较困难。绝缘子性能是材料配方、产品设计和制造过程相互影响的结果。生产厂家要科学地配制材料，充分考虑材料配方和产品设计间的相互影响，并且在制造过程中尽量不使用容易降解的材料，把这种老化减少到最低限度，增强复合绝缘子的长期可靠性。
3.2 减少原材料消耗量，降低生产成本
聚合物原材料费用比瓷高得多，与基础聚合物材料混合在一起的填料和添加剂，不仅降低了费用而且增强了性能，并便于生产。由于玻璃纤维棒或管的机械强度高，聚合物材料击穿电压也很高，芯棒或芯管尺寸可以比瓷体小或小得多，伞裙可以做的很薄，因而绝缘子材料消耗量，相对来说比瓷绝缘子小得多，这样即使复合绝缘子原材料费用高，绝缘子产品的费用也可以和瓷绝缘子一样，甚至可比电压等级相同的瓷绝缘子还低。
3.3 增加特色系列产品，完善售后服务
要抓紧开发适用各种复杂环境下的系列化产品，并对绝缘子留足够的裕度，甚至重新设计个性化的芯棒、金具、伞裙护套和粘接层，更能保证产品的质量。尽快研发能方便有效地检测老化绝缘子的设备和方法，降低线路维护难度，提高劳动生产率。此外，生产厂家不能夸大宣传产品性能，误导用户；在构筑技术壁垒时，能在简要说明书之外，增加一本权威的检修工艺指导书，以提高用户使用技能；还要加强产品的宣传推广，搞好售后跟踪服务。
输配电线路绝缘子防污闪是个老话题，恰如一面多棱镜，折射出电力企业发展中的诸多理念更新问题。应用复合绝缘子的新视角，是防污闪推开的一扇新门。现时，通过改进维护和保养方法，引进先进技术，换装新型绝缘子等措施，才不失为明智之举，从中得益非浅，这已被诸多电力企业所证实。
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