66kV～220kV絕緣子雷擊斷裂與自身劣化關系分析

摘要：結合遼西各供電公司所管轄的線路近十幾年來因雷害造成的絕緣子損害情況，分析了絕緣子的自身運行良好狀況與雷擊閃絡的關系，指出線路運行中存在著少量劣化絕緣子，不僅僅是損失線路部分絕緣的問題，而且能給線路的安全運行帶來更大的危害，必須認真加以對待。

關鍵詞：絕緣子；雷擊；劣化絕緣子

作者簡介：趙會（1982-），男，吉林吉林人，國網遼寧省電力有限公司技能培訓中心技術技能培訓部，講師，技師。（遼寧 錦州

121001）羅旭（1971-），男，遼寧朝陽人，國網遼寧省電力有限公司朝陽供電公司運檢公司，助理工程師，技師。（遼寧 朝陽 122000）

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0262-02

遼西地區多城市境內地形以山區為主，并呈北高南低的態勢，北部多為高山峻嶺，南部多為一般山地或丘陵地帶，地勢分布比較復雜，由于受海洋性氣候影響，境內雷電活動比較頻繁，據變電站值班人員的不完全觀測統計，年平均雷電活動約在30天左右，這對北方地區來講正是典型的多雷地區。根據送電線路雷害事故統計分析，年平均雷擊跳閘率達到l.04次/公里，占整個送電線路事故跳閘率的60%左右，嚴重影響送電線路跳閘率指標的完成。

一、十年來發生的雷害事故情況

從2003年到2013年，十年間共發生66～220kV線路雷擊跳閘74次，其中66kV線路發生46次，220kV線路發生28次，這中間還不包括未找到閃絡地點的雷害事故。因雷擊共造成線路絕緣子閃絡l74串，損壞普通絕緣子約800余片，合成絕緣子20多根。雷電活動具有周期性強弱的特點，在雷電活動較嚴重的年份，線路雷害跳閘最多達到14次，較弱的年份最少發生6次，其表現為強雷暴活動年，220kV線路雷擊跳閘次數明顯增多，一般都在4次以上，最多達到8次，而較弱的2011年為1次。

雷害不僅能引起絕緣子外絕緣損壞，有時還能引起絕緣子的機械性能損壞，起不到支撐導線的作用，給送電線路的安全運行帶來更大的危害。

二、線路劣化絕緣子積累的形成與雷擊斷裂的關系

從220kV線路的絕緣子鋼帽炸裂狀況分析，有一個值得注意的原因不容忽視。檢查被炸裂的兩個鋼帽斷面，均發現靠近鋼帽表面鍍鋅層2mm以內鑄鋼有銹蝕痕跡，這說明鋼帽爆炸前就已經存在著裂紋缺陷。今年66kV線路的絕緣子斷裂也存在著同樣的問題。這些裂紋的產生說明了在鋼帽內的原瓷釉上，在運行中也出現了劣化裂紋現象。

送電線路的絕緣子一般一至兩年試驗一次，個別的可能還要長一些。絕緣子現階段一般采用固定火花間隙的檢測方法。該種方法施工簡單，檢出效率較高，但存在著準確率不高的問題。一方面是由于工作人員的操作原因造成。操作不當、經驗不足、判斷失誤等都是漏檢劣化絕緣子的重要因素。二是由于設備的客觀原因所形成。一般絕緣子的檢出工作都是在天氣晴朗比較干燥的氣候條件下進行，絕緣子鋼帽內的瓷釉厚度可達20mm以上，在此條件下沿潔凈瓷釉的縫隙長度也可承壓達40～50kV。在這種高阻值情況下，絕緣子的正常分布電壓值比標準值降低不多，試驗人員一般很難進行辨別。另一種情況是，靠近導線側的絕緣子，正常時分布的電壓值較高，略微低一點時盡管聲音的異常有放電聲，但也很難判斷是否是不良絕緣子，只有在潮濕的氣候條件下才能較容易地將分布電壓低的不良絕緣子發現出來。雙串絕緣子串受分布電容的影響，絕緣子上的分布電壓與一般直線單串略有不同，使用火花間隙的檢測方法全憑操作人員的經驗判斷，更難以判斷已略微變化的分布電壓值，從而使線路上的劣化絕緣子得以積存。

發生雷擊斷裂的絕緣子一般情況下僅受劣化絕緣子排列位置的影響，可能是靠近掛點的第一片，也可能是靠近導線的最后一片，損壞位置沒有固定的規律。從雷擊絕緣子的損壞情況分析，靠近導線側的絕緣子損壞比較多，雙絕緣子串出現斷裂的機遇相對高于單串結構的絕緣子。靠近導線高場強的絕緣子斷裂約占50%，雙絕緣子串出現斷裂約占34%左右。這些除與高場強作用力有關外，與線路不同部位劣化絕緣子的遺留數量也有著一定相互關聯的。

三、絕緣子雷擊斷裂的形成特征

電力線路在正常運行中，由于遺留著裂紋劣化的絕緣子。該種絕緣子在氣候比較潮濕的雷雨季節呈現著低阻值。即使在氣候比較干燥的情況下，這些絕緣子也很難承受雷閃過電壓的沖擊。一旦線路絕緣子串遭受超強度感應過電壓的襲擊發生閃絡時，良好絕緣子一般是沿瓷裙表面的外絕緣形成閃擊通道，而劣化的絕緣子首先是沿瓷釉的孔隙內絕緣形成閃擊通道。電弧引起的高溫和高壓極易造成絕緣子鋼帽的爆炸，使鋼角脫離而損壞。當然，通過的短路電流越大，必然使鋼帽炸裂的程度就越嚴重，66kV線路能使鋼帽炸裂，而220kV線路有時卻能將鋼帽炸的粉碎。

良好的絕緣子有時也能形成雷擊斷裂，這是因為當沿著瓷釉外絕緣形成閃擊通道時，在電弧超高溫度的作用下能引起瓷釉炸裂，使瓷裙破碎。破碎后的絕緣子的閃擊通道大大縮短了放電爬電距離，并逐漸向鋼帽內繼續發展，使瓷釉熔化導致鋼角的脫出。從這里可以看出，后者形成的絕緣子斷裂損壞的條件必須具備相應的較大電流和相對較長的作用時間因素。

由此可以看出，良好絕緣子的斷裂一般受保護動作時間相對較長的距離Ⅱ—Ⅲ段保護控制，并且是相對較長的線路才有可能發生這種現象。從此種情況分析，因破壞力不同的原因，這也是處于高場強絕緣子的斷裂比率，必然要高于低場強位置絕緣子斷裂比率的原因之一。

仔細分析良好絕緣子和劣化絕緣子的斷裂損壞情況是有所區別的。劣化絕緣子在一般情況下，高溫和高壓都是從鋼帽內部產生的，能夠瞬間引起已有缺陷鋼帽的炸裂，僅在個別情況下爆裂點發生在鋼角側，引起鋼角和瓷釉由絕緣子縱向爆出。另一個區別是二者瓷釉的燒損情況不同，良好絕緣子瓷釉的燒損是從鋼帽的外緣向里發展，所以外緣燒損較重，包括鋼帽本身的外緣弧光燒傷，但很少發生鋼帽爆裂現象；而劣化絕緣子的瓷釉燒損是從里向外發展的，鋼帽內燒損較重，外緣燒損較輕。

從上述分析可看出，在送電線路運行中，尤其是處于雷電頻繁活動地區，準確和及時地檢出劣化絕緣子是具有重要意義的，不能僅僅從線路絕緣余度去考慮絕緣子的檢測周期，這樣往往會貽誤檢測時機，易忽視絕緣子斷裂帶來的潛在危害。

四、改進絕緣子檢測手段的構思

通過以上分析還可以看出，現有固定火花間隙的檢測方法和電壓分布法的檢測手段從防雷方面考慮是否恰當，應進一步斟酌。質量良好的絕緣子自然劣化率一般都控制在萬分之二以內，一條中等長度線路的絕緣子年損壞也僅為幾片或十幾片。如果真是這樣，從雷擊或然率的角度衡量絕緣子遭受雷擊損壞折斷的可能性幾乎微乎其微。問題是如何防止劣化絕緣子的積累，使損壞的絕緣子得到及時發現并進行更換。使用固定火花間隙的絕緣子檢出方法要在這樣多的絕緣子中找出幾片絕緣略低的絕緣子，工作精度和工作量是很大的，并且難以達到如此高的準確率要求。

近年來，國外已有多種新技術、新儀器用于檢測運行中的劣化絕緣子，傳統的“火花間隙”法也在應用。這些檢測方法中，雖然有的檢測手段已達到智能化，操作起來也更加簡單，但大部分方法仍沒有脫離利用絕緣子分布電壓的原理，所以依然存在著準確率的問題。

但是，也有一些國家研制的檢測方法值得借鑒，如加拿大安大略水電局研制的一種可停電、帶電用絕緣桿操作的檢測儀。該檢測儀能產生100千伏脈沖電壓，加在被測的絕緣子上，用音響信號指示被測絕緣子。這無疑消除了裂縫間隙的電阻值影響，達到更高檢出準確率的目的。該種檢測器如再配合其他地面檢測儀進行粗測必將大大節省人力、物力，使絕緣子檢測工作更科學化。

相比一些國外檢測方法，國內已就多種檢測手段進行了科學研究和開發工作，形成了自己的多種系列檢測儀器，有的在線路運行中已得到了較為廣泛的應用。手持式不良絕緣子檢測儀經實際應用較受基層班組的歡迎。它可以利用線路停電檢修的機遇，同時進行不良絕緣子的檢出工作，這樣不僅減少了工人登塔次數，而且其檢出效果也較好，更換下來的劣化絕緣子準確率達百分之百。

但是，手持式不良絕緣子檢測儀也存在著一定的弊端，正如上面所提到的那樣，對剛剛開始劣化的絕緣子的檢測過程仍存在一定問題，因已滿足現行規范的規定，針對是否應再做一番改進，本文僅能提出問題作為下一步改進時的參考。該儀器的另一個缺點是不能進行帶電檢測，尚需進一步的完善。

五、結論

絕緣子是電力系統中使用數量最多的電氣元件，也是線路故障的頻發點，檢出線路運行中的劣化絕緣子是設備診斷領域的重要技術改革。如何加強線路絕緣子的監測，改進劣化絕緣子的檢測手段，控制線路上劣化絕緣子的遺留量，對提高線路整體健康狀況、減少絕緣子雷害擊斷率是十分必要的，這是多雷地區現有送電線路安全運行的重要組成部分。

總之，從防雷角度考慮，在目前現有檢測手段條件下，對新建或改建送電線路的特殊多雷地段采用低劣化率自爆式鋼化玻璃絕緣子或適當采用更先進的其他類型絕緣子來改善送電線路安全運行條件，以及適當增加線路絕緣子泄漏比距，從根本上減少絕緣子串的閃絡概率，對預防絕緣子的斷裂都將是十分有效的，這對確保多雷區送電線路的安全運行更具重要意義。

（責任編輯：王祝萍）