一種降低中壓線路接地故障的局部絕緣固定方案的研究

云南電網(wǎng)臨滄云縣供電局 馬仙武 石鳳慶 王云海 周 雷

當(dāng)前農(nóng)村中壓電網(wǎng)大多采用鋼芯鋁絞線作為導(dǎo)線，線路絕緣化率低。當(dāng)雷雨季節(jié)，因線路絕緣子絕緣強(qiáng)度降低引發(fā)的隱性故障或絕緣子擊穿引發(fā)的金屬性接地故障頻率高，且該類(lèi)故障發(fā)生后難以快速、精準(zhǔn)定位故障位置，給配網(wǎng)運(yùn)維、供電服務(wù)帶來(lái)諸多不便。此外，以往的導(dǎo)線與絕緣子之間的固定均是以手綁線的方式進(jìn)行固定，安裝效果也因人而異。這種方式容易出現(xiàn)纏繞過(guò)松導(dǎo)線固定不牢容易發(fā)生斷裂的情況，使用過(guò)程中導(dǎo)線容易掉落，這些問(wèn)題極大的影響了供電系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。

通過(guò)2021年配網(wǎng)故障分析，絕緣子問(wèn)題引起的停電約占69%，樹(shù)木引起的故障停電約28%，小動(dòng)物引起的故障停電約占2%，外力破壞引起的故障停電約占1%。因此解決絕緣子問(wèn)題引起金屬性接地故障意義重大。

目前，預(yù)防和解決配網(wǎng)線路接地故障的措施主要有絕緣子修理和開(kāi)展導(dǎo)線絕緣化大修，存在的主要問(wèn)題一是無(wú)法適時(shí)開(kāi)展蓋絕緣子修理，二是開(kāi)展導(dǎo)線絕緣化大修項(xiàng)目需要投入大量資金和人力物力，農(nóng)村線路部分線段存在檔距大的情況，不適合更換絕緣導(dǎo)線，為減輕電桿承受的重量，依然需要采用鋼芯裸導(dǎo)線，故而依然有部分裸導(dǎo)線存在接地故障風(fēng)險(xiǎn)。

為解決上述問(wèn)題，本文擬設(shè)計(jì)一種預(yù)防絕緣子閃絡(luò)故障及導(dǎo)線固定解決方案。該解決方案共由兩部分組成，第一部分為針對(duì)架空裸導(dǎo)線設(shè)計(jì)的高分子彈性絕緣防護(hù)套；第二部分為針對(duì)針式絕緣子、柱式絕緣子綁扎固定導(dǎo)線而研制的固線裝置[1]。整套解決方案通過(guò)疊加的方式對(duì)與絕緣子直接接觸部分導(dǎo)線進(jìn)行層層防護(hù)，局部增強(qiáng)導(dǎo)線與絕緣子的絕緣防護(hù)等級(jí)，從而降低因絕緣子絕緣強(qiáng)度降低或擊穿導(dǎo)致的線路接地故障率[2]。

1 方案設(shè)計(jì)

一種降低中壓線路接地故障的局部絕緣固定方案，實(shí)現(xiàn)局部增強(qiáng)導(dǎo)線與絕緣子的絕緣防護(hù)等級(jí)，從而降低因絕緣子絕緣強(qiáng)度降低或擊穿導(dǎo)致的線路接地故障率的目的。設(shè)計(jì)方案如下：

高分子彈性絕緣防護(hù)套包裹在裸導(dǎo)線表面，加強(qiáng)線路局部絕緣強(qiáng)度，絕緣固線裝置通過(guò)連接機(jī)構(gòu)固定在絕緣子上面，同過(guò)收緊防松螺母推動(dòng)壓塊實(shí)現(xiàn)對(duì)高分子彈性絕緣防護(hù)套的壓緊，確保導(dǎo)線與絕緣子緊密接觸，防止左右、前后的滑動(dòng)。

圖1 整體安裝效果

圖2 高分子彈性絕緣防護(hù)套結(jié)構(gòu)圖

1.1 高分子彈性絕緣防護(hù)套

采用高分子高彈性絕緣材料，通過(guò)模具擠壓形成一個(gè)螺旋形的自卷管，長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行自行裁剪，將其安裝到裸導(dǎo)線上，會(huì)自動(dòng)完成自卷動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)裸導(dǎo)線的包裹和防護(hù)。

1.2 絕緣固線裝置

采用內(nèi)置金屬支架，外部采用注塑方式進(jìn)行絕緣防護(hù)，極大提高強(qiáng)度和絕緣性能，采用收緊防松螺母方式固定導(dǎo)線與絕緣子，確保導(dǎo)線牢固可靠、防止松脫。

絕緣固線裝置的主體為鉸合式結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)壓線板和一個(gè)鉸合板組件。鉸合板組件包括兩個(gè)一端通過(guò)鉸軸鉸接的卡板，用于裝置在絕緣子上的固定。壓線板的一端和鉸合板組件通過(guò)鉸軸和一個(gè)螺紋套筒鉸接。具體地，螺紋套筒和壓線板鉸接、鉸軸的和螺紋套筒螺紋連接。壓線板的另一端和鉸合板組件通過(guò)掛桿和螺紋套筒可拆卸連接。具體地，螺紋套筒和壓線板鉸接、掛桿和螺紋套筒螺紋連接，掛桿的另一端設(shè)有非圓形掛扣，兩個(gè)卡板分別設(shè)有通孔，掛扣穿過(guò)通孔后、轉(zhuǎn)動(dòng)掛桿能夠使掛扣與通孔相錯(cuò)開(kāi)而掛在卡板上；一個(gè)卡板設(shè)有三個(gè)并排的通孔，掛桿可不同的通孔可改變兩個(gè)卡板形成的類(lèi)圓形空隙，使裝置適用于不同規(guī)格的絕緣子。壓線板上還設(shè)有用于配合絕緣子的頂槽來(lái)夾持電纜的壓線部。

圖3 絕緣固線裝置結(jié)構(gòu)圖

將高分子彈性絕緣防護(hù)套包裹在裸導(dǎo)線上，因?yàn)楦叻肿訌椥越^緣防護(hù)套具有自卷恢復(fù)性能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線的緊密接觸、防止滑動(dòng)，同時(shí)渦旋結(jié)構(gòu)增大了爬電距離，其絕緣性能好；其次，通過(guò)絕緣固線裝置固定在絕緣子上，將包裹好高分子彈性絕緣防護(hù)套的裸導(dǎo)線置于絕緣子槽位內(nèi)，然后收緊防松螺母，最后蓋上絕緣蓋即可，過(guò)程快速高效，從局部加強(qiáng)線路絕緣性能和固定方式兩個(gè)方面，解決目前絕緣子接地故障頻率高等痛點(diǎn)。

圖4中：1絕緣子，2裸導(dǎo)線，3高分子彈性絕緣防護(hù)套，4卡板1，5卡板2，51金屬加強(qiáng)板1，6鉸軸，7壓線板，71金屬加強(qiáng)板2，8絕緣蓋，9防松螺母，10加強(qiáng)墊片，11掛桿。

圖4 整體方案圖

2 實(shí)施效果

2.1 性能測(cè)試

為了保證高分子彈性絕緣防護(hù)套和絕緣固線裝置能夠滿足實(shí)際使用需求，本文對(duì)高分子彈性絕緣防護(hù)套進(jìn)行了耐壓試驗(yàn)、耐低溫試驗(yàn)及耐高溫試驗(yàn)，對(duì)絕緣固線裝置進(jìn)行了絕緣料耐壓試驗(yàn)、耐低溫試驗(yàn)及耐高溫試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下。

高分子彈性絕緣防護(hù)套：耐壓試驗(yàn)。18kV，1min 不擊穿；耐低溫試驗(yàn)。-40℃，16h 不變形、不開(kāi)裂；耐高溫試驗(yàn)。80℃，168h 不出現(xiàn)開(kāi)裂、變形、變色現(xiàn)象。絕緣固線裝置：絕緣料交流耐壓試驗(yàn)。18kV，1min 不擊穿；耐低溫試驗(yàn)。-40℃，16h不變形、不開(kāi)裂；耐高溫試驗(yàn)。80℃，168h 不出現(xiàn)開(kāi)裂、變形、變色現(xiàn)象。此外，還對(duì)高分子彈性絕緣防護(hù)套采用防真環(huán)境測(cè)試；安裝一段裸導(dǎo)線，進(jìn)行不同場(chǎng)景下模擬測(cè)試，記錄結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 高分子彈性絕緣防護(hù)套仿真環(huán)境測(cè)試

2.2 效益分析

目前各縣級(jí)單位配網(wǎng)線路仍有大量架空裸導(dǎo)線在運(yùn)行，部分線段地理位置特殊，造成絕緣子污穢、絕緣值降低或絕緣子隱性擊穿等情況，運(yùn)維人員查找故障十分困難；啟用高分子彈性絕緣防護(hù)套后，可杜絕上述情況引發(fā)的線路接地故障，降低線路故障率、提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

開(kāi)發(fā)本裝置前，導(dǎo)線、絕緣子采用鋁線綁扎，單根導(dǎo)線及絕緣子綁扎耗時(shí)約5～7分鐘；啟用絕緣固線裝置后，完成單根導(dǎo)線及絕緣子綁扎耗時(shí)可控制在1分鐘以內(nèi)，大大提高了工作效率。若對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)開(kāi)展全面線路絕緣修理，每公里投資約4萬(wàn)元（僅按更換導(dǎo)線計(jì)算，不含其他桿上材料），使用高分子彈性絕緣防護(hù)套成本為260元/套，若采用本裝置進(jìn)行改造則每公里可節(jié)約投資成本約3.22萬(wàn)元。