输电线路玻璃绝缘子群爆防范

第４１卷　２０１３年４月　云南电力技术　Ｖｏ１．４１　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１３　ＹＵＮＮＡＮ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　输电线路玻璃绝缘子群爆防范　谢照祥刘跃峰　普洱６６５０００）　（云南电网公司普洱供电局，云南摘　要：介绍一起在运５００ｋＶ输电线路玻璃绝缘子同时多片自爆现象，收集了相关运行数据，从内因、　外因两大方面对自爆原因进行了分析，并结合自爆分析结果及实际运行经验提出防范措施。　关键词：输电线路绝缘子措施　中图分类号：ＴＭ７２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—７３４５（２０１３）０２—００３６—０３　１　刖再　钢化玻璃件自爆时，有一个引起破坏的起始　点一破碎中心点．它的周围呈放射状，经大量实　践证明和试验发现自爆中心的部位与碎片形状分　由于玻璃绝缘子具有零值自爆、检测方便、　不易发生掉线事故以及运行安全等特点，在现电　网运行中得到普遍使用，在使用过程中由于玻璃　绝缘子受到雷击、外力破坏等原因会产生个别绝　缘子自爆情况，很少有发生集体自爆的情况，尤　其对于５００ｋＶ输电线路使用的钢化玻璃绝缘子在　同一基塔同一相别发生群爆的情况更是罕见．但　当自爆绝缘子数量达到规程最低要求时，势必因　线路绝缘强度不足而引发线路跳闸事故的发生，　严重威胁着电网、设备的安全稳定运行。　布有关，若碎片呈长条状反射形，自爆中心的部　位发生在绝缘子头部，若玻璃碎片呈不规则网状　分布，它的破碎中心点在玻璃绝缘子的伞盘部，　钢化玻璃绝缘子在运行中。产生自爆的原因归结　起来主要有内因（绝缘子本身因素）、外因（外　界因素）两种：　２．３．１绝缘子自爆的外因　１）外力破坏分析：钢化玻璃绝缘子在运行　中．可能会受到爆破物、射击等外来力量的冲击，　试验证明当绝缘子钢化玻璃局部受到的打击破坏　负荷大于１０１７Ｎ／ｅｒａ时＿１］，钢化玻璃绝缘子就会　２输电线路绝缘子自爆情况　２．１　５００ｋＶ输电线路简介　５００ｋＶ线路为两座５００ｋＶ变电站联络线路，　线路全长１５６．３７４ｋｍ，设计气象条件：设计覆冰：　发生受到外力的自爆，若在线路上遭受外力破坏，　伞盘玻璃呈碎粒状脱落，散落直径远超１ｍ范围　５ｍｍ冰区；设计风速：３０ｍ／ｓ（其中跨江段为Ｖ　＝３２ｍ／ｓ），导线采用６ＸＬＧＪ一３００／４０，导线采用　（与杆塔高度及风力有关）；若玻璃绝缘子自然自　爆时。伞盘玻璃脱落的碎块或碎片聚集在一起，　散落在直径１ｍ范围内，经现场查看，在线路保　护区范围内没有发现爆破破坏源及外力破坏产生　的遗留物。但玻璃绝缘子自爆产生的碎片都集中　在绝缘子下方，且伞盘玻璃呈碎粒状脱落，对同　等边倒挂三角型布置，线路所使用的绝缘子均为　Ｕ３００Ｂ型号，有７０ｋＮ、１６０ｋＮ、２１０ｋＮ、３００ｋＮ、　４２０ｋＮ四种，绝缘子片数（片）为２５片，线路杆　塔型号ＣＪ５３２２，呼高３０ｍ，垂直档距１９４ｍ．水平　档距３５３ｍ。　２．２绝缘子自爆情况　串绝缘子的玻璃件进行检查，在同串绝缘子上，　有部分绝缘子玻璃件上存在破损情况，因此可确　巡视过程中，发现５００ｋＶ线路某一塔上Ａ相　大号侧外串从导线起第１５、１６、１７、１８、ｌ９、２１　绝缘子自爆，内串从导线起第ｌ７、ｌ８、１９、２０片　绝缘子自爆。　２．３　自爆原因分析　收稿日期：２０１２—１２—１８　３６　定该线路绝缘子在遭受外力破坏的过程中产生的　自爆。　’　２）气象条件分析：玻璃的导热性能很差，　当温度发生剧烈变化时，由于内外层存在较大的　第４１卷　输电线路玻璃绝缘子群爆防范　２０１　３年第２期　温差，又由温差引起收缩应力的差异，内外层将　产生不同的应力应变。当这种应变力大于玻璃绝　缘子能承受的应力时．就会产生自爆。自爆期间．　每天的气温差平均约为１０℃，而每小时间气温的　变化均在３℃内。因此．不存在温度剧烈变化情　况，也就不存在由温度剧烈变化引起的绝缘子自　爆情况，当然不排除该区段的地理环境产生特殊　的微气象，导致绝缘子连续群爆。　３）线路金具发热分析：玻璃的导热性能很　差，当玻璃绝缘子附近发生温度剧烈变化时。会　使温度变化点附近的绝缘子产生自爆，不可能出　现绝缘子产生热传递，使远离温度变化的绝缘子　产生自爆，而且红外测温时，该杆塔金具最高温　度为３３％。因此，金具的温度不可能导致绝缘子　群爆。　４）工频电弧分析：当绝缘子在遭受污秽受　潮、雷电过电压、操作过电压等产生工频电弧时，　如果工频电流大于２０ｋＡ或者电弧持续的时间超　过０．１２秒，都可能引发钢化玻璃绝缘子多片破　碎，但该线路远离城镇、工业园区，该区段为Ｉ　级污区。查询雷电定位系统，该时间段内该塔附　近没有落雷点，虽然湿度相对较大，但是检查时．　没有发现绝缘子上有积污情况，绝缘子钢件部位　也没有电弧灼伤的痕迹。因此，可排除因工频电　弧引起的绝缘子自爆。　２．３．２导致绝缘子自爆的内因　１）原材料对玻璃件质量分析：影响玻璃液　化学均一性的因素有原料清洁、称量的准确性、　配合料的均匀度以及玻璃熔制过程中配合料的熔　化、均化和澄清。只有玻璃液在没有杂质、条纹　等情况下，才能获得较好的钢化处理效果。杂质　来源于不清洁的原料、原料颗粒偏大、玻璃熔窑　和供料机耐火材料的剥落及未融化的石英颗粒等。　由于杂质和玻璃热膨胀系数的差异，它会扰乱钢　化内应力的分布如下土所示，致使在玻璃或经热、　冷冲击试验过程中产生自爆。大量试验研究表明，　杂质直径在０．０１ｍｍ以下（与玻璃形成共融体）　分布在压应力层内，这种钢化玻璃基本上不会发　生自爆，若杂质直径大于０．０１ｍｍ．又分布在张　力层，那么，钢化玻璃件在生产、存放、运输和　线路运行时会产生自爆，有时会延续多年后或受　Ｎ￣＇ｔ－力冲击时，才产生自爆。　图１　理想状态的钢化内应压力分布状态图　监　屠　一　一蓬　、．张应力　层　图２钢化内应力偏移的分布状态图　２）生产工艺对玻璃件质量分析：条纹是由　于玻璃液熔化工艺不稳定，未充分熔化、均化和　澄清而呈现的线条分层，破坏了玻璃液的化学均　一性，用这种玻璃液制成的玻璃件在钢化处理时　也会产生内应力分布不均匀［３］，所以，条纹对钢　化玻璃件是有害无益的，在更换自爆绝缘子时。　工作人员对同串绝缘子的玻璃件进行检查，在同　串绝缘子上．没有发现绝缘子玻璃件上存在条纹　情况，同批次绝缘子运行过程中也没有发现条纹　情况。　３）受力对玻璃件的分析：钢化玻璃绝缘子　自爆的另一个原因是与受力的大小有关，玻璃是　脆性材料＿２］，不像金属材料那样在破坏前有一个　形变的过程。玻璃绝缘子在外力作用下，当承受　的应力大于允许的弹性极限时．就有自爆，所以　玻璃的抗张强度与它的弹性极限非常接近。同时　玻璃的抗张强度远小于它的抗压强度。虽然目前　使用的玻璃绝缘子玻璃件已经过钢化处理．但是　从普洱地区２００８年至２０１１年运行的８条５００ｋＶ　线路输电线路自爆绝缘子统计可以看出，耐张杆　塔自爆绝缘子远远高于直线杆塔自爆绝缘子的　数量。　综上所述。通过绝缘子自爆内因和外因全方　面分析．该５００ｋＶ输电线路玻璃绝缘子群爆主要　是玻璃绝缘子受到轻微外力所造成。　３玻璃绝缘子群爆的防范措施　１）在绝缘子技术协议内规定玻璃绝缘子杂　３７　２０１３年第２期　云南电力技术　第４１卷　质直径要求在０．０１ｍｍ以下（与玻璃形成共融　体）分布在压应力层内，且必须是经过钢化处　理。同批次设备出厂前对该批次绝缘子进行杂质　检测。　此，要防范输电线路绝缘子百分之百不自爆，显　然不太可能。但是只要严格把好生产质量、工艺　检测等设备人网关．做好日常运行维护，是可以　２）在玻璃绝缘子使用前，需要对绝缘子外　观进行详细检查，确保绝缘子无条纹、无破损时，　防范或降低输电线路玻璃绝缘子群爆事件的发生。　参考文献：　［１］宿志一，车文俊．电网运行中绝缘子的　损坏原因及检测『Ｊ］．电力设备，２ｏｏ５，０３．　方可使用。　３）加强输电设施保护宣传力度，确保玻璃　绝缘子不受外力破坏。　［２］唐倍，顾洪连．国产玻璃绝缘子运行特　性的研究［Ｊ］．高电压技术，２００３，０２．　［３］孙泽慧，顾洪连．浅析玻璃绝缘子运行　质量的规律性『Ｊ］．电瓷避雷器，２０００，０５．　作者简介：　４）综合做好输电线路防雷设计、施工及运　行维护，尽量减少雷电流造成的造成绝缘子的损　伤，减少绝缘子自爆。　４　结束语　综上所述。输电线路玻璃绝缘子可能因微气　谢照祥（１９７８一），男，本科，工程师，从事　电力生产管理工作。邮箱：７８６９７２９２＠ｑｑ．ｃｏｍ。　象、雷击、受力等原因造成玻璃绝缘子自爆，因　（上接第２５页）　微电网（Ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ）研究综述［Ｊ］．继电器，　２００７，３２（１２）：７５～８１．　端电压从０Ｖ经过约３Ｏ　ｓ达到稳态值５３Ｖ。由图　可知，当开关闭合后，实验和仿真中端电压的变　化趋势一致，但因为实验中开关断开后电池的端　［２］ＬＡＳＳＥＴＥＲ　Ｂ．Ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓ［ｃ］／／Ｐｒｏ—　ｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２００１　ＩＥＥＥ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　电压不会下降至０Ｖ。即电池未完全放电时仍有残　余的端电压，而仿真中开关断开后电池模型的端　Ｗｉｎｔｅｒ　Ｍｅｅｔｉｎｇ：Ｖｏｌ　１，Ｊａｎ　２８一Ｆｅｂ　１，２００１，Ｃｏ－　ｌｕｍｂｕｓ．ＯＨ，ＵＳＡ．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ．ＮＪ，ＵＳＡ：ＩＥＥＥ，　２００１：３０５～３０８．　电压降至ＯＶ，所以实验中电池端电压达到稳态值　的时间要小于仿真中电池端电压达到稳态值的　时间。　『３］Ｗａｓｉａｋ　Ｉｒｅｎａ，Ｔｈｏｍａ　Ｍａｈｅ　Ｃ．，Ｆｏｏｔｅ　Ｃｏ．　１ｉｎ　Ｅ．Ｔ．Ａ　ｐｏｗｅｒ－ｑｕａｌｉｔｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　５　结论　随着微电网技术的兴起．与其密切相关的储　能装置的研究也更加受到重视。全钒液流电池因　ｌＯＷ－－ｖｏｌｔａｇｅ　ｇｒｉｄｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，２００８，２３　（２）：１０５５～１０６２．　其能量效率和循环寿命高、维护费用和自放电率　低、易于扩充电池容量等优点吸引了人们的关注。　在建立全钒液流电池仿真模型的过程中．从剩余　有效能量的角度确定电池端电压的方法与从电化　学角度计算电池端电压的方法相比，建模思路更　为简单清晰，无需实时测量多个参数，更适用于　电气领域的仿真研究。实验和仿真结果的对比证　明这种方法建立的仿真模型能较好的模拟全钒液　流电池充电过程和暂态响应过程．只是在暂态响　应速度上存在一些缺陷，需要经过后续研究加以　改进。　［４］费国平，赵炯心，贾向恩．钒流电池的　应用前景和关键材料［Ｊ］．能源研究与信息，　２００８，２４（１）：４９～５５．　［５］张文亮，丘明，来小康．储能技术在电　力系统中的应用［Ｊ］．电网技术，２００８，３２　（７）：１—９．　［６］陈金庆，朱顺泉，王保国，等．全钒液　流电池开路电压模型『Ｊ］．化工学报．２００９，６０　（１）：２１１～２１４．　作者简介：　姚勇（１９８６一），男，重庆市电力公司市区供　参考文献：　电局。从事电能质量相关工作。邮箱：ｙａｏｙｏｎｇ０４　＠１２６．ｃｏｍ　［１］盛鸡，孔力，齐智平，等．新型电网一　３８