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复合绝缘横担在35kV架空输电线路中的应用

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：李骁

[导读] 【摘要】近年来，随着我国电网建设的深入推进和持续发展，复合绝缘横担因其独特的优势受到广泛的关注。

        (云南电网有限责任公司红河供电局云南红河 661100)
        【摘要】近年来，随着我国电网建设的深入推进和持续发展，复合绝缘横担因其独特的优势受到广泛的关注。然而其在国内外尚处于起步阶段，运行数量以及运行年限有限，对于复合绝缘横担界面问题研究尚不充分。为保证电网安全运行，进行复合绝缘横担的界面特性的研究具有十分重要的意义。该文综述目前复合横担发展现状与进展，结合绝缘界面评估的相关基础，分析复合绝缘横担界面类型与界面问题产生的原因。对界面的宏观与微观检测方法进行综述，对各种检测方法的适用性及有效性进行分析，同时介绍相应的界面模型，并对复合横担界面特性检测进行总结和展望，以期能为复合绝缘横担未来的大范围应用与推广提供借鉴。
        【关键词】复合绝缘横担；35kV架空输电线路；应用
        0、引言:
        35kV架空输电线路根据导线挂线方式、横担布置方案以及节点处理方案等因素确定通过上翘型复合横担塔方案进行处理，其整体结构可以基于750kV复合横担布置进行改进，可以保障挂点与塔身之间水平距离最小，在满足横担绝缘长度的同时通过降低横担小平面主材上翘，其最大上翘角度则就是横担下平面主材以及风偏后联板、线夹碰撞的角度。35kV架空输电线路复合横担的绝缘性良好，通过取消悬垂绝缘子串的方式可以有效的减小到底线荷载作用，减小塔重以及基础作用力。35kV架空输电线路复合横担结构简单，通过两根斜拉索以及管型压杆、若干个钢节点共同构成，在复合材料绝缘特性以及钢结构节点传力可靠的基础之上，其链接更为便捷。35kV架空输电线路复合横担传力清晰，在不同设计工况的共同作用之下，横担上平面可以有效的传递拉力，而其下平面则可以传递压力，合理的利用了复合材料的抗拉特性。同时，其也具有良好的扩展性，整体结构合理，具有良好的经济性。
        1、目前施工工艺设计及存在的缺陷
        在35kV主电网架空线路上，电力作业人员根据设计图纸选用单根直径3.0mm的裸铝绑线或绝缘绑线用双十字绑法和双十字侧绑法进行缠绕、绑扎导线，以免因为施工工艺、材料磨损、风偏、雷击等问题导致导线脱落或断线。当挣脱的导线进碰到接地体时，就会引起35kV主电网故障停电。据统计，云南红河地区平均每年因天气、外力影响导致导线散股、断股引起架空导线脱落造成的线路跳闸10次左右，存在运行中安全隐患200次左右。导线散股、断股和氧化不仅影响线路供电可靠性和客户满意度，而且还增加电网运行安全隐患和设备缺陷。
        2、常规防雷措施分析
        35kV主电网输电线路防雷措施通常与110kV、220kV线路相同，主要有避雷针、避雷器、并联间隙和增加绝缘子片数等。无论哪种防雷措施，其核心同样是解决雷击闪络或防止形成稳定工频续流。输电线路防雷措施从功能上区分为疏通型和阻塞型。其中避雷针、避雷器和并联间隙为疏通型，增加绝缘子片数为阻塞型。避雷针可将雷电流接闪并疏通至大地，其雷电接闪性能具备将杆塔附近绕击雷转变成反击雷的功能。在相同雷电强度下，反击雷过电压远低于绕击雷过电压，因此避雷针可降低雷击过电压导致绝缘子闪络的概率。但主电网不具备主电网绝缘水平，反击雷过电压同样极易造成绝缘子闪络，避雷针在主电网应用效果不明显。避雷器由于其优异的非线性材料特性，当雷击过电压形成时，内部阻抗迅速降低，将雷电流通过避雷器疏通至大地后迅速恢复至高阻抗状态，从而阻碍了工频续流的形成。但通常35kV主电网避雷器结构尺寸较小，雷电能量吸收能力有限，较大雷电流易造成避雷器雷击损坏，且长期在线运行，其内部阀片容易老化造成短路事故。绝缘子作为阻塞型防雷措施，通过增加线路绝缘水平提升防雷击闪络能力，同时降低工频续流形成概率。但主电网塔架尺寸较小，不能大幅度增加绝缘子片数，否则易造成导线对地悬垂过低，增加安全隐患。综上所述，常规防雷疏通型措施虽具备一定的防护性能，但其缺陷较难弥补，类似增加绝缘子片数这种阻塞型措施会受限于线路结构空间，而采用绝缘横担替换原有铁质横担，可在有限的空间内大幅提升35kV线路的绝缘水平。因此，合理地设计绝缘横担绝缘距离，实现电气性能与雷电强度匹主是主电网绝缘横担设计重点。

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        3、复合绝缘横担在35kV架空输电线路中的应用
        3.1绝缘横担雷电冲击试验
        对地区主电线路上的两种绝缘子与绝缘横担组合并连接绝缘导线进行雷电冲击试验，绝缘横担采用玻璃纤维环氧树脂材料制成的绝缘棒模拟，绝缘棒的直径为60mm，长度为2m，在距其两端部20mm处钻孔实现固定。由第3节的试验结果可知，绝缘层完好的绝缘导线连接绝缘子的绝缘水平与导线绝缘层破损情况下相比要高出100kV以上，为了考察绝缘水平最恶劣情况下绝缘横担的效果，仍使用绝缘层已破损的绝缘导线。试验只对实际线路中的边相线路进行了模拟，所以绝缘横担的有效绝缘长度约为实际应用时横担总长度的一半，此时杆塔横担为绝缘横担。
        3.2解剖分级试验
        解剖分级试验可用来检验复合绝缘横担护套/芯棒界面粘结程度，适用于整体注射成型和挤包穿伞复合绝缘横担。对整体注射成型的复合绝缘横担，将横担的伞裙及护套沿着轴向合膜缝划开，沿合模缝和伞裙切开缝隙下刀，切开护套同时深度达到芯棒的同时不能损伤芯棒。由于挤包穿伞的复合绝缘横担没有合膜缝，因此可任取一条轴线作为参考，其余均与整体注射横担相同。预处理后，将伞裙沿着切口部分分开，左手勾住左半边伞裙，右手勾住右半边伞裙。双手同时均匀用力沿径向向外拉扯伞裙，直至护套与芯棒脱离或伞裙被抻裂与护套分离。通过复合横担解剖分级试验，根据芯棒/护套界面分离的难易程度，建立反应界面粘结程度的五维定性评价指标：CC1～CC5。CC1代表界面粘接性最差的状态，此时护套/芯棒彻底分离；CC5代表界面粘接性最优的状态，此时护套/芯棒完全不能分离。
        3.3新型主网带电作业绝缘横担的应用前景
        当前城市的大规模扩张，供电网络复杂、设备多样、现场环境特殊，旁路作业频次越来越高，相应的杆上作业随之增多，然而实际中带电更换避雷器、拆接熔断器引线或线路引线、更换直线杆绝缘子及横担、更换开口跌落式熔断器、更换开口柱上开关或隔离开关以及更为复杂的带电立杆、更换柱上变压器缺少一种横担固定引下线或所用老式横担问题太多存在安全隐患。新型绝缘横担研究成果安装方便、承受机械负荷高，适时解决了杆上作业的施工不便复杂、作业时间长、安全隐患多的问题，极大地提高主网带电旁路作业效率，具有广泛的推广应用价值，并将为提高主网带电作业的覆盖率发挥重要作用。
        结语
        综上所述，新型的35kV架空线路绝缘子紧线装置取代传统绑扎线施工工艺，将大大提高主网架空线路安全运行水平，减少绑扎线散股、断股引起的线路跳闸和减少运行中的安全隐患，保障电力安全、稳定运行，进而提高供电可靠性。
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