复合绝缘子异常发热实验室模拟及机理研究

压接式复合绝缘子疲劳破坏的机理分析

谢占山;王璋奇;陈原;卢毅

【摘 要】以压接式复合绝缘子为研究对象,针对压接复合绝缘子在承受交变载荷的架空线路上易发生疲劳破坏的问题,分别从压接式复合绝缘子的芯棒基体材料、结构工艺、疲劳断口三个方面,分析压接式复合绝缘子疲劳破坏的机理,得出复合绝缘子抗拉不抗压的特性以及在金具与芯棒连接处产生应力集中原因;研究结果表明疲劳破坏首先发生在接触区出口处外表面并向内部扩展.研究结果为线路复合绝缘子断裂事故原因的分析及抗疲劳的新型结构设计提供参考.

【期刊名称】《电工技术学报》

【年(卷),期】2014(029)006

【总页数】7页(P296-302)

【关键词】复合绝缘子;疲劳破坏;机理

【作 者】谢占山;王璋奇;陈原;卢毅

【作者单位】安徽科技学院机械工程学院 蚌埠 233100;华北电力大学能源与动力机械工程学院 保定 071003;华北电力科学研究院有限责任公司 北京 100045;华北电力大学能源与动力机械工程学院 保定 071003;华北电力科学研究院有限责任公司 北京 100045;华北电力科学研究院有限责任公司 北京 100045

【正文语种】中 文

【中图分类】TM216+.3

1 引言

线路复合绝缘子具有陶瓷、玻璃不具有的优点，且在潮湿环境下仍保持优良的绝缘性能[1,2]。20 世纪80 年代初，我国为减少污闪事故，将线路复合绝缘子大量引入电网[3]，2006 年已达220万支[4]。此外，在电气性能相同的情况下，压接式复合绝缘子具有内楔式、外楔式不具有的制造成本优势。

悬挂式压接式复合绝缘子在架空线长期服役过程中，不可避免地要承受自然界及导线产生的各种形式的振动冲击载荷，故易发生疲劳失效。2009 年底，华北电网首次发生了复合绝缘子“V”串在拉–压弯循环交变载荷作用下疲劳断裂故障形式如图1～图4 所示。

图1 500kV 紧凑型昌房线疲劳失效Fig.1 The insulator fatigue failure of 500kV

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复合绝缘子酥朽断裂预防技巧

如今，复合绝缘子已经成为种高压输电领域的常规产品，复合绝缘子性能的优劣则将直接关系到我国电力系统的安全稳定运行。近年来出现的复合绝缘子酥朽断裂事故，已经造成了输电线路掉线的恶性事故发生。因此，关于复合绝缘子酥朽断裂机理以及预防措施的研究，是高电压外绝缘研究领域一个亟需开展的内容。

提出复合绝缘子酥朽断裂的主要特征和产生机理，设计并进行了酥朽断裂的模拟试验，详细研究了受潮条件下电流、放电对玻璃钢芯棒材料的电蚀过程，旨在通过试验模拟的方法，复现复合绝缘子酥朽断裂的主要特征。本文讨论复合绝缘子酥朽断裂的预防措施和检测方法。

酥朽断裂芯棒最重要的特征就是芯棒中环氧树脂基体的降解和劣化，从这个角度而言，电蚀芯棒试验可以很好的在局部模拟出环氧树脂基体的降解和劣化现象（在实际酥朽断裂和电蚀试验中的芯棒的环氧树脂基体上都出现了“气泡”和“气孔”现象）。因此，通过电蚀芯棒试验，可以等效反映酥朽断裂芯棒中环氧树脂基体降解及劣化的过程。

通过本系列论文的研究，可以明确芯棒中环氧树脂基体的电蚀过程是导致芯棒出现“酥”、“朽”的直接原因。基于此，本文认为，提高复合绝缘子玻璃钢芯棒中环氧树脂基体的耐电蚀性能是预防和解决复合绝缘子酥朽断裂的核心思路。

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使用纳米改性的方法提高聚合物的耐电蚀性能，在纳米电介质（复合）材料领域已有研究。经过纳米改性后的耐电晕聚酰亚胺薄膜已经在变频电机中有成功应用的实例。使用纳米改性的方法提高玻璃钢中环氧树脂基体的耐电蚀性能，或许是解决复合绝缘子酥朽断裂的直接手段。当然，这还有待于今后进一步的研究证实。

除此之外，提高和控制硅橡胶护套与玻璃钢芯棒间界面的黏接质量、严格控制复合绝缘子端部场强、优化复合绝缘子电位分布、避免端部金具密封失效以及防止芯棒受潮等，都可以降低复合绝缘子酥朽断裂的发生概率。

双分裂导线连接金具异常发热原因分析与研究

摘要：伴随当前经济快速发展，人们在用电方面的需求也在逐步增加，为了在电网运行的过程中让输电线路的输送能力进一步提高，一般条件下会在220 kV输电线路当中对双分裂导线进行使用，这样可以进一步提高送电的效率。在此过程中连接金具容易出现一些异常发热的问题，严重影响发电的安全性。本文对其进行分析，以供参考。

关键词：连接金具；双分裂导线；耐张引流线夹；接触电阻；异常发热

引言

具体分析研究一起双分裂导线连接金具出现异常发热的缺陷，在研究其原因的过程中，发现耐张引流线夹出现接触不良的情况是造成连接进去出现发热的一个重要因素。对其进行仿真和建模计算的过程中，由于双分裂导线当中某子导线处的耐张引流线夹接触电阻出现进一步增大的趋势，根据基尔霍夫定理，会造成该线夹处发热功率出现进一步增加的问题，向四周发散热量，如果接触电阻的值达到一定程度之后，就会因为子导线出现了分流作用造成线夹周围产生异常发热等情况，并且逐步向连接金具当中进行转移，另外接触电阻当中拐点电阻和连接金具电阻值息息相关。

1 双分裂导线连接金具的异常发热现象

比如在某夏季用电高峰期的时候，例行进行红外测温检查的过程中，发现某220千伏输电线路当中，在某个输电线路杆塔产生了过热的问题，通过红外测温分析发现，该处温度能够达到171摄氏度，负荷电流可以达到526A，但是对耐张引流线夹进行分析，却发现没有出现过热的问题，在正常条件下金具是不通流的，因此这种异常发热的问题是非常需要注意的。

图1 108号杆塔B相大号侧金具发热情况及实景照片

2 异常发热原因分析

对载流导体发热的能量进行分析，主要是因为电阻加热而出现的。在载流导体运行的过程中因为有一定的电阻出现，会消耗一部分的电量，这样会让载流导体的温度进一步升高。通过相关公司分析，在交流电路当中的邻近效应和趋肤效应时，才会出现电阻增大的情况，所以只有出现电流通过时电阻才会发热，仔细对图一进行观察，可以发现发热点主要位置在于螺栓连接的地方，属于接触电阻相对较大的位置，所以分析研究发现这个区域连接金具当中有电流通过，与此同时两个钢锚出现了电势差。通过分析发现，在长期的运行过程中输电线路耐张引流线夹螺栓连接的位置很容易出现松动等问题，直接会造成接触电阻进一步增大。在温度升高的条件下，接触电阻会逐步增大。所以如果耐张引流线夹螺栓连接处出现的电阻较大，可能会造成两分劣子导线电流分布的过程中，产生较大的变化而造成子导线连接金具的位置出现电势差。这样会导致连接金具流过电流，造成连接金具的直角挂板螺栓以及平行挂板之间产生较高的温度。在此条件下，进行故障处理主要是将故障位置上下子导线的耐张引流线夹更换。在进行更换的时候发现上子导线耐张线夹引流板螺栓的确出现了松动的问题。与此同时，耐张引流线夹的表面出现了氧化的情况，通过将其进行更换之后，再通过红外进行测试，发现没有出现异常的地方，原来的发热缺陷逐步消失，通过此次研究分析发现故障出现上子导线耐张线夹引流板螺栓松动的问题，这种问题非常严重，会导致接触电阻进一步增加，最终的结果是造成上、下子导线连接金具的位置出现了电势差，这种电势差产生的电流流过该金具而产生金具异常过热的问题。

复合绝缘子电晕加速老化试验研究

王伟然;谢从珍;刘洋

【期刊名称】《南方电网技术》

【年(卷),期】2011(005)0z1

【摘 要】为研究电晕对复合绝缘子老化性能影响,采用针-板电极模拟不均匀电场环境,以硅橡胶片材作为高温硫化硅橡胶展开试验.结果表明,电晕老化对材料表面具有一定的破坏,是造成材料憎水性下降及暂时性丧失的主要原因,温度越高,硅橡胶憎水恢复越快,恢复后憎水角越大;电晕造成材料拉伸强度和硬度有所下降,体积电阻率减小,介质损耗角增大、介电强度减小,电晕放电对电气性能影响较大.%To study the

corona impact on the aging properties of the composite insulator, a study

is carried out by utilizing pin-plate electrode to simulate the un-even

electric field, and by selecting silicone rubber sheet as the high-temperature vulcanized silicone rubber. The results show that, the surface

would be damaged with corona aging, and corona was the main reason of

hydrophobic decreased and temporary loss of composite insulators

materials; the higher the temperature, the faster recovery of hydroponic,

and the greater hydroponic angle after the restoration; corona made the