冬笋探测仪有用吗
·26 ·第24 卷第 6 期
2003 年6 月
电力建设
Electric Power Construction
带电指示器Vol. 24 No. 6
J un ,2003
张福林
有一个t形工件(保定电力修造厂, 河北省保定市,071062)
[ 摘要] 为了确保复合绝缘子外绝缘表面结构特性，根据产品外绝缘采用的材质的性能特点, 结合产品在运行环境中各种因素的影响程度，通过分析论证认为：产品伞裙表面形状应采用上表面为小倾角, 下表面为平板的无滴水沿结构; 由多伞裙分布构成的外绝缘表面结构，以多伞裙中的某些大伞裙来提高外绝缘表 面结构特性中的间隙绝缘性能; 以大伞裙间加装污闪电压高的小直径伞裙来提高产品外绝缘表面结构特性中的表面绝缘性能。
[ 关键词] 复合绝缘子绝缘表面结构形状
中图分类号: TM216 文献标识码:A 文章编号:1000 - 7229 (2003) 06 - 0026 - 03
城乡信息一体化Analysis and Determination on Shape of Outer Insulation Surface
Structures of Compound Insulators检测卡
Zhang Fulin
(Baoding Power Equipment Works , Baoding City , Hebei Province , 071062)
[ Keywords] compound insulator ; insulation surface ; structural shape
复合绝缘子以它特有的防污性能, 使它成为目前电力系统用量较多, 普及较广的有机电气绝缘设备。现已有近百万支运行在全国各地的输电线路上〔1〕。复合绝缘子的外绝缘表面是以伞形结构增大爬电距离的方式, 来保证产品安全运行的。复合绝缘子的伞形结构是由多个伞裙沿着产品绝缘长度进行分
布构成的。这种在产品上所形成的伞裙形状串联的结构表面, 则因伞裙设计的表面形状、直径和伞间距的不同, 其产品外绝缘表面的绝缘特性也不相同。为此, 根据复合绝缘子外绝缘材质的结构特点，考虑到运行周围环境的影响, 参照国外棒型瓷绝缘子气动伞形结构, 在产品伞裙成型工艺可实现的基础上, 通过反复分析论证, 出了伞裙的最佳表面结构形状、伞裙直径及伞间距, 以确保产品外绝缘表面结构特性。
1 外绝缘伞裙表面形状的选择
复合绝缘子属于全绝缘棒形绝缘子。它的伞裙是由上、下及边缘表面结构形状构成的, 伞裙的这些表面形状虽然都可以起到加大产品爬距的作用, 但由于伞裙各表面在产品上所处的位置及作用不同, 对各表面形状要求必然也不相同, 须分别按其所处位置和实际作用, 确定出伞裙各自最佳表面形状。
1. 1 伞裙上表面形状应采用小倾角结构
伞裙上表面应选择有近百年运行史的户外电气绝缘设备所确定下来的倾角结构。其倾角的确定, 应以伞裙上表面不滞留污水, 自清扫性能好, 表面堆积污秽物少为原则进行。复合绝缘子在运行过程中，伞裙上表面的积污过程, 主要由污秽物颗粒运动时，接近不同倾角上表面的力状态决定的〔2〕。具体反映在空气运动速度和伞裙上表面倾角的气流特性。如果伞裙上表面确定的倾角有良好气流特性, 那么空气在其表面运动必然相当快, 也就减少了空气中的污秽物降落在表面的可能性, 即使降落在表面也可
能被吹掉。德国经过50 多年对棒形瓷绝缘子运行研究表明, 具有自清扫性能好, 表面积污量少的气动外形伞裙上表面, 倾角应在10°～18°范围之内〔3〕。德国于1958 年曾在沙特阿拉伯的Cnaz Lan ，对气动外形伞裙的棒形瓷绝缘子进行长时间污秽物试验。试验初始, 伞裙上表面盐密度平均值随着时间的延长呈逐渐增加, 但随着时间继续延长, 其盐密度平均值却维持一定数值不变〔3〕, 这充分证明气动外形伞裙有着良好自清扫功能, 促使其表面积污量稳定。同属于棒形绝缘子结构的复合绝缘子, 若伞
收稿日期:2002 - 12 - 18
第6 期复合绝缘子外绝缘表面结构形状的分析与确定·27 ·
裙采用气动伞形结构, 其表面也必然具有良好的自清扫效果。但复合绝缘子采用气动外形伞裙后, 将引起伞裙上表面倾角变小, 表面斜度将出现变缓现象。由于复合绝缘子伞裙材质具有憎水迁移性能, 能使任何倾角表面上的污水形成水珠, 顺着表面斜度滚落下来, 不会因斜度变缓而影响表面绝缘性能。曾对伞裙上表面倾角由25°逐步减少到5°的复合绝缘子进行湿闪电压特性试验, 其结果湿闪电压梯度值只是降低0. 54 %〔4〕, 是极其微小的。这充分证明伞裙上表面倾角变小对伞裙上表面的绝缘性能影响不大。对软质材料的伞裙来说, 在伞裙直径及下表面结构形状不变的情况下, 伞裙上表面倾角越小, 伞裙所消耗的材料就越少, 这有利于减轻伞裙重量, 也降低了产品成本。
1. 2 伞裙下表面形状应取平板结构
伞裙下表面结构形状主要起着加大爬距作用。由于受伞裙材质及成型工艺的限制, 伞裙下表面均采用非异性的平面结构, 可以是平板形状, 也可以是圆锥面形状。圆锥面形状伞裙下表面与平板形状相比, 虽然能极为有限地加大爬距, 但伞裙下表面的积污量、憎水性能和伞裙结构刚性等都有明显的差异。
1. 2. 1 伞裙下表面采用平板结构可明显减少污秽
物堆积
复合绝缘子运行过程中, 伞裙下表面的积污状态与其结构形状有很大关系。如果伞裙下表面为平板结构, 空气流动速度在其表面不会发生明显变化，空气中的污秽物很难在其表面聚积下来。若伞裙下表面为有倾角的圆锥面形状, 当带有污秽物的空气流过下表面时, 不但气流流速有较大的变化, 而且会在圆锥面形状腔内形成涡流, 其涡流很容易把污秽物分离出来, 聚积在腔内表面上〔2〕。伞裙下表面的圆锥面形状倾角越大, 则形成涡流越剧烈, 腔内表面聚积污秽物越严重。曾对伞裙下表面倾角为11°的复合绝缘子, 在重污秽地区运行8 年后, 测量伞裙下表面盐密度时发现, 其下表面堆积污秽物的状态为环形分布, 积污量从伞裙边缘到伞裙根部呈逐渐加重变化。靠近护套表面部位最严重, 其盐密度值接近1 mg/ cm2 , 而接近伞裙边缘处的下表面为最轻，其盐密度值只有0. 1 mg/ cm2 左右〔4〕。此外, 当复合绝缘子运行地区无风时, 则因地面上温度随着高度变化, 地物与空气导热性能的差异, 使得地表面冷热空气垂直移动时, 地面上带有污秽物的热空气在上升过程中, 如果遇到下表面为倾角结构的伞裙, 必
然会连续不断地聚积在圆锥面形状结构的空腔内, 不易从伞裙下表面周围散去。这样势必使污秽物聚积在下表面, 加大了下表面的污秽量。若伞裙下表面为平板结构, 带有污秽物的热空气在上升过程中, 极容易携带污秽物继续流动上升。
1. 2. 2 伞裙下表面采用平板结构易使水滴形成球
状脱离下表面
复合绝缘子的伞裙具有良好的憎水迁移性能, 伞裙下表面凝集的水滴形状与伞裙表面形状结构有着直接关系。若伞裙下表面采用平板结构, 在其表面所呈现的水滴, 除了具有使其附在表面的相互吸引的范德华力外, 还具有使其脱离表面的水滴本身的表面张力和重力, 促使水滴向球形发展, 进而使得水滴底部接触面积变小而脱离表面。若伞裙下表面为有倾角的圆锥面形状结构, 其表面所凝集的水滴虽然附在表面的范德华力不变, 但水滴的表面张力与本身重力的合力, 确与伞裙下表面倾角角度有关。这样水滴必然拉长, 加大水滴与表面的接触面积, 使水滴脱离表面的概率减少, 而且较容易引起表面水滴间的连接, 不利于提高产品的污闪电压。
1. 2. 3 伞裙下表面采用平板结构可以防止伞裙结
构变形
伞裙是由硅橡胶为基材的外绝缘材质, 在模具内经加热硫化而成的。硅橡胶材料的所有硅氧烷分子都是以螺旋状构象存在的〔5〕。当伞裙在模具中加热硫化过程中, 硅橡胶的所有硅氧烷分子呈现的各自构象的螺旋状态, 将随着温度的升高而改变。当升至非常高的硫化温度时, 所有硅氧烷分子都以此温度呈现的各自构象的螺旋状态, 交链成网状结构而形成整体。当硫化成型的伞裙降至环境温度时, 必然会引起网状结构硅氧烷链段构象的螺旋状态改变，在伞裙中产生结构作用力, 使伞裙结构呈收缩趋势。如果伞裙下表面采用平板结构, 当伞裙材质内部呈现结构收缩作用时, 由于材质构成的是平板形状关系, 不会出现改变伞裙形状的附加结构力。当伞裙受外力作用时, 也不易改变伞裙的结构形状。假如伞裙下表面采用有倾角的圆锥面形状结构, 其伞裙下表面的各部位都存在着改变锥形的附加结构力。当人们采用习惯的手段检查伞裙弹性时, 就容易改变伞裙锥形结构形状, 而伞裙下表面倾角越大, 改变其形状越容易。
1. 3 伞裙边缘不宜采用滴水沿结构
伞裙边缘滴水沿是棒性瓷绝缘子伞裙常采用的边缘结构。它可以使伞裙上表面流下的雨水, 很容易沿着滴水沿部位滴下。可以防止雨水流到伞裙边缘时, 通过毛细现象浸润亲水性的伞裙下表面, 减少产品爬电距离的有效长度而降低产品污闪电压。对
·28 ·电力建设第24 卷
于复合绝缘子伞裙来说, 伞裙材质的憎水性及憎水迁移性, 使得伞裙上表面上的水珠滚到伞裙边缘后, 在重力作用下极易脱离伞裙边缘, 不会出现湿润伞裙下表面, 而减少有效爬电距离。若伞裙边缘存在着圆弧状的滴水沿, 伞裙上表面所出现的污水, 受材质表面憎水性作用所形成的水珠, 当滚到伞裙边缘有合模缝的滴水沿处时, 将形成浸润状水带, 缩短了伞裙边缘的有效间隙, 直接影响伞裙边缘间隙的性能, 所以复合绝缘子伞裙边缘应采用无滴水沿结构。伞裙间所呈现的空气间隙, 在各种自然环境下, 经过长期运行证明, 可以有效防止伞串边缘发生异常闪络。至于大伞裙的直径, 应在不明显加大伞裙成本和保证伞裙刚度的前提下, 应尽量靠近瓷绝缘子直径来选择。复合绝缘子大伞裙间所分布的小伞裙, 是为了满足复合绝缘子爬电距离, 确保产品在污秽地区安全运行而加装的。因此, 小伞裙的直径应以伞裙污闪特性进行确定。通过对<50 mm ～<200 mm 不同伞裙直径的污闪电压梯度试验证明, 当伞
2 复合绝缘子外绝缘表面结构尺寸及裙表面盐密度在0. 05 mg/ cm2和0. 1 m g/ cm2时, 其
分布的确定
要保证复合绝缘子在自然环境下长期安全运行, 除了内绝缘本身具有良好的机电性能外, 其外绝缘表面结构也应该有优异的表面绝缘结构特性。正确选择伞裙表面结构, 也只限于伞裙本身结构表面形状有较好的表面绝缘性能, 对于由多个伞裙构成的外绝缘表面形状的产品来说, 还必须确定满足产品表面绝缘结构特性的伞裙直径及其分布状况。目前, 人们普遍对产品外绝缘结构特性中比较直观的绝缘表面
性能较为重视, 作了大量研究和试验工作, 取得了有实用价值的成果。但却忽视了产品外绝缘结构特性中的绝缘结构间隙性能。这对有较多伞裙分布构成的外绝缘表面结构的产品来说, 显得十分重要。该产品在自然界长期运行过程中, 其周围环境中随机出现的各种突发性因素, 均有可能引起伞裙边缘空气间隙异常闪络, 且国内运行的复合绝缘子还时常受到此类异常闪络所困扰。为了尽量减少产品运行时受到自然环境突发因素的影响。对于刚污闪电压梯度随着伞裙直径由<50 mm 阶梯增大到<200 mm 的过程中, 其变化趋势为由最低逐渐升高到最大, 然后再逐渐下降〔4〕, 其污闪电压梯度最高值发生在伞裙直径约为<120 mm～<130 mm , 综合考虑各种因素, 产品中主要起着防污闪性能作用的小伞裙直径, 应选取<120 mm 为宜。
3 结论
3. 1 为确保复合绝缘子有效爬电距离, 其伞裙表面结构形状, 应采用伞裙上表面为小倾角, 伞裙下表面为平板, 伞裙边缘为无滴水沿的结构。
3. 2 由多个伞裙分布构成的复合绝缘子外绝缘表面结构, 应以多伞裙中的某些大伞裙来提高产品外绝缘表面结构特性中的间隙绝缘性能, 其大伞裙直径及间距尽量靠近瓷绝缘子串结构进行选取。对于产品外绝缘结构特性中的表面绝缘性能, 应在大伞裙间加装污闪电压梯度高的小直径伞裙来保证。4 参考文献
性差, 由软性材料构成的伞裙来说, 不可能都采用大伞裙、大间距所构成的产品外绝缘表面结构, 来避免l 宿志一. 全国合成绝缘子运行情况综述. [ D 《]
运行工作会议论文集》,2000. 12
全国送电线路专业电热暖水袋
产品伞裙边缘间隙异常闪络, 只能对众多伞裙所组成产品外绝缘表面结构的某些伞裙相应的加大直径来解决。产品大伞裙间距的选取, 应参照有近百年运行史的瓷绝缘子串的伞裙间距进行。瓷绝缘子串2 张仁豫. 绝缘污秽放电. [ M ]水利电力出版社,1994. 10
3 关志成译. 陶瓷和合成棒形绝缘子的设计和性能. [ 2 ] 清华大学,
1991. 8
4 王绍武. 污秽地区有机外绝缘特性的研究. [ D ] 清华大学,2001. 6
5 朱敏. 橡胶化学与物理. [ M ]化学工业出版社,1984. 2
(责任编辑：李连成)
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机组效率每提高或者下降1 % , 则机组的发电热耗相应下降或上升1. 8 %～2. 0 % 。所以降低天然气成本, 提高联合循环机组效率, 是降低联合循环机组发电成本的最有效的途径。
3. 4 联合循环机组以天然气为燃料, 发电成本较高。但机组启动时间短, 排放的大气污染物水平很低，对环境的影响很轻; 能靠近负荷中心建厂, 输变电损失小; 能每日启停按2 班制发电作调峰机组运行; 还能设计成热电联产, 满足各类大小不同的热负荷和电负荷需要。
(责任编辑：李汉才)
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