基本绝缘

2024-10-23

基本绝缘（共4篇）

基本绝缘篇1

0 引言

供电所应该高度的重视基本绝缘安全工器具的检查工作, 这是确保电力工作人员人身安全的关键所在。需要在实际的工作中采取有效的检查措施, 并且电力工作人员要对基本绝缘安全工器具的使用情况进行有效的管理和监督。

1 供电所基本绝缘安全工器具的检查

供电所的工作主要是对区域供电进行检查、维护、管理、停电、送电、电费收取、抄表等工作, 在供电所运营的过程中, 尤其是在用电检查、维修等相关工作中, 需要利用基本的绝缘安全器具进行工作, 这些器具也是工作人员人身安全的重要保证。以往供电所在基本绝缘安全工器具使用的过程中存在问题, 从而引发电力安全事故, 针对这一问题, 供电所必须高度重视, 加强对基本绝缘安全工器具的检查[1]。

在对基本绝缘安全工器具的检查中, 首先要对工器具的外观进行检查, 并标记清晰, 以便于工作人员的安全作业。例如, 在对接地线绝缘护套材料进行检查的过程中, 应确保绝缘保护套材料的柔韧性, 并且要求其材料厚度不能小于1 mm; 在对汇流夹工具检查时, 应由T2 或T3 铜制成, 并保证压接后没有裂缝, 同时, 应保证与接地线连接的牢固性; 护套的检查, 主要检查是否存在撞伤、裂缝、孔洞、擦伤、龟裂等不良现象, 同时, 还要保证导线中间无接头、无松股、无断股、无腐蚀, 这样才能保证工器具应用的安全可靠性[2]。线夹的检查, 主要检查是否有损坏现象, 整体结构是否完整, 同时应保证与绝缘杆连接的牢固性, 另外, 还应检查线夹与电力设备和接地体的接触面之间是否存在着毛刺, 这样才能避免在紧固的过程中对设备、导线等造成损坏。导线在连接的过程中, 主要采用线鼻和线夹的连接, 将线鼻与线夹进行紧密的连接, 确保接触的良好性, 避免腐蚀、松动、灼伤等问题。

此外, 供电所运营过程中所应用到的绝缘安全工器具还有电容型验电器、绝缘杆、携带型短路接地线、绝缘胶垫、绝缘手套、安全带、绝缘隔板、绝缘靴、安全帽、10 k V绝缘镰刀 ( 图1) 、用于砍伐树竹的镰刀 ( 图2) 等。对这些基本绝缘安全工器具应做到定期的检查, 并严格按照《电力安全工器具预防性试验规程》规范对供电所基本绝缘安全工器具进行相应的检查。例如, 对安全帽、绝缘手套、绝缘隔板等以抽检的方式进行检查, 一般情况下, 对供电所基本绝缘安全工器具检查主要以每年抽取20% 的工器具进行抽检为宜, 一旦发现存在不合格的工器具, 将对这批工器具进行批量淘汰, 确保供电所基本绝缘安全工器具检查的可靠性、全面性, 确保供电所基本绝缘安全工器具使用的安全性、可靠性[3]。

2 供电所基本绝缘安全工器具的使用

供电所在运营的过程中, 对电力系统的检测、检修、维护等工作会持续的进行, 其中会用到很多的辅助工具以及基本绝缘安全工器具等, 由于基本绝缘安全工器具的种类繁多, 因此, 在各项基本绝缘安全工器具使用的过程中, 应严格按照各项工器具的使用要求进行使用, 以免使用不当而引发事故。

2. 1 接地以及短路电缆的使用

接地以及短路电缆的使用应严格按照使用要求进行, 在使用过程中应注意以下几方面。 (1) 短路条应能够承受所遇到的最大时间、最大电流与积累的焦耳数。 (2) 接地以及短路电缆在直接使用到接地系统中时, 应确保与相连的电缆或短路条有相同的横截面, 这样才能有效地提升使用的安全性[4]。 (3) 在线夹使用的过程中, 如果是线夹暴漏在指定的大气条件下, 应严格按照使用说明, 将其与指定的导线或固定连接点进行有效地连接, 同时, 应保证线夹具备可靠的接触面, 这样才能够确保其承受较大的电流。

2. 2 电容型验电器的使用

电容型验电器主要是对设备、线路等装置进行检测, 了解其是否带电, 是供电所电力检修和维护的过程中广泛应用的重要工器具[5]。在电容型验电器使用的过程中, 应注意检查合格电压等级是否符合, 并事先对有电设备进行检验, 了解其运行是否正常, 在对设备进行验电的过程中, 应直接接触被检测的设备, 主要选择的检验位置为挂接地线的位置, 为保证验电工作的安全, 在电容型验电器施工时必须由两个人进行操作。

2. 3 供电所其他基本绝缘安全工器具的使用

除了以上所提到的几种供电所基本绝缘安全工器具之外, 还有很多基本绝缘安全工器具在使用中值得注意。例如, 绝缘杆的使用, 主要是在短时间对用电设备进行操作的绝缘工具, 例如, 断开或接通高压绝缘开关以及跌落的熔丝具等, 该器具在使用过程中需要注意的是, 对于一些相间较小的设备进行操作过程中, 应防止引起相间短路的问题, 尤其是在下雨等恶劣的天气下, 应采用防雨罩绝缘杆, 避免雨水导电给操作人员带来一定的危险, 在拉开跌落的保险之后, 应及时将保险取走, 避免其他人员的操作而引发安全事故。绝缘手套、绝缘靴、安全帽等主要是避免操作人员与电气设备的直接接触而引发触电事故, 特别是在高压高处带电作业的过程中, 还应具备绝缘安全带, 确保操作人员检修维护的安全性[6]。

另外, 在使用基本绝缘安全工器具的过程中, 相关工作人员应严格按照基本绝缘安全工器具的使用规范进行使用, 严格按照相关的操作进行, 避免乱操作现象的发生而引发电力安全事故。另外, 在使用基本绝缘安全工器具的过程中, 应加强对工器具的管理, 并将责任落实到人, 无论是在基本绝缘工器具的检查, 还是使用操作上, 都必须由相关的安全管理人员进行监督, 这样才能保证供电所基本绝缘安全工器具检查和使用的安全性。

3 结语

近些年来, 我国社会经济在不断发展, 人们的用电需求在不断的增加, 进而也促进了供电所的良好发展。供电所要想获得长远的发展, 需要高度的重视基本绝缘安全工器具的检查与使用工作。避免出现安全事故, 确保供电所各项工作的安全稳定。此外, 在日后的工作中, 供电所还应该加大管理和监督的力度, 积极的对基本绝缘安全工器具的使用情况进行有力的监督, 确保基本绝缘安全工器具的安全使用, 促进供电所的长远发展。

摘要：伴随着我国社会经济的不断发展, 也促进了我国供电所的发展。而供电所供电的安全性也得到了社会的广泛重视。由于需要对电力系统进行检修, 因此, 供电所需要对绝缘安全工器具进行相应的检查, 确保其安全性, 并且加强管理, 使工作人员能够更科学的使用绝缘安全工器具, 以确保供电所的长远发展。主要针对于供电所基本绝缘安全工器具的检查与使用进行了相关方面的分析和探讨。

关键词：供电所,绝缘安全工器具,检查,使用

参考文献

[1]禹静.绝缘安全工器具试验不可忽视[J].农村电气化, 2005 (4) .

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[4]王保平, 陈闽安.合理配置乡镇供电所安全工器具[J].安徽电气工程职业技术学院学报, 2004 (1) .

[5]黄正望.电力系统安全工器具的现状与管理[J].电力安全技术, 2003 (3) .

[6]冯香玲.绝缘靴试验方法的技术改进[J].农村电工, 2012 (1) .

高压绝缘套管电场计算与绝缘分析篇2

随着套管电压等级的提高, 中心导体与接地法兰之间的电场分布的不均匀性变得突出。增设接地内屏蔽以改善此处的电场分布, 对于减小瓷套下端内径、提高瓷套内绝缘的可靠性具有重要意义[2,3,4]。本文在电磁场理论基础上建立了高压绝缘套管电场分析的数学模型, 利用ANSYS软件对126 k V GIS出线套管的绝缘特性进行了电场数值模拟。在对套管进行电场分布计算和绝缘分析基础上, 确定了套管的结构尺寸。经型式试验验证, 套管绝缘性完全能满足工程需要, 并具有较大的裕度。

1 高压绝缘套管的结构形式

本文研究的126 k V的GIS出线套管为SF6充气瓷套管, 主要由导电杆、瓷套、上下法兰、接地内屏蔽 (接地电极) 、接线板等元件构成, 其中导电杆与上法兰以及接线板连接在一起, 为高电位;接地内屏蔽与下法兰连接在一起, 为地电位, 套管的内腔充有某一气压下的SF6气体, 具体的结构如图1所示。

1-接线板;2-上法兰;3-瓷件 (伞裙) ;4-导电杆;5-接地内屏蔽;6-下法兰图1 126k V GIS套管结构图

2 高压绝缘套管电场分析的数学模型

根据高压套管的结构, 总结其电场分析模型有如下三个方面:

(1) 高压套管的场域可以近似认为是稳定的, 因此可以按照静电场来分析;同时, 由于套管结构的轴对称性, 那么其电场分布也具有轴对称性质[5]。综合上述两点, 则可以将套管电场的求解归结为二维轴对称静电场边值问题, 那么整个场域中的电位函数φ满足拉普拉斯方程:

第一类和第二类边界条件分别为:

场域中各点的电场强度:

(2) 高压套管的细长型结构决定了其电场计算区域为高长径比场域[5]。

(3) 在进行电场的有限元计算时, 开域问题的处理也是需要重视的方面之一。提高计算精确度和减少计算规模在很大程度上取决于求解区域的合理选取。目前, 国内外许多学者对开域问题的解法进行了大量的研究, 提出了各种解决方法, 如截断法、膨胀法、无限远法、空间变换法等[5,6,7]。本文采用的是截断法, 利用ANSYS远场单元来等效替代无限大空间。

3 高压绝缘套管的电场分析

合理的充气 (SF6) 瓷套管在设计时须满足以下三个条件[2,8]:

(1) 允许雷电冲击场强值E1的合理选择。

(2) 大气中瓷件表面允许切向场强 (在额定相电压下) 为0.4 k V·mm-1。

(3) 大气中瓷件表面的最大场强值小于空气的击穿场强值3 k V·mm-1。

其中, E1值对套管性能设计的可靠性及产品设计的经济性十分重要, 导体在雷电冲击负极性电压下的50%击穿场强E50% (k V·mm-1) 按下式计算[2]:

式中p——绝对气压 (MPa) 。

耐受电压 (场强) 一般取闪络概率为0.16%的电压 (场强) 值, 它与50%击穿电压两者之间的间隙为3σ, 耐受电压 (场强) 的计算如下:

雷电冲击与操作冲击的放电电压标准偏差相对值σ=0.05。

考虑到产品制造的分散性和运行中的种种不利因素, 允许场强E1的取值应在EB的基础上留有裕度K1:

式中K1为设计经验及制造经验数据, K1=0.85。

由式 (4) ~ (6) 可得表1。

本文计算使用的126k V GIS出线套管由导电杆、SF6气体、接地内屏蔽、瓷件、法兰以及连接附件组成。在采用ANSYS软件进行计算的过程中, 有四种介质分别为SF6、空气、陶瓷和金属 (金属内部电场应当为0, 这里把金属的相对介电常数设置为一个相当大的数值) [9], 其介电常数表2所示。

网格剖分时选用二维8节点的PLANE121单元和二维远场单元INFIN110, 单元属性为轴对称, 同时对关键部位进行网格加密。在施加载荷时, 对均压环、中心导电杆以及上法兰分别施加雷电冲击耐受电压550 k V和最大运行相电压=126k V*21/2/31/2≈102.88 k V;接地内屏蔽和接地法兰施加零电位;对远场单元施加无限远边界[8,9,10,11]。仿真计算[12,13,14,15]的结果如图2、3所示。

图2为雷电冲击耐受电压作用下套管下部的电场强度等值分布云图, 从图2中可以看出套管的下部无论是内部还是外部, 都是电场集中的区域, 也就是绝缘薄弱区域。同时可以看到套管内部的最大场强处于导电杆的表面, 为20.898k V·mm-1, 小于SF6气体最低运行气压 (0.4 MPa) 下的E1值 (24k V·mm-1) 。

图3为相电压作用下套管下部的切向场强等值分布云图。为了得出瓷件外表面上的场强E2和切向场强E3的最大值, 在瓷件空气侧的表面上电场集中的区域定义了一条路径S (图4中加粗部分) , 然后计算得出路径S上电场强度分布和切向场强分布如图5和6所示。

由图5可以看出E2的最大值为1.84 k V·mm-1, 小于空气击穿场强值。由图6可以看出E3的最大值为0.34 k V·mm-1, 小于瓷件表面允许的切向场强值。

4 试验验证

具用单屏蔽结构的ZF10-126 (BSG) 型126 k V SF6气体绝缘GIS套管委托上海电气输配电试验中心有限公司进行产品型式试验及认证。

依据GB/T 4109-2008《交流电压高于1000V的绝缘套管》, 进行全部型式试验, 其中雷电冲击耐压试验的示波图如图7所示。该产品的主要的型式试验结果见表3。

由表3可看出, ZF10-126 (BSG) 型瓷套管的各项绝缘性能指标符合要求, 且裕度较大。

5 结论

通过对126k V SF6气体绝缘GIS套管的电场计算和绝缘分析, 得出以下结论:

(1) 高压绝缘套管的下部, 特别是接地内屏蔽附近的电场分布比较集中, 是整个套管的绝缘薄弱区域, 在设计的时候应当重点关注;

(2) 与传统的“试验——修改——试验”的设计方法相比, 这种高效的设计方法对于高压电器的绝缘设计具有较大的现实意义。

(3) 研制的ZF10-126 (BSG) 型126k V SF6气体绝缘GIS套管按照国家标准要求进行了型式试验并通过了全部的试验项目, 绝缘试验合格且具有较大的裕度, 完全满足高压GIS工程需要。

摘要：高压绝缘套管是气体绝缘金属封闭开关设备 (GIS) 高电压与地电位绝缘的重要元件, 其均匀的电场分布与合理的结构, 是GIS安全运行的保证。文章针对126 kV GIS高压绝缘套管结构设计与电场分布问题, 在电磁场理论基础上, 通过建立高压绝缘套管的轴对称电场数学模型, 并对套管场域电场进行数值模拟及可视化处理, 确定了126 kV GIS高压绝缘套管绝缘设计结构, 为产品开发提供数值实验基础。经型式试验验证, 产品各项性能指标满足技术规范要求, 绝缘试验合格并具有较大的裕度, 套管具有良好的技术经济指标。

基本绝缘篇3

1 中压开关柜的绝缘方式和复合绝缘技术

绝缘方式对优化开关柜结构起到至关重要的作用，中压开关柜的绝缘方式按位置可分为：柜内空间的绝缘方式和内部组件的绝缘方式[2]。对于“柜内空间的绝缘方式”，最普遍的是以空气作为柜内空间的绝缘介质，即带电体对地及相间均以空气作为绝缘介质，如半封闭式开关柜、金属封闭式开关柜。有些空气绝缘开关柜以改变带电导体形状设计，并采取严格的质量管理和安装精度来缩小最小空气绝缘距离，这类改造主要是那些引进国外先进技术生产的开关柜，如某型号开关柜已生产10年以上，在北京、深圳、大连等地均有使用，但因不符合电力部标准DL/T 593—1996《高压开关设备的共用订货技术导则》中关于最小空气绝缘距离的规定，在市场方面一直存在争议[3]。

内部充以SF6气体作为带电体对地及相间绝缘的充气柜，是一种特别适用于环境条件恶劣场所的开关柜，它采用激光焊接技术将薄不锈钢板焊接成密封箱体，在其内部布置断路器等元件，充入低气压的SF6气体。由于SF6气体的绝缘性能高，大约是空气的3倍，所以相间绝缘距离大幅减小，开关柜柜体尺寸大幅缩小。因此，相对于空气绝缘的开关柜而言，具有不受外界环境影响、体积小、可靠性高、操作人员安全性好、一次回路免维修等特点，极大地提高了安全可靠性。它的缺点是使用的SF6气体会导致环境问题，在1997年的京都会议上被列为限制排放的气体。

对于“内部组件的绝缘方式”，主要是用陶瓷和塑料两大类(此外还有橡胶、玻璃等)制造开关柜内部组件的固体绝缘件，如开关柜中的主要元件真空断路器采用了玻璃或陶瓷的灭弧室。真空断路器的绝缘件以往普遍使用4330电绝缘用玻纤增强酚醛压塑制造，其抗老化性欠佳，抗潮性不良，使用中有绝缘强度降低现象，因此现均改用玻纤增强不饱和聚酯压塑(SMC、DMC)来增大爬电比距，提高了绝缘性能。随着科学技术的发展，特种塑料越来越成为目前中压开关柜中的主要固体绝缘材料，陶瓷绝缘材料则更多地应用于高压、超高压和特高压中。

为了综合发挥各种绝缘方式的优点，还出现了一种将单一绝缘类型中的几种绝缘方式组合起来的技术，称为复合绝缘技术，主要有以下三种：一是“空气绝缘为主体的复合绝缘技术”，这种技术以空气绝缘为主体，在放电路径上设置环氧树脂等固体绝缘隔板，以缩短最小放电间隙，典型的应用有：在母排上套热缩绝缘套管，在触头上敷环氧树脂等。这种技术的原理在于固体绝缘隔板具有阻止放电的作用，在隔板表面上施加与电压同极性的电荷可以改善电场，获得空气绝缘1.5倍的耐受电压。二是“气体绝缘为主体的复合绝缘技术”，接近大气压的低压SF6气体中的复合绝缘与在空气绝缘中一样，在放电路径上插入固体绝缘隔板，可以改善电场，提高耐受电压，唯一不同的是SF6气体中的隔板效果与隔板的形状有关。中压开关柜通过SF6气体和固体绝缘件的复合化，可使设备体积缩小到空气开关柜的1/3。三是“固体-气体-真空的复合绝缘技术”，其特点是将设有表面接地层的浇注固体绝缘件作为外部封闭容器，真空灭弧室置于该容器内，该容器的其余空间充入SF6气体，通过该种方法，开关柜体积可缩小到纯空气绝缘的1/30。复合绝缘技术的应用，特别是“固体-气体-真空的复合绝缘技术”，需要灭弧理论、散热技术、解析技术、耐热技术、精加工技术、电力电子理论等许多基础理论的支撑，同时需要攻克材料、工艺等难关，所以目前尚未大批量投入使用。

2 中压开关柜的绝缘标准

开关柜的绝缘要求主要体现在耐受电压、最小空气绝缘距离和爬电比距方面，下面分别就这三个方面的有关标准进行说明。

2.1 耐受电压

在GB/T 311.1—1997《高压输变电设备的绝缘配合》中规定了中压开关柜的雷电冲击耐压和工频耐压水平，如表1所示。

注:“额定短时工频耐受电压”中，“;”前、后的数据分别代表国际、国内标准值，“/”前、后的数据则代表设备外绝缘在潮湿、干燥状态下的耐受电压值。

2.2 最小空气绝缘距离

对于空气绝缘结构的高压开关柜，在电力部标准DL/T 593—1996中，规定了各相导体相间与对地空气净距，如表2所示。

注：海拔超过1 000 m时，“导体至接地间净距”和“不同相的导体间净距”应按海拔每升高100 m增大1%进行修正;“导体至无孔遮拦间净距”和“导体至网状遮拦间净距”应分别增加上述其中一项值的修正值。

2.3 爬电比距

爬电比距是指高压电器组件外绝缘的爬电距离与额定电压之比，在标准DL/T 593—1996中，规定了户内开关柜的爬电比距，如表3所示。

实际的爬电比距要求为爬电比距值乘以应用系数，应用系数如表4所示。

3 中压开关柜绝缘事故分析

结合中压开关柜的绝缘方式和绝缘标准，中压开关柜应该能够安全、稳定地在电网中投入使用，但在实际运行中，中压开关柜仍然出现各种绝缘事故，尤其是在10 k V及以上电压等级。中压开关柜绝缘方面的故障主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管和电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，电流互感器闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等，中压开关柜绝缘事故原因分析主要有以下四个方面：(1)爬距及空气间隙不够。爬距及空气间隙不够是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因，特别是手车柜，为缩短柜体尺寸，生产企业往往大幅度地减小装于柜内的断路器、隔离插头相间距离或对地距离，未采取有效的保证绝缘强度的措施。(2)开关柜内绝缘材质的选用不当。有的生产企业采用了易吸潮的酚醛树脂绝缘材料，运行后绝缘性能的降低，容易引发绝缘事故。绝缘材料应具有耐污秽性好、憎水性强和不容易老化等性能，并要经过实践验证。(3)制造质量差，工艺不良。制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大的影响，如紧固螺丝不规则，拧紧后螺杆长出螺母过多;有的支持瓷柱紧固底板成“丁”字型，在支持瓷柱处作特殊处理，这样不仅缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中，另外支持瓷柱质量差，稳定性能差，在短路电流冲击下发生断裂，造成事故扩大。(4)环境条件的影响。开关柜运行的环境条件差是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，当大气污染不断加剧，污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘件的表面时，就会逐渐污染电力设备的绝缘子、套管及母线。一般情况下，干旱气候持续的时间较长，绝缘件积污多了，这时又突然下雾，而下雾的时间较长(一般2～3 h)，污秽被雾水充分地潮湿，此时产生污闪的可能性较大。深圳市某泵站ZS1型铠装式金属封闭开关设备就是因为空气潮湿，使设备在运行过程中在绝缘表面产生凝露，以致附着污秽使绝缘降低，导致设备烧损[4]。

4 中压开关柜提高绝缘的措施

对于中压开关柜，往往希望通过增加不多的费用，将绝缘水平提高，使运行更安全。因此在开关柜生产制造中，应特别注意绝缘性能，以减少运行中绝缘事故的发生，同时加强对运行中开关柜的日常维护力度，具体措施如下：

(1)严格执行GB/T 311.1—1997《高压输变电设备的绝缘配合》中的短时耐受电压，DL/T 593—1996《高压开关设备的共用订货技术导则》中的最小空气绝缘距离和爬电比距的相关标准。

(2)改进配方、工艺，在中压开关柜专用配件方面广泛采用具有优良阻燃性、憎水性的SMC等材料，更广泛地采用新型配方的环氧树脂绝缘件，在不增大空间体积的前提下，设计制造大爬距绝缘件。

(3)在有条件时，开关柜外绝缘建议进行凝露条件下的耐压试验，这是开关柜适应环境条件的一个非常得力的措施。

(4)开关柜内带电体尽量采用热缩橡胶给予包扎，对提高运行水平很有利。导电铜排或铝排加热缩绝缘套管也是很好的方法，这样既能有效地防止带电裸露造成人身伤亡危险，又可防止盐雾污闪及有害气体对导电铜排或铝排的腐蚀。

(5)结合元件复合化设计及元件集中化装配，设计出相适应的绝缘方案，如目前KYN柜中互感器套管触头盒、绝缘子的组合结构所需的绝缘配合。

(6)应充分注意元件选择，特别是电压互感器，要选择伏安特性较好的产品，即在线电压下无显著饱和的电压互感器。同时，对于隔板等，应选用绝缘性能好，不燃烧或阻燃的绝缘材料。尽量不要只使用一相或两相电压互感器接在相线与地之间(包括在双电源定相时)，以保证三相对地阻抗的对称性，避免中性点位移或产生谐振。

(7)严格执行安装技术规范，做好维护监控管理工作，防事故于未然。高压开关柜的金属骨架及其安装于柜内的高压电器组件的金属支架应有符合技术条件的接地，且与专门的接地导体连接牢固。凡能与主回路隔离的每一部件均应能接地，包括利用隔离开关切换到接地开关合上的位置来实现接地。每一高压开关柜之间的专用接地导体均应相互连接，并通过专用端子连接牢固。高压开关柜中各高压电器组件的隔板，一般是金属制成，与外壳具有相同的机械强度并接地。高压开关柜内的断路器、负荷开关、接触器及其操动机构必须牢固地安装在支架上，支架不得因操作力的影响而变形;断路器、负荷开关、接触器操作时产生的振动不得影响柜上的仪表、继电器等设备的正常工作。互感器安装的位置应便于运行中进行检查、巡视，且在主回路不带电时，便于人员进行预防性试验、检修及更换等。

(8)净化环境，封堵孔洞，严防潮气和小动物进入。对通风窗和抽风机装网栅或滤网，减少进入开关室的尘埃，净化通风;对较潮湿的高压室装热能灯加热或去湿。进出电缆孔用阻燃材料封填，对可能进潮气的柜孔也实行封堵，对可能进潮气的柜孔也实行封堵，以防止潮气和小动物钻入。加强设备运行维护，做到逢停必扫，强化运行维护，保证绝缘良好状态，确保设备安全稳定运行。

5 结语

目前国内的中压开关柜生产厂家对中压开关柜绝缘方式的应用和绝缘标准的理解都能达到要求，但由于制造工艺和成本的原因，少量中压开关柜的绝缘性能并不能满足全工况工作要求，绝缘事故时有发生。希望生产厂家在产品的设计和生产中，综合考虑以上提高绝缘能力的措施，切实提高中压开关柜的绝缘水平，确保设备安全稳定的运行。

摘要：介绍了目前国内中压开关柜的绝缘方式和复合绝缘技术,结合国家标准分析了中压开关柜发生绝缘事故的原因,列举了提高中压开关柜绝缘能力的措施。建议中压开关柜生产厂家在产品设计和生产中应切实提高绝缘水平,确保设备安全稳定运行。

关键词：中压开关柜,绝缘方式,绝缘标准

参考文献

[1]熊舟.中压开关柜的绝缘方式与趋势[J].大众用电,2002(6):17.

[2]林丛.10kV开关柜绝缘事故及对策[J].中国农村水利水电,2004(9):119-121.

[3]张建安,张颐钟.谈高压开关柜的安全净距问题[J].江苏电器,2005(2):27-29.

电网线路绝缘子选型及外绝缘优化篇4

绝缘子是输电线路的重要组成部分, 是唯一的电气绝缘件和重要的结构支撑件, 绝缘子性能及其配置的合理性直接影响线路的安全稳定运行[1]。目前广州供电局输电线路采用的绝缘子主要分两大类, 一类为应用于耐张串的盘型悬式玻璃绝缘子, 另一类为应用于悬垂串和跳线串的棒型悬式复合绝缘子。在长期的运行中, 两种类型绝缘子表现出不同的运行性能及特点。以下对线路绝缘子选型和外绝缘优化配置提出优化建议。

1 线路外绝缘现状

使得雷电频繁、污秽对电网的安全稳定运行造成显著影响。

目前广州电网新建线路绝缘设计水平一般, 耐张串110 k V时每联配置8片结构高度146 mm的普通玻璃绝缘子, 爬电距离满足d级污区上限的要求;220 k V时每联配置14~15片结构高度146 mm的普通玻璃绝缘子, 爬电距离满足d级污区下限的要求;500 k V时每联配置28~29片结构高度155 mm的普通玻璃绝缘子, 爬电距离满足d级污区上限的要求。悬垂串和跳线串则采用复合绝缘子, 且直线杆塔大部分采用单联串, 重要交叉跨越处采用双联悬垂串。

线路外绝缘问题主要集中在掉串、污闪和雷击等几个方面, 直接影响着线路正常运行。其中玻璃绝缘子除自爆问题, 整体运行情况良好;复合绝缘子则随着运行时间的增长, 使用数量的增加, 发生了多起绝缘子闪络和损坏事故, 且运行中不断暴露复合绝缘子运行温度异常问题, 使得复合绝缘子健康状况成为影响运行策略的重要因素。此外, 由于广州地区污区变化以及运行线路绝缘配置水平不一, 线路调爬工作繁重且频繁, 严重影响线路运行效率。

2 绝缘子技术经济分析

2.1 绝缘子LCC成本模型

根据IEC60300-3-3标准规定, 电气设备的全寿命周期成本是指包括设备购置、安装、运行、检修、改造直至报废的全过程发生的费用[2]。因此构建输电线路绝缘子全寿命周期LCC成本模型如下[2,3,4,5]:

式中LCC———指绝缘子的全寿命周期成本。

CI———指投资成本, 主要包括绝缘子的购置费、安装调试费和其他费用。

CO———指运行成本, 主要包括绝缘子运行维护费用。

CM———指检修维护成本, 主要包括绝缘子裂化更换施工费用及材料费组成。CM=绝缘子总数量×绝缘子年裂化率× (绝缘子单价+更换绝缘子施工单价) +绝缘子串数×绝缘子检修单价。

CF———指故障成本, 主要包括故障检修费、故障电量损失费。

CD———指退役处置成本, 包括绝缘子拆除处置人工、设备费用以及运输费, 并应减去绝缘子在退役时的回收利润。

由于公式1中各成本发生在不同的年份, 为了进行比较分析, 所有成本需要用费用现值或年费用法折算到同一个时间基准后才能比较。本文以输电线路投入运行的时间作为所有成本计算的参考时间, 相当于把运行成本、维修成本、退役处置成本等都折算成建设成本, 便于进行方案比较。

2.2 线路模型构建

在广泛收集广州电网架空线路运行资料的情况下, 结合系统规划特点, 确定广州电网典型架空线路模型如下:

1) 110 k V架空线路:根据广州电网规划, 110 k V电网逐渐采用3T接线方式, 本文110 k V架空线路选取3T接线第一段作为分析模型, 其线路截面按3台容量为63 MVA的主变计算, 其要求的最大负载电流为937 A。

线路模型主要参数:同塔双回线路, 导线采用JL/G1A-630/45, 线路长度5 km。全线直线塔12基, 耐张塔7基。基本风速29 m/s, 无冰。

2) 220 k V架空线路:根据系统目前对广州电网220 k V线路输送容量的要求 (单回线路要求为690 MVA, 500 k V变电站出线段为900 MVA) , 本文220 k V架空线路按单回输送容量690 MVA作为分析模型。

线路模型主要参数:同塔双回线路, 导线采用2×JL/G1A-630/45, 线路长度10 km。全线直线塔22基, 耐张塔12基。基本风速29 m/s, 无冰。

3) 500 k V架空线路:根据系统目前对广州电网500 k V线路输送容量的要求, 本文500 k V架空线路按单回输送容量3135 MVA作为分析模型。

线路模型主要参数:单回路线路, 导线采用4×JL/G1A-630/45, 线路长度20 km。全线直线塔35基, 耐张塔15基。基本风速31 m/s, 无冰。

2.3 边界条件

为便于输电线路不同悬垂串方案经济性比选, 对输电线路全寿命周期LCC成本模型作如下假设:

1) CI费用为整个输电线路全生命周期绝缘子的投资成本。参考运行资料数据, 玻璃绝缘子运行寿命取30年;复合绝缘子运行寿命取10年, 即每十年要复合绝缘子需全部更换1次。新建线路运行寿命为30年, 老旧线路 (剩余) 运行寿命为20年。

2) 玻璃绝缘子运行期间清扫费按2 000元/ (100 km·a) 计, 更换自爆玻璃绝缘子按1.5万元/ (100 km·a) 计[5]。

复合绝缘子在运行期间无需清扫和零值检测, 故无清扫、检测费。此外复合绝缘子的红外测温列入工人日常巡检中, 参照我局运维标准取费, 即按照300元/人/天计算, 复合绝缘子抽检数量按照20%×复合绝缘子总数/年, 每人检测复合绝缘子数为50支/天。

3) 参考国内相关资料, 玻璃绝缘子年裂化率取2×10-4[6], 复合绝缘子年裂化率取5×10-5[7]。

4) 绝缘子故障主要有污闪、雷击重合闸失败等故障。玻璃绝缘子故障率按规程推荐的各电压等级线路污闪事故率考虑, 具体详见表1所示。参考相关运行数据[7], 复合绝缘子故障率取同电压等级玻璃绝缘子故障率的2倍。

绝缘子故障停电时间按5 h计, 电力负荷损失详见表2所示。电价按0.5元/ (k W·h) 计。计划内清扫、检测不计停电损失费。

5) 绝缘子污耐压试验曾证实:双联I串绝缘子的污耐压值要比单联I串绝缘子污耐压值降低6%~10%。但当联间距在600 mm及以上时, 邻近效应基本消除。此外实际设计中双联串绝缘配合还可要求绝缘子增加相应污区10%的有效爬距。因此, 可忽略双联串和单联串CF故障成本费用差异。

6) 不考虑通货膨胀影响。

2.4 绝缘子LCC成本经济分析

根据绝缘子全寿命周期LCC成本模型和文献[1]的输电线路LCC模型, 针对玻璃绝缘子和复合绝缘子, 以直线塔采用悬垂复合单联串为基准方案, 对广州电网典型架空线路采取双联悬垂串和单联悬垂串进行经济分析。

对于新建线路, 采用不同悬垂串型线路的本体投资差异和LCC年费用详见表3~表5所示。其中LCC年费用为年最大负荷利用小时数4 000h、电力工程回收率8%、30年, 电价0.5元/度情况下计算数据。

110 k V~500 k V新建线路相同悬垂串型下玻璃绝缘子的本体总投资略优, 复合绝缘子则本体一次基建投资略优。其中在线路全生命周期中, 计及线路后期技改费用, 采用悬垂玻璃单联串方案最优, 其本体一次基建投资提高了0.24%~0.56%, 本体总投资降低了0.05%~0.29%, LCC年费用降低了0.01%~0.08%。

对于老旧线路改造, 采用不同悬垂串型时的LCC年费用计算如表4所示。

老旧线路悬垂串改造年费用均较低。对于110 k V、220 k V老旧架空线路, 相同悬垂串型复合绝缘子LCC年费用略优, 其中悬垂复合单联串LCC年费用最优, 悬垂玻璃单联串LCC年费用略次之。对于500 k V老旧架空线路, 悬垂玻璃单联串LCC年费用最优。

3 输电线路外绝缘配置建议

1) 新 (扩、改) 建输电线路耐张串应选用玻璃绝缘子;悬垂串 (包括跳线串) 宜根据污区等级选用玻璃绝缘子或复合绝缘子:110 k V、220k V、500 k V输电线路a、b、c级污区宜优先选用玻璃绝缘子, 110 k V、220 k V、500 k V输电线路d、e级污区宜优先选择复合绝缘子。

2) 为避免重复调爬, 减少污闪风险, 新 (扩、改) 建输电线路外绝缘配置宜尽可能考虑配置一步到位, 耐张串绝缘子统一按e级污区爬电比距的上限来配置, 悬垂串 (包含跳线串) 绝缘子串在考虑塔窗距离的前提下按现有绝缘子可满足最高爬电比距要求配置。

3) 为加强线路绝缘, 提高线路防雷性能, 在满足风偏和导线对塔身距离要求的前提下, 应适当增加绝缘子片数或采用干弧距离较长的复合绝缘子。

4) 为确保线路运行可靠, 不发生掉串事件, 110 k V~500 k V架空线路复合绝缘子均应采用双联配置 (跳线串除外) 。500 k V架空线路和承担重要负荷的110 k V/220 k V核心骨干网架、重要用户供电线路, 全线悬垂串可酌情考虑采用玻璃双联配置。

5) 玻璃绝缘子宜选用普通型玻璃绝缘子, 减少使用钟罩型或深棱型绝缘子;通过技术经济论证, 可选用外伞型玻璃绝缘子。

6) 运行中的输电线路进行外绝缘水平调整时, 应尽可能按 (1) ~ (5) 要求一步调整到位。同时为避免运行线路设备的不必要浪费, 在调爬技术条件允许情况下, 应尽可能避免整串更换绝缘子型式。

4 结束语

通过对广州地理气候特点和输电线路外绝缘现状的分析, 从全生命周期角度对悬垂串型进行技术分析, 同时结合南方电网杆塔典型设计, 提出输电线路外绝缘宜综合考虑防风偏、防污和防雷等技术要求, 并提出相关建议, 以提高广州电网输电线路的安全稳定运行水平。

摘要：分析广州电网线路外绝缘现状, 结合广州气候特点和线路安全稳定运行需要, 根据全生命周期成本理论, 对架空线路悬垂串型进行技术经济分析, 并按照综合考虑输电线路防风偏、防污和防雷的性能要求, 提出适于广州电网线路绝缘子选型及外绝缘优化的建议。

关键词：全生命周期成本 (LCC) ,绝缘子选型,外绝缘优化

参考文献

[1]易辉.我国输电线路用绝缘子运行现状[J].电力设备, 2005 (6) :1~4.

[2]刘凯, 刘华, 许志华, 等.基于全生命周期的220k V架空线路建设型式研究[J].高电压技术, 2014 (40) , 增刊:83~86.