絕緣子的電阻合格率及高壓試驗

絕緣子是電網(wǎng)中大量使用的一種絕緣部件，當前應用得zui廣泛的是瓷質絕緣子，也有少量的玻璃絕緣子，有機(或復合材料)絕緣子國內也陸續(xù)有了應用。

　　絕緣子的形狀和尺寸是多種多樣的，按其用途分為線路絕緣子和電站絕緣子，或戶內型絕緣子和戶外型絕緣子;按其形狀又有懸式絕緣子j針式絕緣子、支柱絕緣子、棒型絕緣子、套管絕緣子和拉線絕緣子等。除此之外還有防塵絕緣子和絕緣橫擔。

　　瓷件(或玻璃件)是絕緣子的主要組成部分，它除了作為絕緣外，還具有較高的機械強度。為保證瓷件的機電強度，要求瓷質堅固、均勻、無氣孔。為增加絕緣子表面的抗電強度和抗?jié)裎勰芰?，瓷件常具有裙邊和凸棱，并在瓷件表面涂以白色或有色的瓷釉，而瓷釉有較強的化學穩(wěn)定性，且能增加絕緣子的機械強度。

　　絕緣子在搬運和施工過程中，可能會因碰撞而留下傷痕;在運行過程中，可能由于雷擊事故，而使其破碎或損傷;由于機械負荷和高電壓的長期聯(lián)合作用，而導致劣化，這都將使其擊穿電壓不斷下降，當下降至小于沿面干閃電壓時，就被稱為低值絕緣子。低值絕緣子的極限，即內部擊穿電壓為零時，就稱為零值絕緣子。當絕緣子串存在低值或零值絕緣子時，在污穢環(huán)境中，在過電壓甚至在工作電壓作用下就易發(fā)生閃絡事故。例如，電網(wǎng)曾多次發(fā)生由于存在零值絕緣子而引起的污閃事故;某*110kV線路，也曾因出現(xiàn)零值絕緣子，而導致絕緣子爆炸。因此，及時檢出運行中存在的不良絕緣子，排除隱患，對減少電力系統(tǒng)事故、提高供電可靠性是很重要的。

　　在相關規(guī)程中，絕緣子試驗指的是支柱絕緣子和懸式絕緣子試驗，其試驗項目如下：

　　(1)零值絕緣子檢測(66kV及以上)。

　　(2)測量絕緣電阻。

　　(3)交流耐壓試驗。

　　(4)測量絕緣子表面污穢物的等值鹽密。

　　運行中的針式支柱絕緣子和懸式絕緣子的試驗項目可在檢查零值、絕緣電阻及交流耐壓試驗中任選一項。玻璃懸式絕緣子不進行該三項試驗，運行中自破的絕緣子應及時更換。

　　一、絕緣子絕緣電阻的測量

　　(1)絕緣電阻測量是對瓷絕緣子、鋼化玻璃絕緣子、復合絕緣子的絕緣電阻的測量。測量的目的是檢查絕緣子的絕緣狀況，發(fā)現(xiàn)絕緣子的絕緣劣化和絕緣擊穿等缺陷。

　　(2)35～220kV架空送電線路的絕緣子絕緣電阻測量推薦使用5000V兆歐表進行測量。

　　1.絕緣電阻合格的標準

　　(1)新裝絕緣子的絕緣電阻應大于或等于500MΩ。

　　(2)運行中絕緣子的絕緣電阻應大于或等于300MΩ。

　　2.絕緣子劣化判定原則

　　(1)絕緣子絕緣電阻小于300MΩ，而大于240MΩ可判定為低值絕緣子。

　　(2)絕緣子絕緣電阻小于240MΩ可判定為零值絕緣子。

　　復合絕緣一般不采用本方法測試絕緣電阻。

　　3.導致盤型懸式絕緣子劣化的原因

　　(1)溫度的影響，溫度對絕緣電阻影響很大，絕緣電阻隨溫度上升而減小。原因是溫度升高，絕緣介質的極化加劇，電導增加使絕緣電阻下降，變化的原因與溫度變化程度和絕緣材料的性質、結構等有關。

　　(2)濕度的影響，濕度對表面泄漏電流的影響較大，原因是絕緣表面吸附潮氣，形成水膜，會使絕緣電阻明顯下降。

　　(3)絕緣子機械過載造成的劣化。

　　(4)瓷件吸濕性劣化。

　　(5)瓷件內外應力重疊性劣化。

　　(6)瓷絕緣子熱膨脹造成的劣化。

　　(7)鋼帽澆裝水泥飽和膨脹性劣化。

　　(8)鋼帽澆裝水泥凍結膨脹性劣化。

　　(9)鋼帽、鋼腳電腐蝕性劣化。

　　(10)絕緣子過電壓造成的劣化。

　　(11)絕緣子內部缺陷造成的劣化。

　　測量絕緣子電阻的注意：濕度較大時應暫停測量。

　　4.測量方法

　　對于單元件的絕緣子，只能在停電的情況下測量其絕緣電阻，相關規(guī)程中規(guī)定，采用2500V及以上的兆歐表。目前使用較多的是2500V和5000V兆歐表，也有電壓更高的專門儀器。但實際上，在1*104MΩ以內，精度相同的2500V和5000V兆歐表，在相同的濕度下測量的絕緣電阻基本相同。在所測絕緣電阻大于1*104MΩ時，2500V兆歐表無法讀出準確的絕緣電阻值，只能按∞記數(shù)。而5000兆歐表則可取的zui大絕緣電阻可達2*105MΩ。

　　對于多元件組合的絕緣子，可停電、也可帶電測量其絕緣電阻。其方法是用高電阻接至帶電的絕緣子上，使測量絕緣電阻的兆歐表處于地電位，從測得的絕緣電阻中減去高電阻的電阻值，即為被測絕緣子的絕緣電阻值。帶電測量絕緣子絕緣電阻的原理接線如圖4—1所示。圖4—1中，R為高電阻桿中的電阻，阻值按10～20kΩ/V、長度按0.5～105kV/cm選擇，每單位電阻容量為l～2W;C為接地電容，可使兆歐表處于地電位，C的絕緣電阻應達到兆歐表的zui大量限，以保證測量的準確度。C的電容量為0.01～0.05μF，應能承受3000V以上的直流電壓。5.判斷

　　(1)針式支柱絕緣子的每一元件和每片懸式絕緣子的電阻不應低于300MΩ。

　　(2) 500kV懸式絕緣子的絕緣電阻不低于500MΩ。

　　值得注意的是，測量多元件支柱絕緣子每一元件的絕緣電阻時，應在分層膠合處繞銅線，然后接到兆歐表上，以免在不同位置測得的絕緣電阻數(shù)值相差太大，而造成誤判斷。

　　二、絕緣子工頻交流耐壓試驗

　　交流耐壓試驗是判斷絕緣子抗電強度是zui直接、zui有效、zui的方法。交接試驗時必須進行該項試驗。預防試驗時，可用交流耐壓試驗代替零值絕緣子檢測和絕緣電阻測量，或用它來zui后判斷用上述方法檢出的絕緣子。對于單元件的支柱絕緣子，交流耐壓試驗目前是zui有效、zui簡易的試驗方法。

　　各級電壓的支柱絕緣子的交流耐壓試驗電壓值如表4—2所示。對于35kV針式支柱絕緣子交流耐壓試驗電壓值;兩個膠合元件者，每個元件為50kV;三個膠合元件者，每個元件為34kV。對盤形懸式絕緣子，機械破壞負荷為60～300kN者，交流耐壓試驗電壓值均取60kV。

　　表4—2 支柱絕緣子的交流耐壓試驗電壓

　　額定電壓(kV)　　zui高工作電壓(kV)　　交流耐壓試驗電壓(kV)

　　純瓷絕緣　　固體有機絕緣

　　出 廠　　交接及大修　　出 廠　　交接及大修

　　3　　3.5　　25　　25　　25　　22

　　6　　6.9　　32　　32　　32　　26

　　10　　11.5　　42　　42　　42　　38

　　15　　17.5　　57　　57　　57　　50

　　20　　23.0　　68　　68　　68　　59

　　35　　40.5　　100　　100　　100　　90

　　44　　50.6　　　 　125　　　 　110

　　60　　69.0　　165　　165　　165　　150

　　110　　126.0　　265　　265(305)　　265　　240(280)

　　154　　177.0　　　 　330　　　 　360

　　220　　252.0　　490　　490　　490　　440

　　330　　363.0　　630

　　注：括號中數(shù)值適用于小接地短路電流系數(shù)。

　　(1)交流耐壓試驗的范圍是對瓷、鋼化玻璃、復合絕緣子。測量的目的：使用電壓分布測量法和絕緣電阻測量法判斷絕緣有問題的絕緣子或絕緣子串，適用于單片瓷絕緣子施加一定時間的電壓，可有效地發(fā)現(xiàn)被試品內部缺陷，耐壓試驗是檢驗絕緣子優(yōu)劣zui有效的測試方法。

　　(2)交流耐壓試驗設備推薦使用100kV級的高壓試驗設備。

　　(3)盤型懸式絕緣子流耐壓試驗電壓標準。機械荷載為60～300kN的盤型懸式絕緣子交流耐壓試驗電壓取60kV。

　　1.交流耐壓試驗的判定標準

　　(1)按試驗標準耐壓lmin，在升壓和耐壓過程中不發(fā)生閃絡為合格。

　　(2)以3～5kV/s加壓速度升到標準試驗電壓時，若出現(xiàn)異常放電聲，被試絕緣子閃絡，電壓表指針擺動很大，應判定為不合格。

　　2.交流耐壓試驗注意事項

　　(1)在加壓過程或耐壓過程中發(fā)現(xiàn)被試品過熱、擊穿、閃絡、異常放電聲、電壓表指針大幅擺動，應立即斷開電源。

　　(2)被試絕緣子分片放在地電位砂盤中，絕緣子鋼腳端應連接在試驗變壓器高壓接線柱上。

　　(3)對被試品應按絕緣子安裝順序進行編號，記錄桿號、相別、單片編號、溫度、濕度、氣壓和耐壓試驗結果。

　　三、運行中的鋼化玻璃絕緣子自爆后的測試

　　(1)鋼化玻璃絕緣子自爆原因分析與判定：

　　1)玻璃中含有雜質和結瘤，若分布在內張力層即可在較短時間30～60天內發(fā)生自爆，可判定為制造原因的自爆。

　　2)運行中的鋼化玻璃絕緣子因含有雜質，分布在外張力層，即在冷熱溫差狀態(tài)下，特別是突然冷卻時，并在穩(wěn)定機械荷載下，在1～2年內會發(fā)生自爆，可判定為運行狀態(tài)下質量原因的自爆。

　　3)運行中鋼化玻璃絕緣子因表面積污嚴重，受潮后引起局部放電或單片爬電導致發(fā)熱，引起絕緣下降，而發(fā)生自爆可判定為零值自爆。

　　(2)自爆后鋼化玻璃絕緣子殘帽的測試的目的是查出同批鋼化玻璃絕緣子自爆后的機荷載承受能力，分析自爆原因。

　　(3)殘帽測試可選用臥式靜拉力試驗臺進行拉力測試。

　　(4)殘帽拉力測試推薦值：測值應大于原鋼化玻璃絕緣子額定機械荷載的70%。小于該推薦值時應對該批鋼化玻璃絕緣子進行監(jiān)督。

　　(5)鋼化玻璃絕緣子自爆，應注意收集運行周邊環(huán)境、溫度、濕度和附鹽密度，以及發(fā)現(xiàn)自爆的時間，必要時應對微地形進行分析。

　　四、運行中復合絕緣子的測試

　　運行中復合絕緣子故障主要特性是憎水性和憎水遷移性，它決定了復合絕緣子的耐污水平。運行中復合絕緣子故障主要危險點是：端部與芯棒連接機械強度、環(huán)氧引拔棒的質量、硅橡膠質量、密封質量以及均壓環(huán)的正確安裝。

　　1.運行中被測復合絕緣子樣品選擇

　　根據(jù)它的特性和危險點，推薦下列選定原則：

　　(1)位于工業(yè)污源5km半徑以內的下風區(qū)桿塔上的復合絕緣子。

　　(2)嚴重的多污源區(qū)，距離在3km半徑以內的桿塔上的復合絕緣子
(3)跨河、湖兩邊桿塔上的復合絕緣子。

　　(4)濕地周邊1km半徑內的桿塔上的復合絕緣子。

　　(5)村莊周邊1km半徑內的桿塔上的復合絕緣子。

　　(6)垂直擋距較大桿塔上的復合絕緣子。

　　(7)位于風口桿塔上的復合絕緣子。

　　(8)嚴重覆冰區(qū)段桿塔上的復合絕緣子。

　　(9)雷擊區(qū)桿塔上的復合絕緣子。

　　(10)鳥類活動頻繁區(qū)段桿塔上的復合絕緣子。

　　(11)一般應按每兩年一個周期抽取樣品為宜。必要時每年抽取樣品進行試驗。

　　2.試品表面水滴狀態(tài)與憎水性分析標準(見表4—3)

　　表4-3 試品表面水滴狀態(tài)

　　HC值　　試品表面水滴狀態(tài)描述

　　1　　只有分離的水珠，大部分水珠的后退角θ1≥800

　　2　　只有分離的水珠，大部分水珠的后退角500<θ1<800

　　3　　只有分離的水珠，水珠一般不再是圓的，大部分水珠的后退角200 <θ1<500

　　4　　同時存在分離的水珠與水帶，*濕潤的水帶面積小于　2cm　2，總面積小于被測區(qū)域面積的90%

　　5　　一些*濕潤的水帶面積大于　2cm　2，總面積小于被測區(qū)域面積的90%

　　6　　*濕潤總面積大于90%，仍存在少量干燥區(qū)域(點或帶)

　　7　　整個被試區(qū)域形成連續(xù)的水膜

　　3.復合絕緣子傘裙護套材料憎水性應滿足條件