摘要：当前电网架空输电线路绝缘材质主要包括钢化玻璃、瓷质、合成绝缘子是目前。当前环境污染形势严峻，合成绝缘子由于其良好的憎水性以及良好的抗污闪能力，正被越来越广泛地运用于我国电网。因此，对合成绝缘子常见故障和解决对策进行研究，具有十分重要的现实意义。
关键词：输电线路；合成绝缘子；故障；对策
前言
在环境污染不断加剧的当前，合成绝缘子由于其良好的憎水性以及良好的抗污闪能力，正被越来越广泛地运用于我国电网。但从在输电线路的实际运行情况来看，合成绝缘子通常会因为多种原因发生故障，导致整个输电线路的正常运行受到影响。对此，本文将对合成绝缘子的性能、材质好结构等方面入手，对输电线路中合成绝缘子的常见故障进行深入分析，并从技术层面提出相应的解决对策。
1合成绝缘子性能分析
合成绝缘子的硅橡胶伞盘为高分子聚合物，芯棒为引拔成型的玻璃纤维增强型环氧树脂棒。有机合成绝缘子是由硅橡胶伞裙芯棒和端部金具构成一体。目前有机合成绝缘子多数采取整体铸造完成。合成绝缘子机械强度高，具有优良的耐污闪性能，不检零、重量轻、维护工作量少等优点，在重污区输电线路得到广泛应用。但是目前缺乏有效数据说明其有机材料的老化寿命，端部连接强度变化也一直是电力人员所关心的重点问题之一。
合成绝缘子由于其良好的憎水性能使其有独树一帜的抗污闪能力，正被越来越广泛地运用于电网。根据相关运行经验和研究表明：合成绝缘子相对悬式瓷、玻璃绝缘子而言，易遭受工频电弧损坏。表现为伞裙和护套粉化、蚀损和漏电起痕及炭化严重，芯棒暴露和机械强度下降。所以，合成绝缘子需要在两端安装均压装置，使工频电弧飘离绝缘子表面。其次，均压装置还应保护两端金属附件连接区不因漏电起痕及电蚀损导致密封性能破坏。为了达到此目的，合成绝缘子必须安装均压装置，其干弧距离小于相同结构高度的瓷、玻璃绝缘子串，无疑降低了电气绝缘子强度。相关试验表明：在高压端安装了均压装置后，雷电冲击闪络电压比无均压装置情况下有不同程度的降低，且随着均压装置的罩入深度的增加，绝缘距离有所减少，闪络电压降低幅度加大。当在绝缘子两端都装上均压装置后，雷电冲击闪络电压最高降幅值达 21.3%。合成绝缘子裙边短小，相对裙间距不大，其遭雷击后造成闪络的几率明显增加。
2 合成绝缘子工艺综述
2.1伞裙护套与芯棒的粘接工艺
川真空灌胶工艺。国产合成绝缘子的早期产品均采用该工艺，其芯棒与伞裙护套是由粘接剂粘接在一起，其间存在一个内界面。在粘接过程中，由于粘接剂选材或粘接工艺不当，极易使粘接层存在气泡或部分界面没有粘合等缺陷。在运行中内界面中的气泡会发生局部放电，以至发展到内击穿，导致跳闸后不能重合，属永久性故障，该工艺已基本被淘汰。
挤包穿伞工艺。1993年，国内许多生产厂家采用挤包护套再穿伞工艺。在一定温度和压力下，通过挤包机将芯棒挤包上一层硅橡胶护套，再用粘接剂将伞裙粘接到护套上。该工艺避免内界面存在的缺陷，使芯棒免受外界潮湿天气的渗透侵蚀。采用该工艺产品质量明显提高，现已成为国内合成绝缘子的主要生产工艺之一。该工艺使得合成绝缘子加工灵活方便，不受模具限制，伞外形可多样化。
2.2端部金具连接结构
外楔式。将一组金属楔压人金具锥腔与芯棒之间，靠金属楔与芯棒间的压应力所产生的摩擦力承担机械负荷。当楔子对芯棒间和对锥腔间的摩擦系数与金具锥腔的锥度配合理想时，可使外楔子与芯棒保证同步移动。外楔式结构的优点是不破坏芯棒的完整性，缺点是对金属锥腔、外楔的尺寸和芯棒的圆周尺寸精度要求较高，工艺难度也较大，因此接头的机械强度不易稳定，分散性相对也较大。
内楔式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将芯棒端部锯开一条缝，压人一个金属内楔，靠内楔将芯棒端部撑大，锥形的金属腔在芯棒屏载时将撑大的芯棒端部卡住，当芯棒向外移动时，内楔随芯棒运动，将芯棒越卡越紧，因而也具备予紧力自锁的特点。内楔式的缺点是破坏了芯棒的完整性，尤其是在对芯棒劈缝时，一定要采取特殊工艺，避免造成沿轴向的微裂而降低芯棒的机械强度：，由于部分生产厂家对内楔式结构的楔件与芯棒的楔面以及与外加压力做到适宜配合，使得接头机械强度高且稳定。
压接式。采用机械挤压设备将横向挤压力作用在端部金具上，使金具产生一定的永久变形，超过了本身的弹性范围，而芯棒的变形则在其弹性范围内，在金具与芯棒的接触面上产生一定的予压应力。当合成绝缘子承载时，由此压应力转换成切向摩擦力承受载荷。此方式要求金具的材料与芯棒材料的物理性能必须配合密切。优点是接头金具体积小，保证芯棒完整，生产效率较高，是国际上先进的合成绝缘子端部连接工艺。目前国内合成绝缘子主要生产厂家基本采用该工艺。
2.3伞形结构
伞形结构对于绝缘子防雨、雪闪、覆冰非常重要、在合成绝缘子早期生产中受工艺限制和爬距选择的重视，忽略伞形结构的重要性，最初产品全是等径伞结构，如图1所示，在雨雪天气下，容易发生伞间桥连，造成表面绝缘失效。1997年以后，采用挤包穿伞工艺，使得伞形结构有了较大的变化，出现大小伞结构，如图2所示，提高合成绝缘子抵抗自然灾害能力。
2.4芯棒
芯棒是选用经过环氧树脂增强的单向玻璃纤维经一特制设备引拔而成。其强度一般大于6000k岁cmZ，是普通钢的1.5至2倍。由于芯棒截面小，使得产品尺寸小，重量轻，抗拉强度高，易于制造出高电压等级、大吨位的合成绝缘子。2000年以前国内生产的芯棒均不耐酸腐蚀，这种芯棒在受到弱酸腐蚀时容易造成脆断。目前我国已研制出了耐酸腐蚀芯棒。
2.5合成绝缘子比距的选择
根据BJfT8460行业标准和国调中心”合成绝缘子使用指导性意见”统一要求：0一11级污秽地区，比距为20m而kV；111一W级污秽地区，比距为25m耐kV。实际上，这一规定对于重污区，就是取瓷绝缘子的3/4。
3合成绝缘子运行中常见问题及对策
3.1内击穿
内击穿多发生在真空灌胶工艺生产的合成绝缘子，主要是灌胶时因真空度不够或胶固化收缩量大而形成气泡或气隙，在运行电压下气泡或气隙产生局部放电并沿轴向发展，当剩余的部分承受不了运行电压时，产生内击穿，1996年7月27日，青岛供电公司ll0kV黄沧甲线发生的事故即是这种情况；也有因芯棒质量问题而产生的内击穿。
3.2雷电闪络
与相同结构高度的瓷或玻璃绝缘子相比，合成绝缘子最小电弧距离总是小于瓷或玻璃绝缘子，即耐雷水平小于同长度的瓷或玻璃绝缘子。目前标准要求110kv及以上的合成绝缘子两端配备均压环，两端配备均压环减少了合成绝缘子的干弧距离，降低了绝缘子的耐雷水平。但均压环可以使绝缘子的表面得到保护，在遭到雷击时，只在两端均压环之间闪络，绝缘子本身是完好的，线路跳闸后可以重合成功。2012年，进行了合成绝缘子和瓷绝缘子雷电50%冲击闪络对比试验，来研究合成绝缘子雷电特性。试验结果表明合成绝缘子两端不带均压环情况下其雷电闪络电压值都低于同等长度的瓷绝缘子串，低4%一10%。安装均压环可起到保护合成绝缘子端部作用，同时降低了合成绝缘子耐雷水平。从运行角度考虑，合成绝缘子不安装均压环在一定程度上减少雷击闪络次数，一旦合成绝缘子发雷击闪络，合成绝缘子表面得不到有效保护，伞裙受到电弧烧伤，易导致重合闸失败。另外，不安装均压环，合成绝缘子端部始终处于高电场区，端部密封易受到损坏，造成合成绝缘子机械强度下降，引发导线坠地事故。在实际运行中，要求适当加长合成绝缘子长度，同时两端须安装均压环。
4总结
综上所述，笔者认为输电线路中合成绝缘子容易因为多种原因发生不同类型的故障，因此，应该对症下药，分清楚故障类型和原因，然后实施有针对性的解决方案。此外，为了预防绝缘子发生故障，可以通过检测的方式对绝缘子的性能和状态进行实现检测，从而降低绝缘子故障的发生率，保障输电线路的正常运行。
论文作者:王涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
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