银东直流绝缘子异常放电原因分析

苗振鹏 乔耀华

国网山东省电力公司检修公司 山东 济南 250021

0 引言

2012年3月21日晚18：50， 银东直流#1894耐张塔极I线耐张瓷绝缘子出现放电拉弧现象，同时伴有强烈的声响，当时天气小雨。21：36银东线降压至533kV运行，21：50小号内侧绝缘子串从横担数第11片、17片和59片开始有间歇的局部电弧，不影响线路安全运行。3月22日凌晨6：00，天气小到中雨，极I小号侧绝缘子串仍有较大的放电声，但无可见的局部电弧，放电现象较21日晚减轻。

1 线路及绝缘子情况

±660kV银东直流极I线路于2010年11月28日投运，2011年3月20-22日进行停电清扫。#1894耐张塔绝缘子为大连电瓷厂生产的XZP－550型盘型瓷绝缘子，单串为60片，绝缘子串长14400mm、爬距38100mm；悬垂串复合绝缘子型号为FXBW-±660/160，串长8550mm、爬距38430mm。 #1894塔地处农田，周围无大型污染源。

2012年4月，结合线路停电检修，对#1894塔极I耐张瓷绝缘子及悬垂串复合绝缘子进行了更换，绝缘子表面情况如图1所示。

图1 绝缘子表面情况

从绝缘子表面情况判断：瓷绝缘子下表面积污比上表面严重；复合绝缘子上表面轻度变黑、表面平整，下表面存在小颗粒状突起。分析原因为：绝缘子上表面受雨水冲刷作用，且瓷绝缘子为深棱伞型，上表面清洁效果比下表面好，绝缘子上表面积污比下表面轻，复合绝缘子上表面比下表面平整。

2 绝缘子试验及结果分析

对更换下的绝缘子进行了相关试验。

表1 耐张串瓷绝缘子盐密、灰密测量结果

表2 悬垂串复合绝缘子盐密、灰密测量结果

1）污秽度试验

参考Q/GDW 152-2006《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》，对耐张串瓷绝缘子分别取上、中、下位置各2片，上、下表面分开取样，进行了盐密、灰密测量，取平均值并按绝缘子表面积换算，结果如表1。

悬垂串复合绝缘子盐密、灰密的测量结果如表2。

通过试验发现，耐张瓷绝缘子和复合绝缘子盐密、灰密值均呈现两端高、中间低的趋势，且下表面均高于上表面；绝缘子盐密、灰密值整体上均不高，但上、下两端数值较大，耐张瓷绝缘子下表面盐密最高已达到0.231 mg/cm2，复合绝缘子下表面盐密最高已达到0.277mg/cm2。

该分布特点与绝缘子串电场强度的“U”形分布有关，绝缘子串端部场强较强，使得两端绝缘子吸尘能力增强，污秽度增加；由于雨水冲刷等的清洁作用，上表面污秽度明显低于下表面。

由于耐张瓷绝缘子的安装有一定倾斜角度，悬垂复合绝缘子为垂直安装，而且复合绝缘子为“大小密伞”结构，瓷绝缘子两片之间间隔较大，瓷绝缘子上表面自清洁效果明显优于复合绝缘子上表面，瓷绝缘子上表面污秽度也比复合绝缘子上表面小得多，受端部场强的影响也小。

参考GB／T 26218.1-2010《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第1部分 定义、信息和一般原则》，盘形悬式绝缘子现场污秽程度与灰密NSDD/盐密ESDD的关系如图2所示。测得瓷绝缘子盐密平均值接近0.12 mg/cm2，灰密平均值为0.6～0.7 mg/cm2， 灰盐比为5～10，#1894塔附近无大型污染源，2011年冬季无有效降水，直流绝缘子在静电吸尘效应下长期积污，现场污秽程度为d级。

2）工频火花试验

参照GB/T 775.2-2003《绝缘子试验方法 第2部份 电气试验方法》，对更换下来的耐张串瓷绝缘子左右两串共计120片进行工频火花试验。试验时对试品施加工频电压（约100kV），使试品表面产生频繁的火花放电、施加电压的时间为连续5min。如果试验过程中有试品被击穿或其他不正常现象而使试验中断，则应在剔除被击穿的试品或消除不正常现象后，重新进行连续5min试验。

图2 盘形悬式绝缘子现场污秽程度与NSDD/ESDD的关系

从横担侧数左串第51片和右串第20片未通过试验，为零值绝缘子。

3）复合绝缘子憎水性试验

参照DL/T 864-2004《标称电压高于1000V交流架空线路用复合绝缘子使用导则》，采用喷水分级法对悬垂串复合绝缘子上、中、下位置大伞上、下表面分别进行憎水性试验，发现绝缘子上表面憎水性丧失严重，结果如表3。绝缘子上端憎水性的测量如图3。

表3 悬垂串复合绝缘子憎水性测量结果

图3 复合绝缘子上端憎水性测量

在形状结构确定的前提下，复合绝缘子的污闪电压由污层表面的憎水性状况与污秽度共同决定。憎水性及污秽度分别用HC值和等值盐密ESDD来表示。总结污闪电压梯度Ef与HC、ESDD之间的关系见图4，图中各条曲线分别对应不同的憎水性状态。由于HC值超过HC5～HC6级以后，憎水性的继续增加带来的污闪电压提高并不明显，因此图4中将HC1～HC3级合并显示。在确定了复合绝缘子表面的HC值与等值盐密ESDD以后，就可以很方便的从图4的曲线簇中估计出该绝缘子的污闪电压水平。

图4 复合绝缘子污闪电压与憎水性和污秽度之间的关系

所测悬垂串复合绝缘子憎水性达到HC5级，ESDD平均为0.167mg/cm2，从图3可估计出该绝缘子污闪电压水平约为0.7kV/cm。该绝缘子爬距38430mm，计算出绝缘子耐污闪电压约为2700kV，相同运行条件的复合绝缘子可继续运行，但应加强巡视，注意表面的放电情况。

3 原因分析

通过对试验结果进行分析，认为：2011年冬季山东全省降水量偏少，#1894塔地段无有效降水过程，绝缘子表面连续积污；由于直流线路的静电吸尘效应，造成绝缘子表面积污严重；恰逢小雨天气，绝缘子表面污秽物受潮湿润，污秽物中的盐分溶解，发生局部放电；局部放电逐渐发展形成电弧，由于直流电流不存在过“零”的问题，直流局部电弧更趋于稳定，持续时间比较长。综合认为，绝缘子表面积污严重为本次异常放电的主要原因。

4 建议

1）现场污秽跟踪检测。在银东直流线路选点悬挂参照绝缘子串，进行绝缘子现场污秽跟踪检测，探索直流线路积污规律。

2）加强特巡。进一步加大银东直流线路的巡视力度，尤其是加强在小雨、雾、露等气象条件下对瓷质绝缘子（未涂RTV涂料）和重污秽区段线路的夜巡、特巡工作。

3）涂刷RTV涂料。山东境内银东直流采用瓷绝缘子的耐张（大跨越）塔共128基，瓷绝缘子共70600片。结合停电机会将全线瓷绝缘子全部涂刷RTV涂料，未来得及涂涂料的绝缘子应做好清扫工作。

4）加强瓷绝缘子零值检测。通过试验已检测出单串60片瓷绝缘子中有1片零值绝缘子，建议结合停电对同批产品进行零值检测，并统计劣化率。

5）复合绝缘子憎水性跟踪检测。银东直流复合绝缘子上表面憎水性丧失严重，已达到HC5级，建议结合停电对复合绝缘子憎水性跟踪检测，若憎水性完全丧失，则应更换。