绝缘护套对减小输电线路导线闪络距离的影响研究

姚京松，何剑峰，鲍同锋，吴 军，向文祥

（国网湖北省电力公司检修公司,湖北 武汉 430050）

0 引言

输电线路是电网的基本组成部分，影响输电线路安全运行的主要故障分别有雷击、冰害、山火、风偏、污闪、鸟害等。外界的各种不利条件造成输电线路上导线相间或导线与地物之间的空气间隙距离减小，当此间隙距离的电气强度不能耐受系统最高运行电压时便会发生击穿放电[1]。随着我国国民经济持续快速发展，用电负荷快速增长，输电容量逐步增大，线路走廊及大型电站的出线等问题日益严峻，紧凑型输电线路被大量采用，紧凑型线路相间距离远小于常规线路，若设计不够合理或在极端气象条件下，其导线间或导地线间有可能发生严重的放电事故。近年来，国内外发生的大面积停电事故许多都源于线路故障，因此，防止因线路故障导致的电网事故特别是大面积停电事故，依然是线路运维工作的重中之重。

文献[2]认为导线包覆绝缘护套可用于输电线路鸟粪闪络防护，文献[3-4]认为可用于解决配电线路故障频发树障、鸟窝、异物等缺陷或保护裸露在外的铁路接触网，但上述研究未定量指出绝缘护套对上述问题的解决效果。文献[5-6]研究了在500 kV输电线路绝缘子高压端导线侧及金具安装绝缘护套前后，复合绝缘子起晕、污闪电压以及间隙放电击穿电压的变化情况。

1 输电线间隙击穿试验

1.1 卡扣式硅橡胶绝缘护套管

卡扣式绝缘护套采用优质硅橡胶材料制成，具有优异的电气、抗漏电起痕性能，耐侯性极佳，机械性能高，具有憎水性及憎水性迁移等特点，耐高低温性能极其优异，可在-50～150℃条件下连续使用。安装方便简单，省工省时。

其主要特点如下：（1）具有良好绝缘性能，绝缘强度≥20 kV/mm;（2）密度低，重量轻，柔软、耐折弯；（3）卡扣式设计安全可靠，安装简捷，无需动火，停电施工时间短；（4）使用寿命长，抗老化，耐腐蚀；（5）对防异物短路、防树木碰线、防机械碰线等起到了积极的作用。

图1 卡扣式硅橡胶绝缘护护套Fig.1 The buckled silicone rubber insulation sheath

1.2 试验模型搭建

本试验采用一对长度为10 m的钢芯铝绞线模拟输电线路与周边地物，在线路中间采用人工弯折减小距离的方式等效发生空气间隙减小部分。5～50 cm间隙距离试验中，两导线采用8个瓷绝缘支柱进行支撑，导线两端分别用两个绝缘支柱进行导线固定，中间利用两个绝缘支柱进行支撑并固定导线弯曲弧度，调整两导线间的最小间隙距离。两导线中一根为高压端，接入工频发生器电压输出引线；一根为低压端，两端接地，模型搭建如图2所示。

图2 试验模型示意图Fig.2 Schematic diagramof experiment model

采用人工弯折减小距离，实际实验模型如图3所示，线间最小间隙距离d基本在线路中间，可根据试验进行调节。8个绝缘支柱表面均进行良好的绝缘包裹，使导线与绝缘支柱表面绝缘。在导线表面包裹试验护套时，护套长约为3.5 m，能覆盖部分超过中间两绝缘支柱位置，且护套两端裸露导线间距离D在试验中均保证大于1 m，避免在护套未击穿时裸导线处已击穿的现象。间隙距离初始值均取为5 cm，采用升压法使电压线性由零升至击穿电压，为保护设备击穿后电压仅保持5 s。

图3 实际试验模型Fig.3 The actual experiment model

2 试验结果及分析

裸导线在5～50 cm的间隙距离下进行工频击穿电压试验，每种间隙距离下均进行10次测试，试验结果取10次测试平均值。

表1和图4为裸导线间隙工频击穿电压随导线最小间距变化的试验结果。

表1 裸导线空气间隙工频击穿试验数据Tab.1 Power frequency breakdown test results of bare conductor air gap

可见，裸导线最小间隙距离在5～50 cm内时，间隙工频击穿电压随间隙距离增大近似线性增加，线性拟合结果为

分别对双导线包覆2.6 mm和4 mm壁厚的卡扣式护套进行工频击穿试验。为了衡量包覆卡扣护套对减少输电线路导线间或导线对地物放电的效果，定义包覆卡扣护套后相对于裸导线间隙相同击穿电压的情况下间隙击穿距离的减少量为安全距离增量。表2为双导线包覆2.6 mm卡扣式护套后间隙工频击穿试验结果。

图4 裸导线工频击穿特性Fig.4 Power frequency breakdown voltage for bare conductor and fitted curve

表2 双线包覆2.6 mm护套间隙工频击穿试验结果Tab.2 Power frequency breakdown test results of double conductor covered by 2.6 mm insulation sheath air gap

从图5可以看出双线包覆2.6 mm绝缘卡扣护套可以显著提升间隙安全距离，最大可以接近15 cm，平均安全距离提升值为11.20 cm。表3为双导线包覆4 mm卡扣护套后间隙工频击穿试验结果。

从图6可以看出双线包覆4 mm卡扣护套也可以显著提升间隙安全距离，最大提升量达到了20.10 cm，平均安全距离提升值为12.55 cm。

图5 双线包覆2.6 mm卡扣护套间隙安全距离增量Fig.5 The increase of safe distance for double conductor covered by 2.6 mm insulation sheath air gap

表3 双线包覆4 mm卡扣护套间隙工频击穿试验结果Tab.3 Power frequency breakdown test results of double conductor covered by 4 mm insulation sheath air gap

图6 双线包覆4 mm卡扣护套间隙安全距离增量Fig.6 The increase of safe distance for double conductor covered by 4 mm insulation sheath air gap

图7 不同壁厚卡扣护套下间隙安全距离增量Fig.7 The increase of safe distance for double conductor covered by different thickness insulation sheath air gap

图7为双线包覆2.6 mm和4 mm卡扣护套间隙工频击穿安全距离提升值。从图7可以 清晰地看到：无论是双线包覆2.6 mm卡扣护套还是双线包覆4 mm卡扣护套，对间隙安全距离的提升均有一定的波动性，这是因为击穿放电具有一定的统计性，两种不同厚度的卡扣护套对提高间隙的安全距离没有明显的差异，均在12 cm左右。

3 结论

1）导线间间隙距离在5～50 cm时，裸导线下击穿电压与间隙距离几乎呈线性关系。

2）双线包覆2.6 mm绝缘卡扣护套可以显著提升间隙安全距离，最大可以接近15 cm，平均安全距离提升值为11.20 cm。

3）双线包覆4 mm卡扣护套也可以显著提升间隙安全距离，最大提升量达到了20.10 cm，平均安全距离提升值为12.55 cm。

4）双线包覆卡扣护套对间隙安全距离的提升均有一定的波动性，这是因为击穿放电具有一定的统计性，两种不同厚度的卡扣护套对提高间隙的安全距离没有明显的差异，均在12 cm左右。

[参考文献]（References）

[1]胡毅.输电线路运行故障的分析与防治[J].高电压技术，2007，33(3)：1-8．HU Yi.Analysis on operation faults of transmis⁃sion line and counter-measures[J].High Voltage En⁃gineering,2007,33(3):1-8.

[2]马奎，王海龙，马波，等.防闪络绝缘护套对鸟粪闪络防护效果的分析[J].宁夏电力，2012（2）：20-24．MA Kui,WANG Hailong,MA Bo.The defending ef⁃fectanalysisofanti-flashoverinsulation sheath forthe bird’sdropping flashover[J].Ningxia Elec⁃tric Power,2012（2）：20-24．

[3]王智卜，王文娜，朱俊栋.绝缘护套在农网线路局部绝缘化防护中的应用[J].电力科学与工程，2015，31(5)：59-65.WANG Zhipu,WANG Wenna,ZHU Jundong.The ap⁃plication of insulation sheath for line partial insu⁃lation protection in rural area[J].Electric Power Sci⁃ence and Engineering,2015，31(5)：59-65．

[4]陈立宾，欧里，杨春祥.绝缘护套使用效果分析及其解决方案的探讨[J].中国电业:技术版，2015（7）：46-49．CHEN Libin,OU Li,YANG Chunxiang.The effects of insulating sheath application and discussion of the solution[J].China Electric,2015（7）：46-49．

[5]梅红伟，陈金君，彭功茂，等.复合绝缘子高压端输电导线安装绝缘护套的研究[J].中国电机工程学报，2011，31(1)：109-116.MEI Hongwei，CHEN Jinjun，PENGGongmao，et al.Research on insulation jacket put on transmission line conductor hung by composite insulator[J].Pro⁃ceedings of the CSEE，2011，31(1)：109-116．

[6]梅红伟，彭功茂，李健，等.复合绝缘子悬挂导线安装绝缘护套后的污闪特性[J].中国电机工程学报，2011，31(3)：189-195．MEI Hongwei,PENG Gongmao,LI Jian,et al.Pollu⁃tion flashover characteristics of composite insula⁃tor with joint insulation jacket at transmission con⁃ductor near its high potential end[J].Proceedings of the CSEE，2011，31(3)：189-195．