不同运行环境下复合绝缘子老化状态选样方法研究

海南电网有限责任公司电力科学研究院 陈林聪 张奇伟 李欣然 陈晓琳 张薇武汉大学电气工程学院 王建国

不同运行环境下复合绝缘子老化状态选样方法研究

海南电网有限责任公司电力科学研究院 陈林聪 张奇伟 李欣然 陈晓琳 张薇武汉大学电气工程学院 王建国

本文探讨如何建立基于运行环境影响下的复合绝缘子老化状态评价的选样方法。以海南省为例，结合气候和污秽分布特点，制定了绝缘子的选样原则，为最终能反映出区域性复合绝缘子的运行老化特性奠定了基础。

复合绝缘子；气候；污秽；老化；选样

1 引言

绝缘子是电力系统中广泛使用的器件之一，其运行状况的好坏直接关系到电网的稳定与安全。从20世纪50年代国际上一些发达国家就开始研究和使用复合绝缘子，70年代后出现了以硅橡胶材料为外绝缘的复合绝缘子。与瓷或玻璃绝缘子相比，复合绝缘子有重量轻、耐污性好、维护方便、强憎水性和憎水迁移性、恢复性等优点。我国电网于20世纪80年代初开始使用复合绝缘子。尽管起步比较晚，但发展十分迅速，已经在大部分污秽严重的地区和许多新建输电线路上广泛使用。目前据保守估计，我国复合绝缘子的用量已经超过500万只以上。

电力部门的维护和运行经验表明：随着运行时间的增加，复合绝缘子材料老化现象要比瓷或玻璃绝缘子更加严重。从复合绝缘子材料和结构、工艺方面考虑，导致出现老化的因素主要有光老化、热老化、电老化、环境老化（酸蚀、积污、气流、沙蚀、盐、机械受力等），研究表明，湿润条件下的表面电晕放电是影响复合绝缘子外绝缘材料老化的主要因素。在沿海地区常年高湿度气候下，复合绝缘子表面盐分沉积，电晕放电更容易产生。老化的直接后果便是绝缘子表面憎水性丧失，耐污闪性能变差，导致绝缘的可靠性下降。一旦复合绝缘子老化也造成伞裙脆化、开裂、脱落，减少绝缘子串的爬电距离，可能导致绝缘子污闪的发生。

图1 海南省2016年年均日照时数情况

表1 海南省各地日照强度差别

因此，复合绝缘子的运行环境对其老化速度起着重要的影响。为了评估复合绝缘子在区域性不同类型运行环境下的老化状态，有必要建立起一种有效的选样方法，选取出能够表征不同运行环境影响下的绝缘子，为运行维护人员了解绝缘子的运行状态、何时检修更换起到指导性作用。本文以海南省为例，探讨如何建立基于运行环境影响下的复合绝缘子老化状态评价的选样方法，以期最终能反映出区域性复合绝缘子的运行老化特性。

图2 2016年海南省年降水量分布图（单位：毫米）[1]

图3 2016年海南省年降水量距平百分率分布图（单位：%）[1]

表2 海南省各地降水量比较

2 运行环境差异性分析

复合绝缘子老化受当地日照、降水、污秽影响较大，为了反映出区域内不同环境条件下的运行老化区别，在建立选样方法之前，首先对海南整体气候和污秽分布做详细分析。

2.1 日照强度

以2016年为例，海南省年均日照时数情况如图1。海南省西南部和东北部年均日照时数有着较明显的差异，以儋州、白沙、琼中、万宁地区的南部为界限，西南部年均日照时数大多在2400h以上，位于该地区的市县有陵水、保亭、五指山、三亚、乐东、东方和昌江，儋州西部部地区也在其范围内。东北部地区年均日照时数在1300h～2100h之间，其中文昌、海口、澄迈、临高、琼海、万宁、琼中、白沙以及儋州的东北部年均日照时数较多，大部分地区约在2100h左右，而屯昌、定安两县该值都在1300h左右，相对偏低。

为反应海南省各地的日照强度差别，按照年均日照时数值高低对各地进行比较，结果如表1。

2.2 降水

图2、图3分别给出了海南省2016年降水量分布情况及降水量距平百分率分布情况。

结合图2、图3来看，东方、乐东和三亚三地2016年年降水量较低，乐东大部分地区在1800毫米～2000毫米之间，三亚在1200毫米～1400毫米之间，东方小于1200毫米，且三地的降水量距平百分率较高，东方达到36%，乐东、三亚为27%以上，推测三地常年降水量会明显低于海南省其他市县。在其他市县中，推测琼中地区降水量最高，剩下市县相差不大。

将海南省各地降水量情况进行比较，结果如表2所示。

2.3 污秽度

比较并分析海南省各市县的污区分布情况，根据各市县a级、b级、c级、d级、e级污区所占面积大致比率及线路分布概况，将各地区污秽度分为很清洁、较清洁、污秽轻、污秽较重和污秽严重几个等级，具体结果见表3。

各市县中，昌江、澄迈和东方污秽相对较重。澄迈市污秽集中在海岸线3公里以内，东方和昌江两地分别在距海边约6公里和30公里地区存在污秽很重的工业区。

3 绝缘子选样方法

海南岛北靠广东，西边以越南等国作为屏障，有海域相隔，东南部海域较广阔，四周地理环境各不相同，故选样的基本原则是兼顾东、南、西、北、中部地区，在地理位置上以比较平均的方式分布。此外，日照强度、降水量和污秽度对复合绝缘子运行特性都会产生一定程度的影响，尤其是日光中的紫外线会破坏硅橡胶伞套分子结构，加速复合绝缘子的老化。降水量和污秽度会在一定程度上影响伞裙积污特性，地理位置不同的地区污染物种类也有差别，运行在海边的绝缘子因盐雾珠集聚，主要在表面积累海盐，而工业区污秽通常以化工、冶金产生的废气和灰尘为主。降水、污秽种类和污秽度一起作用会对绝缘子金具的腐蚀过程产生影响，故选样点应尽可能多地反映不同的运行环境。

表3 海南省各地污秽度比较

表4 取样地点信息

综合各项因素，可确定5组选样地点，见表4。

对于表4中的每组地点，至少选取两个选样点，选样时应满足以下条件：

（1）第一个点距离海岸线1～6公里，第二个点离海岸线20～40公里或更远；

（2）两点所在污区尽量处于不同的污秽等级；

（3）每个选样点选取3种不同运行年限的绝缘子，并按年限分类，例如运行2～3年的绝缘子为第1类，运行5～6年的为第二类，运行9～11年的为第三类，每类至少取3只绝缘子；

（4）对于第1组地点，建议离海近的点选在污秽较重的澄迈，离海远的点选在海口，对于第4组地点，离海近的点选取在东方工业区，离海远的点选取在昌江工业区。

4 结论

对于区域内运行一定年限的绝缘子，其检修需要根据老化状态评估进行针对性的更换。本文以海南省为例，建立起结合气候、污秽和运行年限的复合绝缘子选样方法，通过对气候条件中的日照、降雨以及污秽进行不同等级归类，采用上述几种因素相互融合、区别的方式，可制定出具有区域代表性的复合绝缘子选样原则，为后续的测试检测奠定了基础。

[1]海南省气象局、海南省气候中心，《2016年海南省气候影响评价》。