(云南电网有限责任公司德宏供电局云南德宏678400)
摘要：绝缘子是输电线中很重要的元件，绝缘子掉串会造成较严重事故，对绝缘子掉串原因分析和治理，对提高电网安全运行和供电可靠性具有重要意义。本文简要分析了两起典型绝缘子掉串事件原因，提出了安装绝缘子并联间隙的有效防止绝缘子掉串措施。
关键词：绝缘子；掉串；并联间隙；电弧灼伤
0引言
输电线路绝缘子掉串事件在输电线路上是仅仅次于倒杆、断线的第三严重的事件。近年来，绝缘子掉串事件时有发生，对于绝缘子掉串事件，有必要认真分析和治理。下面就近期发生的2起典型悬式绝缘子掉串事件进行分析，并提出治理建议。
1绝缘子掉串原因分析
1.1悬式绝缘子零值掉串原因分析
2018年09月04日09时30分35kV光明硅厂Ⅰ回线#04塔小号侧A相绝缘子掉串，但导线未落地，未形成接地，见图1。从图片看，5片瓷质绝缘子串伞裙不同程度损伤，伞裙内部均有不同程度的黑色放点痕迹，第五片绝缘子钢帽和钢脚分离脱落，钢帽内有放电发黑痕迹。说明绝缘子均零值击穿。
图1悬式瓷质绝缘子零值掉串图
该绝缘子串掉串是绝缘子低值零值击穿后热膨胀爆裂掉串：
国产瓷有石英砂、粘土、长石等原料经球磨、制浆、练泥、成形、上釉和烧结等工艺制成瓷件。其烧结是在低于固态物质的熔点或熔融温度下进行的，虽有少量的液相出相（30%-50%），但至少有一部分是固态，这种固、液相间的物理化学反应是不完全的，也是不均匀的，成瓷后的显微结构由多晶体、玻璃相和气孔组成，属于一种多晶体的非均质材料。在承受输电线路的机械、电气及外力作用下，逐步暴露出它的内在缺陷（如隐裂形成裂纹），加上绝缘子由钢帽、瓷件、钢脚用水泥胶合而成，其膨胀系数不同而形成热应力，也会导致瓷件产生裂纹，随着运行时间的延长裂纹产生扩展，极易吸潮和积污，在电厂负荷的作用下，瓷件绝缘电阻变为低值或零值[1]。
（1）有部分零值低值的绝缘子串，当遭受雷击或污闪时，引起电弧，电弧在正常部分的绝缘子表面或空气间隙，和低值、零值绝缘子的钢帽、钢帽内部、钢脚形成通路。
（2）全部零值低值的绝缘子串，当出现系统过电压时，将在绝缘子串的各片绝缘子的钢帽、钢帽内部、钢脚中形成电流通路。
低值、零值绝缘子的钢帽内部瓷件在电流和电阻作用下热膨胀后发生爆裂，形成绝缘子掉串以致掉线掉落事件。
1.2悬式绝缘子电弧灼烧掉串原因分析
2018年08月31日10:32分，110kV撒章线三侧断路器跳闸，故障电流5600A，故障相别ABC三相，重合闸重合后加速跳闸，故障相C相。查看雷电定位系统发现#29-#33杆附近在这一时间多次落雷，查线发现#27至#33杆A、B、C均有三相的雷击痕迹，#33杆C相瓷绝缘子掉串，导线落地，造成C相永久性接地故障，详见图2。从图片看，掉串的绝缘子片钢帽内没有发现绝缘零值或低值电流通路痕迹，在绝缘子钢帽下缘和钢脚平齐处的钢帽和钢脚上均出现严重的电弧灼伤痕迹。在钢帽上明显看出是钢帽下缘先被电弧灼伤后发生钢帽爆裂。
图2悬式绝缘子电弧灼伤掉串图
该绝缘子串掉串是绝缘子钢帽下缘被电弧烧伤爆裂掉串：
正常绝缘子在受到雷击冲击是会被击穿产生电弧，雷电流在几十个微秒后消失，但工频电流却不一定能够及时熄弧，将继续灼伤部分绝缘子（特别是绝缘子串中第一片或最后一片）发生绝缘子缺陷。较厚的绝缘子钢帽下缘就是主要固定箍住钢脚的受力部位，当绝缘子钢帽下缘被电弧烧伤到一定程度时，在导线重力作用下，将钢帽拉裂爆开，发生绝缘子串掉串，导线脱落。
2绝缘子掉串事件防范建议
2.1对输电线路开展绝缘子零值检测
加强输电线路零值绝缘子检测是有效防范绝缘子低值零值击穿后热膨胀爆裂掉串事件的重要常用手段，但受技术限制，35kV及以下还不能广泛开展零值绝缘子检测；开展零值绝缘子检测需要花费巨大的人力和物力，受经验和技术及责任心的影响还是会有漏检出情况。
2.2将瓷质绝缘子逐步更换为玻璃绝缘子
玻璃绝缘子不易发生低值零值，当发生低值或零值时绝缘子就会自爆容易发现。将瓷质绝缘子逐步更换为玻璃绝缘子，可有效防范低值零值击穿后热膨胀爆裂掉串事件。但是不能防范绝缘子钢帽下缘被电弧烧伤爆裂掉串。
玻璃由石英砂、白云石、长石、和化工原料（碳酸钾、钠）经高温熔融（硅酸盐玻璃融制温度1500oC）成液体，经冷凝而成质地均匀、结构致密的均质材料。制品经钢化处理后，表面层获得均匀分布的压应力，显著的提高了它的抗拉强度（约为瓷的2倍），而且这种钢化内应力不随使用时间的延长而衰减。玻璃绝缘子在运行过程中遭受雷击、污闪等各类过负荷冲击超过它本身固有强度时，会产生自爆，伞裙玻璃散落后形成残锤，电弧沿着钢帽下缘和钢脚形成电流通道，不会绕道钢帽内形成电流通道而形成内部过热膨胀爆裂[1]。
2.3加装绝缘子并联间隙（招弧角）
GBT50064-2014.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范5.3.6：中雷区（平均年雷暴日数超过15d但不超过40d或地面落雷密度超过0.78次/(km2.a)但不超过2.78次/(km2.a)及以上地区或地闪密度的地区，可采取安装绝缘子并联间隙的措施保护绝缘子，并应符合下列要求[2]：
(1)绝缘子并联间隙与被保护的绝缘子的雷电放电电压之间的配合应做到雷电过电压作用时并联间隙可靠动作，同时不宜过分降低线路绕击或反击耐雷电水平。
(2)绝缘子并联间隙应在冲击放电后有效地导引工频短路电流电弧离开绝缘子本体，以免其灼伤。
(3)绝缘子并联间隙的安装应牢固，并联间隙本体应有一定的耐电弧和防腐蚀能力。
DL/T1293-2013-交流架空输电线路线缘子并联间隙使用导则中指出：架空线路绝缘子并联间隙防雷的核心思想是在雷击跳闸率允许范围内，采用间隙装置与绝缘子（串）并联，雷电在间隙处闪络，疏导工频电弧，保护绝缘子免于电弧灼烧，提高重合闸成功率。但是本标准适用于110kV、220kV和500kV交流架空输电线路绝缘子并联间隙的使用。对于35kV交流架空输电线路绝缘子并联间隙没有做出要求和说明。还需要研究后制定标准[3]。
文献[4]、[5]、[6]、[7]对架空输电线路绝缘子串并联间隙做了很深入的研究，提出了采用科学的间隙装置与绝缘子（串）并联，雷电在仅间隙处闪络，能有效疏导工频电弧，保护绝缘子免于电弧灼烧，提高重合闸成功率。德宏地区经统计35kV和110kV每年有0.2%悬式绝缘子因雷击被电弧灼伤。绝缘子若被电弧灼伤发生缺陷，则需要及时更换绝缘子，需要投入巨大的人力和物力，若不能带电更换的，还要求要线路停电处理。
文献[3]、[6]提出架空输电线路安装绝缘子并联间隙会增加输电线路雷击跳闸的概率，增加率在10%内，属于可接受范围。也可在加装并联间隙的同时增加绝缘子串长度，同时考虑搭头空气间隙及交叉跨越距离。
文献[6]对35kV架空送电线路防雷用并联间隙做了较深入研究，但是未对35kV绝缘子并联间隙提出规范，结合参考文献，建议对我局现有的35kV架空送电线路防雷用并联间隙再做深入研究，研制间隙装置。也可参照110kV执行。
3结束语
(1)现有瓷质绝缘子和玻璃绝缘子都可能发生掉串，瓷质绝缘子发生掉串的概率较高。
(2)将瓷质绝缘子换成玻璃绝缘子，同时安装绝缘子并联间隙可完全避免绝缘子掉串事件发生，避免绝缘子因雷击被电弧灼伤发生缺陷发生。
(3)安装绝缘子并联间隙后，线路跳闸率会有所提高，但在可接受范围内。
参考文献:
[1]顾洪连,沈其荣.输电线路绝缘子掉串事故的原因分析[J].电力建设,2002,23(2):30-31.
[2]GBT50064-2014.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范[S].中国电力出版社，2014.2,27.
[3]DL/T1293-2013.交流架空输电线路线缘子并联间隙使用导则.中国电力出版社，2014.Ⅲ-3.
[4]司马文霞，叶轩，谭威，杨庆，等.高海拔220kV输电线路绝缘子串与并联间隙雷电冲击绝缘配合研究[J].电机工程学报,2012,32(10):168-176.
[5]陈维江，孙昭英，李国富，崔江流，等.110kV和220kV架空线路并联间隙防雷保护研究[J].电网技术,2006,30(13):70-75.
[6]陈维江，孙昭英，王献丽，李庆宇，等.35kV架空送电线路防雷用并联间隙研究[J].电网技术,2007,31(2):61-65.
[7]中国南方电网有限责任公司.Q/CSG1107002-2018.架空输电线路防雷技术导则（试行）[S].2018,10.
作者简介：
杨荣华（1977），男，助理工程师，主要从事电力生产管理工作.