500kV施贤线地线悬垂复合绝缘子断裂原因分析及优化改造策略

摘要：自2012年施贤线地线融冰改造以来，施黎甲乙线、黎桂甲乙线地线悬垂复合绝缘子相继发生多次断裂事故。文章分析了地线复合绝缘子断裂的原因，对绝缘子与金具串联方式进行受力计算分析，并提出优化改造方案。

关键词：地线；复合绝缘子；线路覆冰；绝缘子断裂；输电线路 文献标识码：A

中图分类号：TM75 文章编号：1009-2374（2016）18-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.015

为了通过融冰全面提高输电线路的抗冰能力，2012年对500kV施贤线进行了地线融冰改造工作，将融冰段地线悬垂串更换为单联双串复合绝缘子串型，实现地线全线绝缘，使施贤线地线具备了融冰功能。在随后的2013年和2014年冬季线路覆冰期间，施贤线多次进行了地线融冰，保证了线路的安全稳定运行。但在2013年冰期过后的巡视中发现施黎甲线77#左相小号侧地线悬垂复合绝缘子断裂，后面又陆续发现类似情况。截至2014年5月，在施黎、黎桂线上共发现6支地线悬垂复合绝缘子断裂。

1 断裂原因分析

1.1 断裂绝缘子特征

1.1.1 断裂绝缘子塔型均为直线塔，绝缘子串型为悬垂串（如图1所示），耐张串型未发现断裂情况。

1.1.2 绝缘子断裂位置均在绝缘子上端第一片伞裙靠近芯棒与端部金具连接处（如图2所示），绝缘子外观完好、清洁，表面无劣化现象。

1.1.3 双联串绝缘子均只断了其中一串，并未发生地线掉线情况，地线有不同程度的滑移。

1.1.4 所在塔位两侧高差相对较大，事故杆塔前后高差情况见表1：

1.2 绝缘子检测情况

施黎、黎桂双线融冰改造绝缘子均为同一批次、同一厂家，在发生断裂情况后将断裂绝缘子进行了送检试验，试验项目包括：（1）验证金属附件和伞套间界面的渗透性试验；（2）验证额定机械负荷SML及破坏试验；（3）端部金具口部芯棒切片渗透试验；（4）探索性研究地线绝缘子的弯曲强度。试验所进行的试验项目全部合格，排除了绝缘子本身质量原因导致断裂的可能。

1.3 绝缘子串受力分析

2012年地线融冰改造时线路融冰段地线绝缘子悬垂串串图如图3所示：

改造后的串型为二联板L-1240下方直接与地线直流融冰复合绝缘子头部U型槽钢帽相连，连接后二联板与该U型槽钢帽间的间隔距离较小，导致地线复合绝缘子串无法灵活的偏转，当遇到地线悬垂串前后档内出现不均匀覆冰或局部大风等特殊气象条件变化导致地线串偏移时，二联板下端挂孔外缘与复合绝缘子U型槽钢帽接触并相抵，产生很大的弯矩进而损坏地线复合绝缘子，如图4所示。

对联板金具和复合绝缘子U型槽钢帽连接方式进行计算分析，发现：当地线复合绝缘子上端U型槽直接与二联板相连后，两者间距离仅为4mm，其偏转后，与垂线的角度超过13.5°以上时，二联板下端挂孔外缘与U型槽钢帽接触并相抵，复合绝缘子绝缘体与钢帽的连接部位即可发生断裂。本次事故发生的原因很有可能是在冬季覆冰情况下，线路地线悬垂串两侧档距的不均匀覆冰，尤其是脱冰跳跃造成顺线路张力差，导致绝缘子串偏斜收弯，其钢帽端受损产生裂隙，运行人员在巡线过程中难以发现；到了非覆冰季节，在大风舞动等外力荷载作用下发生绝缘子断裂。

因此，为了避免二联板下端挂孔外缘与地线复合绝缘子钢帽相抵，需对地线悬垂绝缘子串进行改造。

2 改造方案

2.1 原改造方案

2012年施贤线地线融冰改造工程完成后，就对个别大高差地形区段的地线悬垂串进行了改造，当时采用的绝缘子串图如图5所示：

如图5所示，当时采取的地线悬垂绝缘子串在联板和每个复合绝缘子串之间增加了2个ZS-7挂板（即一个绝缘子串中增加4个ZS-7挂板）。增加ZS-7挂板后，ZS-7与联板、联板与复合绝缘子联接金具均能灵活转动，避免了地线悬垂串由于外部环境变化发生偏移时在复合绝缘子上产生扭矩进而损坏地线复合绝缘子。

但是这种地线悬垂绝缘子串增加了两个ZS-7挂板，地线串整体长度增加了160mm，因此在大风情况下可能导致地线与杆塔之间的绝缘要求的空气间隙不够。

鉴于以上原因，地线融冰改造工程完成后，只针对个别大高差地形区段的地线悬垂串按照上述方法进行了改造。

2.2 优化改造方案

以原地线悬垂绝缘子串改造方案为基础，提出优化地线悬垂绝缘子串的改造方案如下：

在二联板L-1240与地线复合绝缘子间增加一个PS-7金具（见图6），使其能灵活摆动，在地线悬垂串出现偏移时，亦能保证地线复合绝缘子不受到额外的荷载。

PS-7与复合绝缘子联接金具连接示意图见图7，从图中可以看出，PS-7与复合绝缘子U型槽钢帽连接部分能够灵活转动，不会发生接触或相抵的情况。

增加PS-7的优化地线悬垂绝缘子串图见图8。采用这种优化方案的悬垂串增加串长仅为90mm，对地线与杆塔之间的空气间隙影响较小。

3 结语

地线绝缘子串发生断裂的主要原因为覆冰后绝缘子串两侧地线张力不平衡，使绝缘子串产生偏斜，U型槽钢帽与联板下端挂孔外缘接触并相抵，产生的弯矩超过了芯棒的承载范围。消除该隐患可以通过绝缘子串加装PS-7挂板改造，使绝缘端部能够灵活转动，并且对地线与杆塔之间的空气间隙影响较小，该方法简单、有效、经济可靠，在今后的地线融冰建设、改造中可借鉴

实施。

参考文献

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作者简介：程孟（1987-），男，贵州遵义人，中国南方电网超高压输电公司贵阳局助理工程师，研究方向：送电线路。

（责任编辑：黄银芳）