110kV避雷器底座绝缘子损耗率的降低方法探究

甄威扬

摘要：110kV避雷器底座绝缘子受损问题是当前绝缘子面临的一大问题，会影响绝缘子功能的发挥，分析绝缘子受损成因，并采取方法来控制受损问题至关重要。文章分析了110kV避雷器底座绝缘子损坏的成因，并提出了控制损耗率的方法。

关键词：110kV避雷器底座绝缘子；损耗率；控制方法；损坏成因；风力；强震力 文献标识码：A

中图分类号：TM216 文章编号：1009-2374（2017）04-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.015

绝缘子实际运行中会受到来自于内部、外部多重因素的干扰，其中外力因素，例如风力、震动力等为主要因素，要深入分析从中总结出绝缘子受损的原因，从而针对性地采取措施保护绝缘子安全。

1 110kV避雷器底座绝缘子损坏成因

避雷器与其绝缘子无论在尺寸、种类方面都不成比例，绝缘子体积过小，经不住外界各种破坏力影响，例如强风、高温差、地震等都可能导致原本脆弱的绝缘子受损。避雷器底部装设绝缘子，绝缘子受损时需要必要的受力分析，设：避雷器m为200kg，底座绝缘子的截面大小与压力分别为S和F，一般来说单个绝缘子压力F=。本110kV避雷器底座绝缘子，经过测量得出以下一系列参数：R=5cm，r=2.5cm，则得出绝缘子的面积S，对应得出绝缘子的压强：P=，从而得出受损原因，通常集中于以下方面：

1.1 风力的破坏

台风多发区域，绝缘子容易遭受狂风的干扰，产生巨大的震动，从而带来损坏性威胁，绝缘子的受力分析如图1所示：

上图中f代表普通的风力作用，F2则代表来自于地平面的风对绝缘隐蔽部位的作用力。

参照受力分析与三角形内部边长、角度等的大小、关系等，能够得出以下公式：

F2=，F2>F1

需要特别关注的是，强风作用下避雷器将发生倾倒，绝缘子同避雷器之间属于钢质地的链接，当避雷器轻微地倾倒，同地面之间的夹角较小，则对应的接触面也会变小，遇到强风的扰动，绝缘子同避雷器底座之间的面积S2会变小，小于S1和S0，对应的绝缘子压强P2=

，这就意味着风力同接触面积大小之间成反比，也就是随着外界风力的变大，对应的接触面则减小，相反，对应的压强则会上升。

1.2 截面平滑度较差

通常来说，因为绝缘子工艺技术有限，使得其截面平整度达不到规定标准，使得接触面无法平整、光滑，这就使得绝缘子截面受力不均匀，只是截面的局部地区受力，而且因为无法全面、彻底接触，底座绝缘子与避雷器底座之间的接触面积S1以及绝缘子截面S也逐渐下降，也就是S1小于S，风力维持稳定，不会出现任何变化，从而使得未能彻底接触状态下，底座绝缘子将承担一定的压力，具体的压强则可以通过以下公式计算：

P1=

1.3 强震力的影响

避雷器底座绝缘子运行工作的环境难免会出现多种震动力、强震力，例如：变电系统的运维、变压器安装以及相关电气设备的拆卸等都可能引发避雷器的振动，这一运动将会给底座绝缘子带来巨大的震动力与冲击力，如果从振动產生，作用力的最初速度为v，震动力从产生到结束的时长设为t，假设震动力为f′，此时，底座绝缘子的受力情况如下图2所示，总的来看，底座绝缘子将承受力的叠加：

F3=F+f′，由此可见，绝缘子的受力会大幅度上升，对应的接触面积则保持稳定，也就是S3与S1相等，对应的压强P3=F3/S3=（F+f′）/S3=P1（1+V/9.8t），从这一关系式可以看出P3和P1之间的关系，其中P3>P1，这就说明当外界出现震动力时，避雷器底座绝缘子将承受更大的压强。

2 避雷器底座绝缘子损耗的控制与解决对策

2.1 安装保护性胶圈

绝缘子由于受到风力、强震力等的影响，实际工作中很容易出现受损、破裂等问题，可以尝试采用胶圈来围绕绝缘子形成一种绝缘保护，其中耐油橡胶成为首选，实际应用中体现出特殊的抗热、耐油等特征，而且因为具有弹性，即便绝缘子受到外界的振动也会有缓冲空间，保护绝缘子安全，同时耐油橡胶质地较为结实，具有良好的抗磨性，能够妥善适应外界复杂气候的影响。应该根据绝缘子截面大小来对应制作该胶圈，使其为圆形，内部设置一个尺寸合适的孔，使其能适合绝缘子尺寸，发挥对绝缘子的保护作用。

2.2 胶圈保护之上的绝缘子受力情况

结合导致绝缘子受损的诸多因素，最终尝试将胶圈设置于绝缘子同基座相接触的部位，在此基础上来分析绝缘子的受力。

2.2.1 静态下的受力与压强变化。因为所安装的胶圈体现出弹力与伸缩力，这样就能确保其同绝缘子和基座等紧密、牢固地接触，让绝缘子和基座连为一体，那么对应的绝缘子承受压强P′1，同彻底接触状态下相同，具体如下公式：

2.2.2 风力作用下的受力。遇到外界强风时，会保持一个稳定的受力状态，也就是F′2=F2，底座绝缘子可能出现倾倒，绝缘子同其所在平面呈现一定夹角，然而，此时保护性胶圈因为弹性十足，会产生一定的缓冲作用，从而环节倾倒问题，同时，接触面大小也维持稳定，S2′=S，那么则有：P2′=。

因为常规状态下的接触面积S要大于风力来袭时的接触面积S2，那么能够得出：P2′小于P2，这就意味着通过配设胶圈能够控制风力的干扰，减轻避雷器将要承受的压力。

2.3 科学性分析

通过为绝缘子配设胶圈，不会对避雷器的绝缘性带来不良危害，通过测试避雷器对地绝缘值得出，胶圈配设前后，绝缘值有上升的趋势，简单来说，可以将避雷器的电路以图3所示来呈现：

配设胶圈以后，就意味着一个电阻被连接在绝缘回路中，这将会在某种程度上提升线路的绝缘性。而且配设胶圈也能够确保避雷器的安全性、稳固度。

3 结果讨论

将胶圈配置于避雷器绝缘子中，有效保护了绝缘子安全，减少了其受损破坏的问题，从试点运行到全范围的普及都证实了安装胶圈能够妥善确保绝缘子安全，以下为1～4号变电站在最近3年内的避雷器受损次数统计：

从上表的数据统计可以看出，胶圈安装后，避雷器底座绝缘子的受损情况得到缓解，绝缘子破裂次数显著减少。

参考文献

[1] 张纬钹，高玉明.电力系统过电压与绝缘配合[M].北京：清华大学出版社，1988.

[2] 李孟兴，王海燕，刘健，宋新利，王钰，孙红华.具有绝缘子性能110kV避雷器的研究与实现[J].高压电器，2014，（11）.

[3] 应伟国.棒形悬垂复合绝缘子芯棒脆断的原因及预防对策[J].电力设备，2005，6（10）.

（责任编辑：黄银芳）