架空线路绝缘化浅析

朱洪志 徐 昊 周笛青 高 翔 秦青峰

国网上海市电力公司嘉定供电公司

0 引言

架空线路无论在城镇市区还是偏远郊区，都普遍存在着受树枝、飘带等异物侵扰，导致发生短路跳闸的问题[1]。架空导线虽然可以通过使用绝缘导线进行绝缘化[2]，但导线整体调换存在着成本高、改造进程较慢等诸多问题。此外，线路及设备上一些隐蔽部分，如真空断路器闸刀、接地环、和配电房进户线等，由于裸露的带电部分面积较小，在日常运维以及绝缘化治理中未受到足够的重视[3]，同样容易引发短路跳闸事故。本文根据架空线路的运行特点，提出了几种线路绝缘化方法，应用在不同的场合，具有成本较低、应用方便、见效快的优点。

1 架空线路跳闸原因分析

2016年和2017年嘉定供电公司10kV架空线路跳闸情况进行的分析如图1和图2所示。在2016年和2017年连续两年线路跳闸事故中，飘带树枝、鸟窝等异物引起线路跳闸占比分别为28%和26%，是引起线路跳闸的主要因素之一，通常是由于外界异物接触到线路带电部分，造成单相接地或相间短路。为了防止此类故障，对线路裸露带电部分进行绝缘化改造，隔离外界异物对线路的影响，能有效降低跳闸率，提升线路运行的安全水平。

图1 2016年嘉定供电公司10kV线路跳闸统计

图2 2017年嘉定供电公司10kV线路跳闸统计

2 几种架空线路绝缘化方法

架空线路绝缘化包括架空导线的绝缘化和设备的绝缘化，主要有两个方式：一是整体更换新设备，新设备表面无裸露部分。如绝缘导线、全绝缘熔丝、插拔式变压器等，这种方法的优点是设备的密封性和绝缘性好，缺点是新设备设计研究费用以及整体调换成本较高；二是原有设备表面增加额外的绝缘层，这种方法的优点是不需要更换原有设备，成本较低、容易大规模推广。在架空线路运维的实践中，通过额外增加绝缘层的方式，提出了几种架空线路绝缘化的方法。

2.1 架空导线绝缘喷涂

该方法主要用于35kV及以上架空线路上，由于35kV架空导线半径较粗、档距较大，受电杆、横担设备承重等的限制，基本上采用裸导线。若通过调换绝缘导线进行改造，将需要投入较大的设备改造成本。绝缘喷涂法是将高空作业机器人悬挂在架空导线上，由机器人自动将绝缘涂料360o喷在导线表面，由于绝缘涂料具有轻便、快速固化的性能，通过无线遥控，可实现长距离整档导线的自动涂覆。但受工艺等原因喷涂机器人作业时间较长，机器人及涂料成本较大，只能针对重点区域线路，不适合大规模使用。

图3 高空绝缘喷涂

2.2 架空导线绝缘护套

由于35kV架空导线在支撑绝缘子附近离地极较近，而且横担、支撑绝缘子面积较大，是鸟类筑巢、高空异物的多发易发区域，为此本文设计了一种安装在35kV架空线路绝缘子上的绝缘护套[4]，通过给绝缘子附近导线提供绝缘屏蔽，能有效防止鸟类在35kV横担上筑巢而产生短路停电事故[5]，也能防止蛇类或其他异物缠绕在绝缘子附近碰触带电导线发生线路跳闸，在成本较低的同时，能有效提升35kV架空线路的安全水平。

上述绝缘护套在设计中采用一种分段预制式的结构，即：将产品设计成多段，在导线与绝缘子接触的部分采用盒体结构，两边架空导线部分采用套管沿线包裹，并都做成开启式的形式，采用扣钉扣住开启的边缘，两边套管与盒体之间的连接采取凹凸吻合的结构，保证整个预制式的绝缘护套安装后形成一个整体，包覆在架空导线和与绝缘子连接处，此设计使护套更易在高空进行施工安装，同时也降低了工厂生产的难度。绝缘护套结构简单，成本较低，适合在架空线路上广泛使用。

图4 架空线路绝缘护套与安装

2.3 接地环绝缘护罩

10kV架空导线接地环作为线路上广泛使用的设备，其作用是在绝缘导线检修时提供与接地棒连接的部分。目前使用的大部分接地环都无法做到全绝缘，在与接地棒连接的部分通常直接裸露在外面，仍然存在受树枝等触碰的风险。本文介绍的一种安装在10kV架空导线接地环上的绝缘护罩，能够实现接地环的全封闭绝缘，同时不影响线路检修时的接地操作。

接地环绝缘护罩外形上与接地环相似，将接地环包裹在其中，为了保证绝缘护罩整体的密闭性能，护罩上半部分采用孔扣的形式密闭，下半部分通过在护罩正面和背面内嵌磁铁1和磁铁2的方法，通过磁铁的磁力密闭，这样在线路正常运行时，整个护罩形成一个绝缘封闭的整体。同时，为了实现接地环在线路检修时能提供与接地棒连接的部分，绝缘护罩的上、下半部分采用可翻盖的设计，通过在侧面内嵌磁铁3，通过磁铁1和磁铁3的吸附力，保证护罩在翻开后能贴附在上面，从而将内部的接地环露出来，方便接地操作。

图5 接地环绝缘护罩

2.4 新型绝缘胶泥

在一些面积较小的裸露带电设备、长度较短的裸导线上，若对设备和导线进行改造和调换，除了设备成本较高外，施工也比较复杂。如果进户线直接穿墙进入的高压配电房，由于老旧等原因，其进户线不少仍采用裸导线。若直接调换进户线，需要涉及到穿墙套管部分，额外增加了施工难度。

为此可以使用新型绝缘胶泥，与传统PVC绝缘胶带相比，它具有面积大、可塑性好，对不规则表面具有良好的从形性，同时绝缘性能高和阻水性强等优点，对于外界环境条件具有卓越的耐受性，能够应用在10kV带电设备上。根据设备、导线外形直接将其包覆在带电部分，在短时间内实现绝缘密封和定型。

图6 高压进户线绝缘改造

3 架空线路绝缘化存在的问题

3.1 架空导线防雷措施

架空导线绝缘化后，当遇到雷击时，雷击电流无法顺利地沿导线传递，导线绝缘层会被击穿产生小孔，最终导致电弧固定在绝缘层击穿孔，引起导线在该点的温度急剧上升而被烧断。为避免雷击产生断线[6]，应当提高防雷绝缘子的使用，在工艺上对导线与防雷金具连接处进行剥皮处理或使用穿刺线夹，同时保障接地通道和接地电阻符合要求，确保雷击电流有充分释放的途径。

3.2 提升设备绝缘化水平

随着架空线路规模的扩大，线路投运设备也逐渐增多，周围环境对设备安全运行的影响逐渐增大，设备裸露带来的运行隐患同导线一样越来越突出。因此，在进行架空导线绝缘化的同时，应将设备的绝缘化放在同样重要位置，如变压器桩头、避雷器、真空断路器刀闸等，应做好绝缘封闭处理，通过调换全绝缘设备、增加绝缘罩等方式，对设备裸露进行防护，提升设备的绝缘化水平。

4 总结

对架空线路进行绝缘化改造是配电网发展的主要方向之一，目前其主要的方式是导线绝缘化，即整体调换绝缘导线的方法，此类方式成本较大，改造周期较长，不适用于所有地区情况。此外针对线路其他设备，尤其是面积较小、位置隐蔽的带电部分，其绝缘化方法研究较少。本文提出的几种线路绝缘化的方法，主要针对线路重点带电部分，无需对原来设备进行调换，通过额外提供绝缘遮蔽的方法，对线路设备的带电部分进行隔离，具有经济、便捷的优点，能够快速、有效地提高架空线路的安全水平。