2002－04－10T05：48，濮陽市振興站110 kVⅡ振清線Ⅰ開關零序保護動作跳閘重合成功，后經仔細登桿檢查，確認是在3號直線塔的B相絕緣子，因鳥糞引起閃絡所至，現場的鐵塔、絕緣子及地面上都發現了新鮮的鳥糞，絕緣子上有不太明顯的放電痕跡。Ⅱ振清線是2001年9月投運的新線路，全部使用了合成絕緣子，型號為FXBW₂－110/70。這次事故再次暴露了合成絕緣子結構上的缺陷，應該引起供電部門足夠的重視。

合成絕緣子又稱硅橡膠絕緣子，能夠被廣泛推廣使用的主要原因是其具有良好的憎水性能、耐污閃和耐濕閃性能。但是，由于其傘裙直徑和傘間距較小，以及在長期潮濕天氣下憎水性能的喪失等結構上的原因，合成絕緣子的不明閃絡率明顯高于其它類型絕緣子。根據文獻[1]提供的統計資料，在瓷和玻璃絕緣子串的閃絡故障中，不明原因閃絡約占10%，而合成絕緣子約占15%。表1為國電公司統計的我國掛網運行的110 kV及以上合成絕緣子，截止1998年9月的事故類型分類統計[2]，從表中可以看出鳥糞事故和不明閃絡占了很大比例，僅次于雷擊事故，各占了16.6%和23.9%，而試驗表明，統計中的不明閃絡可能有很大比例是屬于鳥害事故[2]。兩文獻的數據雖然相差較大，但都提供了合成絕緣子不明閃絡和鳥糞事故率較高的直接證據。

清華大學在模擬鳥糞引起的閃絡實驗時發現，鳥糞通路距離合成絕緣子外緣十幾厘米時，比直接滴落在傘緣上更易閃絡，其主要原因就是由于合成絕緣子的傘裙間距過小，易發生傘裙間飛弧短接現象，這種經過空氣通道的擊穿大都對絕緣子本身不造成嚴重破壞，其重合閘成功率很高，而且故障后找不到明顯的故障點。對合成絕緣子閃絡時間段的統計調查發現：較多的不明閃絡發生在凌晨02：00～07：00。其原因為：一是這段時間空氣濕度大，北方地區在凌晨04：00～05：00還會出現薄霧和凝露，造成合成絕緣子憎水性能部分喪失，降低了耐污閃和耐濕閃的性能；二是凌晨05：00左右正是鳥類活動比較頻繁的時段。

1 合成絕緣子的傘裙特性



圖1 絕緣子傘型結構

圖1為絕緣子的結構及主要參數。柱直徑d，傘伸出p1對閃絡特性有較大影響；傘間距大小s，大小傘差p1-p2和相鄰傘間最小間隙c決定了飛弧橋接及淋雨狀態下的橋接特性。

一種好的傘形結構，應該充分兼顧各參數的配合，使之具有相應的爬距和較好的防污性能，還要能夠避免傘間電弧橋接的可能，從而使爬距能夠被充分利用。

合成絕緣子使用導則中的傘裙結構是參照JB/T5895“污穢地區絕緣子使用導則”的標準設計的，而標準中爬電距離、傘裙形狀系數、傘間最小距離、傘間距與傘伸出之比等參數，是針對瓷或玻璃絕緣子傘裙結構的規定，未必就適合于合成絕緣子，對合成絕緣子的傘裙結構應該進行專門的實驗研究。

2 合成絕緣子的電場分布

圖2為絕緣子工頻電壓分布曲線，很顯然不考慮對地雜散電容的影響電壓應該是均勻的線性分布，雜散電容越大，曲線越低垂，電壓分布越不均勻，從圖上可以分析出靠近兩端的瓷裙承受了最大的電壓梯度。



圖2 絕緣子上對地電壓分布曲線

　　

實際上，絕緣子瓷裙之間所承受的電壓成圖3所示的弧形分布，其中靠近導體的瓷裙承受的電壓最大為U_m，中間的最小，由于絕緣子結構不變時，雜散電容的大小決定于空氣介質，所以在天氣越惡劣時，雜散電容越大，這種電壓的分布就越不均勻，圖2和圖3中的曲線弧度就越大。



圖3 瓷裙承受電壓分布

如果110 kV的絕緣子有10片傘裙，那么前3片就承受了超過60 kV的電壓，在惡劣天氣的情況下，由于雜散電容的增大，這種不均勻程度將加劇。

3 霧閃和鳥糞閃絡的原理分析

3．1 霧閃的原理分析

在長時間的濃霧天氣下，瓷絕緣子的表面將形成一層水膜，如上分析合成絕緣子由于其憎水性能的喪失，表面也同樣會形成水膜，由于絕緣子場強分布的嚴重不均勻和絕緣子表面存在污穢等，致使在絕緣子的端部將首先形成電暈和局部電弧放電。實驗表明：水珠越小起暈電壓越小，水珠的運動速度越快起暈電壓越大，所以霧狀的水汽比大雨下的條件更易放電；隨著空氣濕度的增加，空氣擊穿場強將明顯降低，正常為30 kV/cm，在空氣相對濕度高于90%時，將為正常值的10%～30%，即為3～10 kV/cm。在這種情況下端部瓷裙間飛弧擊穿是必然的，而一旦擊穿第一裙，那么第二裙將承受更高的電壓，產生骨牌效應。由于交流電壓過零點時電弧要熄滅，所以這種發展能否演變為閃絡，決定于電弧的發展速度和被電離的空氣的流動情況，如果霧氣比較穩定，電弧的重燃可以沿著上周波電離的通道，則可能很快閃絡，反之，如果空氣流動較快，被電離的空氣介質很快恢復，放電通道消失，則不會演變為閃絡。

合成絕緣子的不明閃絡率遠遠高于其它絕緣子，其原因就是這種傘裙間飛弧短接現象，這是由于合成絕緣子的傘裙結構不合理造成的。

3．2 鳥害事故的原因分析

發生鳥害事故的根本原因仍然是上述空氣中的飛弧短接，由于凌晨是鳥類活動頻繁的時間，又是出現薄霧或大霧及凝露的時間，絕緣子的憎水性已經部分喪失，在鳥糞通過絕緣子邊沿的瞬間，由于鳥糞短接了部分空氣通道，同時使空氣介質惡化，極易形成傘裙間的飛弧短接放電，如果電壓過零點的時間以及絕緣子周圍空氣介質的特性等因素符合上述條件，則會發展成對桿塔放電閃絡故障。相對于瓷和玻璃絕緣子，由于合成絕緣子的傘裙是柔性材料，鳥糞在墜落時不易飛濺和反彈，而是全部順傘裙邊沿下落，更易發生鳥害事故。

4 結 論

（1）目前在110 kV以上線路上廣泛推廣的合成絕緣子，其發生不明閃絡和鳥害事故的原因，主要是由于在長時間高濕度環境下憎水性能的喪失和傘裙結構不合理造成的。

（2）應該對合成絕緣子的結構進行專門研究分析，總結大量的實驗數據和運行經驗，確定其更加合理的結構，以提高其防止飛弧短接的性能。

（3）在絕緣子結構不變的情況下，在直線桿塔的懸垂絕緣子的首裙加裝附加大裙，可以有效改變電壓分布，從而減少和防止濕閃及鳥害事故的發生。

（4）為防止鳥害事故的發生，也可以在懸垂絕緣子串上側的橫擔上加裝鳥刺，或采取其它防止和減少鳥直接落在橫擔上的措施。

（5）在目前運行水平和防污閃性能已大幅度提高的情況下，預防不明閃絡和鳥害事故的發生，是提高110kV線路運行可靠性的有效手段。

參考文獻：

1 胡 毅，魏雙盈，運行中絕緣子的性能分析，電瓷避雷器.2000.（4），25-27

2 關志成，王紹武，梁曦東，王黎明，范 炬，我國電力系統絕緣子污閃事故及其對策，高電壓技術.2000.26（6），37-39

3 吳光亞，蔡 煒，羅真海，陳雄一，肖定輝，范建林，有機復合絕緣子運行性能分析。高電壓技術.2000.26（2），59-61

4 陳國義，關于霧閃和濕閃的原因分析，高壓電器.2002.38（2），50-53

5 毛鳳麟，王雪松，復合絕緣子均壓環對電場分布的影響，高電壓技術.2000.26（4），40-43

（陳國義，程廣俊，馮盼增）