高(gāo)壓直流輸電(diàn)關鍵技(jì)術(shù)現狀及發展趨勢

高(gāo)壓直流 (HVDC) 技(jì)術(shù) , 自 50 年代興起後，已經曆了 40 多(duō)年的發展 , 成為(wèi)一項日趨成熟的技(jì)術(shù)。至 1995 年 , 世界上(shàng)已 n 成功投運的 HVDC 工程已達 62 項，預計(jì)至 2002 年 , 世界還(hái)将有(yǒu)約 20 項 HVDC 工程投入運行(xíng)

超高(gāo)壓輸電(diàn)線路絕緣子的可(kě)靠性評

 摘 要：文章提出和(hé)論述了評價超高(gāo)壓（ EHV ）輸電(diàn)線路絕緣子可(kě)先靠性的五項準則：壽命周期、失效率、失效檢出率、事故率和(hé)可(kě)靠性試驗。并由此得(de)出結紙：為(wèi)提高(gāo) EHV 輸電(diàn)線路的可(kě)靠性，應優先采用玻璃絕緣子，集中力量研制(zhì)複合絕緣子，加大(dà)改造力度以提高(gāo)瓷絕緣子的制(zhì)造水(shuǐ)平。 關鍵詞 ： 超高(gāo)壓輸電(diàn) 絕緣子 可(kě)靠性評價 線路絕緣子性能的優劣直接影(yǐng)響到輸電(diàn)線路，特别是超高(gāo)壓《 EHV 》輸電(diàn)線路運行(xíng)的可(kě)靠性和(hé)經濟性。因此，如何評價 EHV 輸電(diàn)絕緣子的可(kě)靠性，已成為(wèi)電(diàn)力部門(mén)和(hé)絕緣子制(zhì)造部門(mén)尤為(wèi)關注的問題。 在架空(kōng)輸電(diàn)線路上(shàng)現在使用的有(yǒu)三種材料絕緣子——瓷絕緣子、玻璃絕緣子和(hé)有(yǒu)機複合絕緣子。我國目前的生(shēng)産現狀是以生(shēng)産和(hé)使用瓷絕緣子為(wèi)主，玻璃絕緣子國內(nèi)生(shēng)産能力隻占國內(nèi)絕緣子總需求量的 20% ；我國複合絕緣子的研制(zhì)起步較晚，由于近年來(lái)國內(nèi)外在此技(jì)術(shù)上(shàng)的進展較快，生(shēng)産和(hé)使用量已呈上(shàng)升态勢。 1 對絕緣子可(kě)靠性評價的五項準則 運行(xíng)的可(kě)靠性是決定絕緣子生(shēng)命力的關鍵。好的評價是大(dà)量絕緣子在輸電(diàn)線路上(shàng)長期運行(xíng)的統計(jì)結果和(hé)可(kě)靠性試驗所反映出來(lái)的性能水(shuǐ)平。因此，評價絕緣子應遵循下述準則： ⑴壽命周期 産品在标準規定的使用條件下，能夠保持其性能不低(dī)于出廠和(hé)标準的使用年限為(wèi)“壽命周期”，此項指标不僅反映絕緣子的安全使用期，也能反映輸電(diàn)線路投資的經濟性。我國曾先後多(duō)次對運行(xíng) 5 — 30 年的玻璃和(hé)瓷絕緣子進行(xíng)機電(diàn)性能跟蹤對比試驗。結果表明(míng)：玻璃絕緣子的使用壽命取決于金屬附件，瓷絕緣子的使用壽命取決于絕緣體(tǐ)。玻璃絕緣子的壽命周期可(kě)達 40 年，而瓷絕緣子除全面采用國外先進制(zhì)造技(jì)術(shù)後有(yǒu)可(kě)能較大(dà)幅度地延長其壽命周期外，其平均壽命周期僅為(wèi) 15 — 25 年，複合絕緣子經曆了“三代”的發展。但(dàn)從迄今世界範圍內(nèi)的試驗及運行(xíng)結果分析來(lái)看，其平均壽命周期隻有(yǒu) 7 年。 ⑵失效率 運行(xíng)中年失效絕緣子件數(shù)與運行(xíng)絕緣子總件數(shù)之比稱為(wèi)年失效率。對于國産玻璃絕緣子，其壽命周期內(nèi)平均失效率為(wèi)（ 1 — 4 ）× 10 -4 /a [1] A ，對于國産瓷絕緣子的失效率，除個(gè)别合資企業産品将有(yǒu)可(kě)能降低(dī)外，比玻璃絕緣子約高(gāo) 1 — 2 個(gè)數(shù)量級；對于複合絕緣子，由于壽命周期不能預測、複合材料配方和(hé)制(zhì)造工藝還(hái)不能安全定型。其失效率很(hěn)難預測。 ⑶失效檢出率 絕緣子失效後能否檢測出來(lái)的檢出率對線路安全運行(xíng)的影(yǐng)響是比失效率本身更為(wèi)重要的因素，檢出率取決于絕緣子失效的表現形式和(hé)失效的原因。玻璃絕緣子失效的表現形式是“自動破碎”和(hé)“零值自破” 。“自破”不是老化，而是玻璃絕緣子失效的表現形式，所以隻需憑借目測就可(kě)方便地檢測出失效的絕緣子，其失效檢出率可(kě)達百分之九十九，瓷絕緣子失效的表現形式為(wèi)頭部隐蔽“零值”或“低(dī)值”，複合絕緣子失效的主要表現形式為(wèi)傘裙蝕損以及隐蔽的複合“界面擊穿”，此外，瓷和(hé)複合絕緣子失效的原因是材料的老化，而老化程度是時(shí)間(jiān)的函數(shù)。老化是隐蔽的，因此給檢測帶來(lái)很(hěn)大(dà)的困難，造成檢出率非常低(dī)，對于複合絕緣子，實際上(shàng)根本無法檢測。 ⑷事故率 年掉線次數(shù)與運行(xíng)絕緣子件數(shù)之比稱為(wèi)年事故率。絕緣子掉串是架空(kōng)輸電(diàn)線路非常嚴重的事故之一。對于 EHV 輸電(diàn)，若造成大(dà)面積、長時(shí)間(jiān)停電(diàn)，後果則不堪設想。 國産玻璃絕緣子 30 年來(lái)的運行(xíng)經驗證明(míng)：在 220 — 500KV 的輸電(diàn)線路上(shàng)，從來(lái)沒有(yǒu)因為(wèi)玻璃絕緣子失效而發生(shēng)過掉線事故。而國産瓷絕緣子掉線事故率則高(gāo)達 2 × 10 -5 。前蘇聯的研究指出，即使失效率相同，瓷絕緣子較玻璃絕緣子的事故率也至少(shǎo)高(gāo)一個(gè)數(shù)量級 [3] 。由于複合絕緣子為(wèi)長棒式，掉線事故一般很(hěn)少(shǎo)發生(shēng)。但(dàn)導緻內(nèi)絕緣擊穿、芯棒斷裂和(hé)強度下降的因素始終存在，一旦失效，事故概率會(huì)高(gāo)于由多(duō)個(gè)元件組成的絕緣子串。 ⑸可(kě)靠性試驗 為(wèi)對絕緣子進行(xíng)可(kě)靠性評價，國內(nèi)外曾對玻璃絕緣子和(hé)瓷絕緣子作(zuò)過各種方式的加速壽命試驗和(hé)強制(zhì)老化試驗。如：陡波試驗、熱機試驗、耐電(diàn)弧強度試驗、 1500 萬次低(dī)頻（ 18 ． 5 HZ ）和(hé) 200 萬次高(gāo)頻（ 185 — 200HZ ）振動疲勞試驗及內(nèi)水(shuǐ)壓試驗，都從不同角度得(de)出結論：與玻璃絕緣子相反，絕大(dà)多(duō)數(shù)瓷絕緣子都不能通(tōng)過這些(xiē)試驗 [1] 。對于複合絕緣子，可(kě)靠性試驗則還(hái)是一個(gè)有(yǒu)待于繼續探索的課題。 2 影(yǐng)響絕緣子可(kě)靠性的三大(dà)因素 ⑴材料是基礎 玻璃和(hé)瓷均屬鋁矽酸鹽，瓷是三相（結晶相、玻璃相和(hé)氣相）共存的不均質體(tǐ)，而玻璃是液态和(hé)玻璃态互為(wèi)可(kě)逆的均質體(tǐ)。“均質性”是影(yǐng)響絕緣材料介電(diàn)強度的重要因素。脆性材料的機械強度和(hé)熱穩勝，不完全取決于材料力學性質，而很(hěn)大(dà)程度上(shàng)取決于材料內(nèi)部的缺陷和(hé)表面狀态。這就是鋼化玻璃較之退火(huǒ)玻璃和(hé)瓷，上(shàng) 釉 的瓷較不上(shàng) 釉的瓷強度高(gāo)得(de)多(duō)的原因。此外，玻璃的“熱鋼化”技(jì)術(shù)，賦予玻璃表層一個(gè)高(gāo)達 100—250Mpa和(hé)很(hěn)長時(shí)間(jiān)的預應力。這就是“鋼化玻璃”強度鋼鐵(tiě)化，熱穩定性高(gāo)，較瓷不易老化和(hé)壽命長的道(dào)理(lǐ)，對于複合絕緣子的難點是解決有(yǒu)機材料在戶外條件下的老化、芯棒的脆斷的蠕變。可(kě)見，鋼化玻璃既較瓷有(yǒu)高(gāo)得(de)多(duō)的機械、絕緣強度，又較有(yǒu)機材料具有(yǒu)優良的抗老化性能，為(wèi)絕緣子的可(kě)靠運行(xíng)奠定了良好的基礎。 ⑵産品結構和(hé)耐污性能是關鍵 玻璃絕緣子采有(yǒu)圓柱頭結構，承力組件受力均勻。較之國內(nèi)傳統瓷絕緣子數(shù)十年一貫制(zhì)的圓錐頭結構，具有(yǒu)尺寸小(xiǎo)、重量輕、強度高(gāo)和(hé)電(diàn)性能優良的特點。由于玻璃的線膨脹系數(shù)較瓷大(dà)得(de)多(duō)，較複合絕緣材料小(xiǎo)得(de)多(duō)，且與金屬附件和(hé)水(shuǐ)泥的線膨脹事故接近，因而受力組件材質匹配良好。在各種氣候條件下，不會(huì)象瓷絕緣子和(hé)複合絕緣子那(nà)樣容易産生(shēng)危險應力而導緻老化。且複合絕緣子很(hěn)難解決複合界面的結構質量。 但(dàn)複合絕緣子具有(yǒu)優良的耐污性能，而且通(tōng)常無需清掃這就大(dà)大(dà)地減少(shǎo)了線路維護費用。就此而論，複合絕緣子發展前景廣闊。玻璃的介電(diàn)常數(shù)較大(dà)，因而單隻玻璃絕緣子的幹閃絡電(diàn)壓比瓷絕緣子的低(dī)，但(dàn)有(yǒu)較大(dà)的主電(diàn)容來(lái)改善表面的電(diàn)壓分布，使之與瓷絕緣子串的閃絡電(diàn)壓相當。加之玻璃絕緣子洩漏比距大(dà)，表面産生(shēng)的凝聚物少(shǎo)，抵抗由污穢引起的熱應力的能力強，因而不易因閃絡而出現事故。污閃實踐一證明(míng)，玻璃絕緣子的耐污性能優于瓷絕緣子。 ⑶制(zhì)造水(shuǐ)平是保證 在國外，優良産品的生(shēng)産均已形成相當經濟規模、且具有(yǒu)工藝先進的高(gāo)自動化生(shēng)産線。因而，整個(gè)西歐和(hé)前蘇聯，玻璃絕緣子的市場(chǎng)占有(yǒu)率高(gāo)達 90%以上(shàng)，整個(gè)北美複合絕緣子使用量在世界排名靠前，占本地絕緣子市場(chǎng)總量的25%—30%；在日本，瓷絕緣子則一統天下。在我國，所幸的是國産玻璃絕緣子通(tōng)過技(jì)術(shù)引進和(hé)自己開(kāi)發，已具備了上(shàng)述生(shēng)産條件，對于瓷和(hé)複合絕緣子，除個(gè)别合資企業外，上(shàng)述制(zhì)造水(shuǐ)平有(yǒu)我國尚未達到。可(kě)見，選用何種産品還(hái)取決于産品的制(zhì)造水(shuǐ)平和(hé)對産品性能及使用環境的全面了解。 3結束語 ⑴絕緣子的壽命周期、失效率、失效率檢出率、事故率和(hé)可(kě)靠性試驗，應居為(wèi)綜合評價 EHV絕緣子可(kě)靠性的五項準則。 ⑵ 擴大(dà)使用國産玻璃絕緣子在當前在着較大(dà)的優勢。作(zuò)為(wèi)玻璃絕緣子制(zhì)造者應精益求精，有(yǒu)效降低(dī)絕緣子運行(xíng)頭幾年的失效率。 ⑶ 複合絕緣子有(yǒu)着較為(wèi)廣闊的發展前景，應集中力量開(kāi)發研制(zhì)，以求在延緩材料 老化和(hé)預測壽命周期上(shàng)取得(de)突破。 ⑷具有(yǒu)悠久生(shēng)産曆史的國産瓷絕緣子，應加大(dà)技(jì)術(shù)改造力度，在材料配方、産品結構和(hé)制(zhì)造水(shuǐ)平上(shàng)取得(de)更大(dà)的進展。

電(diàn)力金具的電(diàn)氣接觸性能應符合的規定

電(diàn)力金具的電(diàn)氣接觸性能應符合下列規定。 a. 導線接續處兩端點之間(jiān)的電(diàn)阻，應不大(dà)于同樣長度導線的電(diàn)阻； b. 導線接續處的溫升應不大(dà)于被接續導線的溫升； c. 承受電(diàn)氣負荷的所有(yǒu)金具，其載流量應不小(xiǎo)被安裝導線的載流量。

電(diàn)力金具的特點功能

電(diàn)力金具的特點，它還(hái)具有(yǒu)工具去處列用完全不結露的功能，能以較低(dī)的能耗，經濟适用的方式及時(shí)的對緣覺工具進行(xíng)除濕幹燥處理(lǐ)，适應快速的重複使用的需要，而且它還(hái)具有(yǒu)一定的防塵、防損、防潮的綜合功能。

電(diàn)力金具的新定義

送電(diàn)線廣泛使用的鐵(tiě)制(zhì)或鋁制(zhì)金屬附件，統稱為(wèi)金具。金具種類繁多(duō)，用途各異，例如，安裝導線用的各種線夾，組成絕緣子串的各種挂環，連接導線的各種壓接管、補修管，分裂導線上(shàng)的各種類型的間(jiān)隔棒等，此外還(hái)有(yǒu)杆塔用的各類拉線金具，以及用作(zuò)保護導線的大(dà)小(xiǎo)有(yǒu)關，須互相配合。