关于750kV输电线路复合绝缘子用对接式均压环的研制

关于750kV输电线路复合绝缘子用对接式均压环的研制
李珍
【摘要】本文分析了750kV输电线路用封闭式结构均压环不足之处，设计新型对接式均压环，通过电场计算、电气试验、安装成本核算和目前的使用情况，得出该新型对接式均压环可在后续750kV输电线路推广应用的结论。

【期刊名称】《甘肃科技纵横》
【年(卷),期】2012(041)003
【总页数】3页(P37-39)
【关键词】对接式均压环;复合绝缘子;750kV输电线路;研制
【作者】李珍
【作者单位】甘肃省电力公司兰州输变电运行公司,甘肃兰州730050
【正文语种】中文
【中图分类】TM726
0 引言
目前中国高电压等级电网正在飞速发展，重量轻、机械强度高、耐污秽、少维护的复合绝缘子应用越来越广泛，国家级500kV交直流输电干线已大量采用，750kV 线路也正在试运行［1，6]。

复合绝缘子与传统的瓷或玻璃绝缘子相比，在安装时多配有一个附件——均压环。

复合绝缘子均压环有引弧、防止金具电晕、改善电压分布、降低芯棒端部场强等作
用；因盘形绝缘子串在串中有球头和钢帽等中间金属元件，故均压环改善复合绝缘子整体电压分布的作用不如盘形绝缘子串明显，但可降低高压侧硅橡胶伞裙上的分布电压，防止其漏电起痕及电蚀损；因复合绝缘子的芯棒为有机材料，均压环对降低高压侧芯棒的场强和延缓芯棒老化有一定的作用［2，5]。

均压环对于改善复合
绝缘子电气性能作用很大，750kV输电线路作为高电压等级已逐渐开始使用复合
绝缘子，有必要加大复合绝缘子均压环的研究力度。

1 750kV示范工程官东Ⅰ线复合绝缘子封闭式均压环分析
尽管复合绝缘子具有许多优点，但西北地区自然条件恶劣，紫外线强，从实验室实验结果和和青海电力公司的运行数据统计，复合绝缘子仍存在伞裙变硬、变脆、表面起皮甚至掉块的老化现象；并且750kV示范工程官东Ⅰ线污秽等级一般在Ⅱ级
以下，鉴于该地区海拔高、风尘大、紫外线强、干旱少雨和时有沙尘暴袭击的恶劣自然环境，因此官东Ⅰ线一期工程对采用复合绝缘子持谨慎态度，官东Ⅰ线现有复合绝缘子串为试验运行用［3]。

官东Ⅰ线全线有53基塔使用复合绝缘子，每基塔有4串，每串复合绝缘子的高压导线侧和杆塔横担侧分别配置有大、小均压环各一支，共424支。

投产时所使用
均压环为封闭式环形结构，采用铝合金材料，主体结构由一个铝合金管圆环、两个对接的半圆形卡板和将金属管圆环与一个半圆形卡半连成一体的连杆构成。

该均压环与复合绝缘子的配合在结构上限制不够，安装时不易定位容易将均压环安装倾斜，均压效果大为降低，可能会降低绝缘子的起始电晕，引发绝缘子发生沿面闪络事故；并且要套装在复合绝缘子上，安装，拆卸不方便。

在2006年的7051官东I线停电检修中，发现官东I线复合绝缘子上使用的424
只封闭式环体结构均压环，有15只的安装螺栓夹板处发生裂纹，具体情况见图1。

图1 安装螺栓夹板处发生裂纹的封闭式均压环实物照片
分析原因是由于该封闭式环形结构均压环安装螺栓的夹板铝合金材料厚度不够，强
度不够，当夹板卡住复合绝缘子金具端部再拧紧连接螺栓，卡板受力不均，再加上长期运行在恶劣气候条件下，昼夜温差大，造成安装螺栓夹板处裂纹的发生。

该缺陷为750kV示范工程的安全稳定运行造成很大隐患，需要进行改进。

2 对接式均压环的设计思路
从改进安装螺栓处夹板结构设计、降低安装维护成本高出发，提出该新型复合绝缘子对接式均压环的设计思路。

750kV复合绝缘子对接式均压环，由两个结构、形状相同的铝合金浇铸成一体的
半圆形管环及连杆对接，半圆形管环对接形成封闭环起均压作用，连杆对接起固定连接作用，管环对接面刨光成实心，连杆两侧各用3只螺栓紧固；连杆顶部浇铸
成半环状结构，两个连杆对接顶部形成圆环状构成封闭的卡环，卡环内部开槽形成定位槽，卡环、定位槽尺寸与复合绝缘子端部金具尺寸匹配。

具体形状见图2。

图2 对接式均压环实物照片
对接式均压环的材料选用A360优质合金铝，其优点是强度高、重量轻、防锈耐蚀。

按照单环计算均压环表面起晕电场值为Emax=66.2kV/cm，根据该值计算管径、环外径；根据实际运行情况，在电场计算软件建立模型上进行理论计算，对管径、环外径值进行校正；针对罩深尺寸的改变进行电位分布计算，得出符合实际的大小均压环的管径、罩深、管环外径的尺寸，根据实际情况做一修正，作为对接式均压环相关尺寸的设计值。

对接式均压环螺栓连接处的卡环材料加厚，结构强度增强，有定位槽可以方便的卡住复合绝缘子端部金具；为了降低连板和与金具连接部分场强，采用曲率半径更大结构，并且均压环罩深有所提高，均压效果比原封闭圆环式有所提高；为防止对接式结构对接缝的电场强度过大造成电场强度不均，安装时对接面涂导电膏，复合绝缘子端部金具紧密卡在定位槽内，螺栓紧固后对接面连接紧密、牢靠，对接口紧密接触且无错位。

在加工工艺上，要求将圆管在弯管模具上弯成近圆环形，按半径要求取其中间
R90与R210的完整段，连板加厚，在非连接面上加大曲率半径，与金具固定连接的对开管采用厚壁铝管加工成型；在胎具上将三者进行等离子体焊接，修磨调整至接口无缝隙、无错位，外表面抛光。

3 对接式均压环电场计算与试验
3.1 对接式均压环电场计算
复合绝缘子绝缘长度上电场强度分布近似呈浅U型曲线，绝缘部分电场强度最大
值出现在高压端芯棒和金具连接点处。

均压环位置和环径变化，都会影响其均压效果，提高均压环位置、增加均压环环径，有利于降低导线侧绝缘子的电场强度，有利于改善电场分布；均压环位置和环径变化，也会影响到低场区的位置和范围，进而影响均压环对连接金具的屏蔽效果，均压环位置过高或者过低、均压环环径增加，都会减弱均压环对连接金具的屏蔽作用，导致电场集中。

随着环径和罩深的增加，对端部电压分布改善效果变明显，靠近高压端部的伞盘单元的电压分布百分数明显降低，但端部场强变化幅度不大［4]。

为了均衡均压环的均压和屏蔽作用，750kV线路复合绝缘子导线侧和杆塔横担侧
分别配置有大、小均压环各一支，导线侧的大均压环起均压、屏蔽作用，横担侧小均压环主要起屏蔽作用。

对接式均压环在安装后，对接面存在微小缝隙，其对电场的影响可用电场分布计算软件进行计算，计算结果如图3。

图3 对接式均压环模拟缝隙电场分布计算云图
模型建立时取相同尺寸的管径、环外径和罩深，一个全封闭，一个360°开2°的缝隙，只有一端安装均压环，加载电压73kV。

由图3计算结果可知该微小缝隙对电场分布的影响很小，且均压环各部位在同一电场下，处于等电位状态，在开缝处不会产生电晕放电，即对接式均压环的微小缝隙不会影响均压效果。

3.2 对接式均压环起熄晕电压试验
对接式与原封闭式结构的均压环对比试验结果见表1，由于试验条件的差异，试验数据仅供参考，试验时起晕情况见图4。

表1 封闭式结构与对接式结构均压环起熄晕电压对比表封闭式结构对接式结构起晕电压 5次平均值402kV 5次平均值402kV熄晕电压 5次平均值391kV 5次平均值391kV电晕部位圆环圆环
图4 对接式均压环起晕试验照片
对接式均压环与封闭式均压环的起熄晕电压保持一致，原封闭式结构的均压环已经在线路上运行近两年时间，相关电气性能满足线路运行实际情况，本对接式均压环相关电气参数完全满足750kV电压等级输电线路的要求。

4 对接式均压环安装技术经济指标分析
对接式均压环在安装方面，较封闭式环形结构均压环安装方便，易定位。

在更换过程中，无须将导线脱串，只需将两半圆环体螺栓卸开，将其卡在复合绝缘子金具端部上，再将螺栓紧固即可，可省掉更换封闭式环形结构均压环所需要的专用工器具，更换时仅需人力2人，耗时20～30min，大大降低人力、物力和时间的耗费。

750kV六分裂导线上安装一支本新型对接式均压环与安装一只原使用于官东I线
复合绝缘子上的封闭式环体结构均压环相关费用和耗时进行比较，见表2：
安装一只本新型对接式均压环可节省费用5220元，可以预计在以后750kV电网
推广应用，工程实用价值可观。

表2 封闭式结构与对接式结构均压环相关费用和耗时对比表封闭式均压环对接式均压环单价（元） 300 380人工费（100元/1人·天）至少需10人，100×10
＝1000元需2人，100×2＝200元专用工器具加工租赁费（元）所需专用工器具：双提六分裂提线器2套，链条葫芦4个，钢丝套子4个，大小绳、起重滑车1套。

专用工器具加工租赁费：4500所需专用工器具：无。

专用工器具加工租赁费：0
耗时（min） 180-240 20-30总计（元） 5800 580安装单支节支（元）
5220
5 对接式均压环的推广应用情况
本新型750kV复合绝缘子对接式均压环在国内是首创，经过多方论证和计算，认
定在750kV输电线路复合绝缘子上应用是可行的。

在2007年的7051官东I线停电检修中，对已发现安装螺栓夹板处有裂纹的封闭式结构均压环的其中5支进行
了更换，目前状况良好，其实用效果将会在后续运行实践中进一步检验；根据其运行经验，将会在后续750kV电网上推广应用，对于改善复合绝缘子电场电气特性，降低复合绝缘子均压环安装、维护成本有一定的工程实用价值。

在750kV等级上使用若干年，根据750kV运行经验和1000kV相关复合绝缘子
尺寸和电气参数，采用此设计可设计出用于1000kV等级输电线路复合绝缘子对
接式均压环，工程实用价值更为突出。

6 结语
（1）750kV输电线路复合绝缘子采用对接式结构，安装方便，大大降低人力、物力和时间的耗费及安装维护成本；定位槽结构设计有利于安装，卡环结构设计有利于安装时受力均匀。

（2）本新型750kV复合绝缘子对接式均压环结构简单，均压效果优于封闭式结
构均压环。

（3）新的设计和工艺及良好的质量控制能够保证对接式均压环满足750kV及更
高电压等级的输电线路的使用要求，可在后续特高压电网上推广应用。

参考文献
［1］谢从珍，黄梓容.电容式均压环在750kV复合绝缘子上的应用［J］.华中电力，2004，3.
［2］毛凤麟，王雪松.复合绝缘子均压环对电场分布的影响［J］.高电压技术，
2000，26，4.
［3］刘振亚.国家电网公司750kV输变电示范工程建设总结（科研分册）［M］.北京：中国电力出版社，2006.
［4］卫李静，王伯时，等.均压环对复合绝缘子电场分布影响的研究［J］.高压电器，2006，42，4.
［5］周志成，何俊佳，等.均压环改善绝缘子串电压分布研究［J］.高电压技术，2006，32，11.
［6］刘鹏.500kV线路复合绝缘子的电场计算及均压特性研究［D］.西安：西安交通大学，2004.。