摘要： 在分析复合绝缘子产生闪络原因的基础上，指出复合绝缘子闪络事出有因，对“不明闪络”的概念提出异议。应从电压类型、实际运行情况和复合绝缘子本身的结构和工艺去分析闪络原因。
关键词： 复合绝缘子；闪络；电压
复合绝缘子在我国挂网运行约200万支。运行经验表明复合绝缘子同瓷、玻璃绝缘子一样时有闪络发生。问题是国内对其闪络原因争议很大，明确提出复合绝缘子存在约占闪络总数26%的“不明闪络”，本文对此提出异议，复合绝缘子提出“不明闪络”的概念值得商榷。
1 线路绝缘设计的原理
惯用法、统计法和简化统计法是确定电气设备绝缘水平而进行绝缘配合的常用方法。统计法只适用于自恢复绝缘，对非自恢复绝缘一般使用惯用法配合。统计法绝缘设计原理如图1，绝缘子在过电压下遭到损坏的故障概率如图1中的阴影面积，可由电压区间积分计算出。绝缘设计的原则就是移动2条曲线中的1条或2条在过电压和绝缘强度之间取得平衡，以最小的投资得到所预期的性能。由于4种主要类型电压，即线路在运行中将承受正常运行状态下的工频电压、短时过电压、操作过电压和大气过电压，以完全不同的方式影响杆塔的电气设计，而杆塔尺寸的确定一般由绝缘强度曲线决定，这样就增加了分析绝缘子闪络原因的复杂性。
图1 过电压和绝缘强度的统计表示法
2 绝缘强度与闪络的关系
输变电设备都会受到各种类型过电压的作用，但绝缘闪络的后果完全不同。由内绝缘引起的绝缘闪络往往是灾难性的，所以需避雷器等保护。由外绝缘引起的闪络仅靤级就瞬时完成，且其强度可自动恢复，无疑加大了查明瓷、玻璃和复合绝缘子闪络原因的难度。
3 复合绝缘子发生闪络的原因
3.1 分析不同类型电压引起闪络的原因
3.1.1 正常运行状态下的工频电压
在正常工频电压作用下，特别是暴露在污秽大气中的复合绝缘子，有可能沿绝缘子表面发生沿面闪络。为了防止这类故障所需的电气绝缘强度，可由绝缘子的污耐压特性来确定。目前采用比照瓷、玻璃绝缘子的爬电距离来确定不同电压等级复合绝缘子的污秽绝缘强度。由爬电比距法确定瓷、玻璃绝缘子串片数，若考虑爬电比距有效系数，其确定的污秽绝缘强度与由污耐压确定的片数基本吻合。而复合绝缘子的放电机理完全不同于瓷、玻璃绝缘子。相同爬电比距和憎水性优良时，其有效系数较瓷、玻璃绝缘子小，也就是说其污秽绝缘强度优于瓷、玻璃绝缘子。运行经验表明[1]，复合绝缘子运行不同年限后，其憎水性丧失可达HC4级及以上，其表面击穿强度也出现不同程度降低。在此工况下，其有效系数较瓷、玻璃绝缘子大。运行经验还表明，已在运行输变电设备外绝缘配置总体水平不足，所以目前采用爬电比距法确定复合绝缘子的工频绝缘强度，在运行若干年后有可能偏低是复合绝缘子发生闪络的隐患。
3.1.2 短时过电压
随着电网额定电压的提高和限制过电压措施的不断完善，若过电压被限制到1.7～1.8倍系统运行相电压或更低时，工作电压就可能成为决定电网绝缘水平的主要因素。电力设备的绝缘水平在国家标准和行业标准中都有明确的规定，运行经验表明皆能满足运行的要求，并留有一定裕度，但污秽绝缘水平明显偏低。我国污秽绝缘设计是按有效爬电比距的概念确定绝缘子的绝缘强度，存在的问题在文献［2］中已论述。武汉高压研究所按污耐压确定污秽绝缘水平，并取爬电系数K1为1.1，确定污秽设计目标电压值为1.1倍最高运行相电压Uph,max。该技术指标相对目前所通常采用的爬电比距法虽有较大的污秽绝缘强度，但裕度较小。考虑到短时过电压，对220kV及以下输电线路，K1取1.10～1.15；220kV以上输电线路，取1.2～1.3，少数重要线路取1.6；核电站出线等线路取1732［2］。复合绝缘子运行若干年后，憎水性丧失到某分级水平，其污秽绝缘强度下降幅值可达30%～40%。由此可见，复合绝缘子在进行防污设计时，同瓷、玻璃绝缘子一样，应考虑以上修正系数K1的取值方法。
3.1.3 过电压绝缘强度
复合绝缘子代替瓷、玻璃悬式绝缘子时，并非所有的特性相同。具有相同干弧距离的绝缘子将有相同的临界冲击闪络电压。具有相同结构高度并不具有相同的电气特性。35kV及以上电压等级产品均应安装均压装置，由于其绝缘子等效直径较小，干弧距离也小于瓷、玻璃绝缘子串，亦即过电压水平低于同结构高度的瓷、玻璃绝缘子串。在110kV及以下电压等级中尤其突出。在多雷区和雷电活动特别强烈的地区，复合绝缘子发生因过电压引起的闪络就不可避免。
3.2 干、湿闪络特性
在同一结构高度和相同运行条件下，复合绝缘子的干、湿闪络电压较悬式瓷、玻璃绝缘子串明显降低。湿闪络特性除取决于尺寸、形状和电压分布外，还与伞隔水效果相关，通常是伞间距增大后，其同一绝缘距离的湿闪络电压提高。我国现已运行复合绝缘子伞间距一般为500mm左右。干、湿闪络电压值低于某一临界值，无疑会导致复合绝缘子发生闪络。
3.3 憎水性对工频特性的影响
采用湿工频电气试验方法对FXBW-35进行的湿工频闪络电压值比GB/T 7752-1987所求得的电压值降低10%～30%，且在同一憎水性(HC1)下，干、湿闪络电压基本一致；人工雾工频闪络电压比JB/T 8737-1998所求得的电压幅值低11.4%；在一定盐度(80kg/m3)下的工频闪络电压值比GB/T 45851-1984所求得的电压值降低幅值达30%～40%。复合绝缘子运行若干年后憎水性降低，其工频电气强度明显下降，也是复合绝缘子发生工频闪络的原因之一。
34 复合绝缘子本身的结构和工艺
3.4.1 均压装置
运行经验和研究表明：复合绝缘子相对悬式瓷、玻璃绝缘子而言易遭受工频电弧损坏，表现为伞裙和护套粉化、电蚀和漏电起痕及碳化严重、芯棒暴露和机械强度下降。所以复合绝缘子一定要在两端安装均压装置，使工频电弧飘离绝缘子表面。其次，均压装置还应保护两端金属附件连接区不因漏电起痕及电蚀损导致密封性能破坏。为了达到此目的，复合绝缘子必须安装均压装置，其干弧距离小于相同结构高度的瓷、玻璃绝缘子串，无疑降低了电气绝缘强度。
3.4.2 伞套的成型工艺对复合绝缘子整体绝缘击穿电压的影响
无论何种成型工艺所制造的复合绝缘子都是由多种不同介质组合而成，属多种电介质的组合绝缘，则在不同介质的交界处和层与层、带与带的交接等处容易留有细微的气隙，成为局部放电的发源地。如果局部放电长时间持续下去，就会使绝缘逐渐老化，最终导致整体绝缘击穿。所以，具有这种击穿特性的组合绝缘，在长时间电压作用下的击穿电压将比短时间电压作用下的击穿电压低得多，尤其是对单伞裙护套、粘接剂、芯棒护套挤包和芯棒四组合绝缘更应充分引起重视。因为单伞粘接工艺不是真空粘接，潮气不易排除，在制造过程中会残留一些气泡。在运行过程中也同样会产生新的气泡。这些微小的气泡就会形成游离并发展到击穿。
3.4.3 伞裙形状的不合理性
近年来，虽然复合绝缘子的伞裙形状有较大的改善，但其伞裙形状的合理性不及瓷、玻璃绝缘子。伞径和伞径的伞裙形状易使相邻伞裙间局部爬电距离被空气短路和发生伞裙间飞弧间短接，使其爬电距离减少。尤其是在运行若干年后，憎水性完全或部分丧失后，这种现象更易发生。伞裙形状的不合理性也是目前运行复合绝缘子发生闪络的原因。
3.5 复合绝缘子外绝缘沿面放电与闪络电压之间的关系
复合绝缘子外绝缘用伞套，属于固体电介质，尤其对单伞粘接工艺，其表面不可能绝对光滑，有一定程度的粗糙性，使介质表面的微观电场不太均匀，贴近固体介质表面薄层气体中的最大场强将比其他部位大；固体介质表面多少会吸收一些气体中的水分，引起介质表面电场畸变；表面电阻的不均匀使电场分布更不均匀；单伞粘接工艺的固体介质连接处的粘接留有薄层气隙时，气隙中的电场强度很大，首先游离，产生自由电子，将使沿面闪络电压降低较多；若组合绝缘各部分的工作温度可能有较大差异，不同的温度对介质电性能造成影响，进而对绝缘结构各部分电压分布造成不利影响，同样使沿面闪络电压降低；固体介质之间各连接处若采用常湿硫化，其老化寿命明显低于高温硫化，运行若干年后，沿面闪络电压将降低更多。
36 其他
由“鸟粪”、“反击”、“绕击”和其他外界因素导致复合绝缘子闪络，是分析其闪络原因时应注意的问题。
4 结论
(1) 正常运行状态下的工频电压、短时过电压和过电压皆可能导致复合绝缘子发生闪络。
(2) 复合绝缘子本身的结构和工艺以及绝缘用材料的固有特点使其电气强度会出现不同程度降低。尤其是对单伞粘接工艺，在长时间作用下的击穿电压将比短时间作用下的整体的击穿电压和沿面闪络电压低得多，应引起重视。
(3) 沿绝缘子表面的击穿强度大于沿面临界击穿强度，绝缘子一旦发生闪络，应从导致降低绝缘子沿面击穿强度的种种因素去分析工作电压、短时过电压、操作过电压和大气过电压4种电气强度是否满足运行对其要求。复合绝缘子闪络事故事出有因，并不存在“不明闪络”概念。
5 参考文献
［1］ 吴光亚，蔡炜.复合绝缘子存在及研究的问题.电磁避雷器，2000（4）：15～17.
［2］ 吴光亚，蔡炜等.交流输电线路绝缘子串片数的选择.高电压技术，2002，28(2)：21～23.
本文关键字：复合绝缘子 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
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