Page 44 - 电力与能源2022年第一期

3 8 何 梦, 等: 绝缘管母线中间接头的改进设计及应用

图 1 所示, 包括端部密封法兰、 绝缘筒、 弹簧触指 进行共性分析发现, 主要原因如下。
等主要组件。其中, 绝缘筒一般采用环氧浇注材 ( 1 ) 绝缘管母线端部爬电比距小。厂方设计
料, 其内壁有金属屏蔽筒, 用于均匀绝缘管母线软 的绝缘管母线端部爬电比距未达到《 十八项反措
连接处的场强。 实施细则》( 2018 ) 对有机绝缘不小于 20mm / kV
的要求 [ 8 ] 。
( 2 ) 绝缘管母线中间接头密封不良。主绝缘
表面因受潮甚至凝露使得绝缘性能骤减, 其局部
放电, 起始电压也下降至正常运行相电压附近, 局
部放电不断发展从而形成母线高压部分沿主绝缘

表面对接地屏闪络。
图 1 绝缘管母线中间接头结构图
目前, 对绝缘管母线故障的相关研究主要集
1.2 绝缘管母线中间接头故障原因分析
中于电场分析以及相关的结构改进 [ 9 ] , 特别是在
2016 年 7 月, 上海地区某 220kV 地下变电
绝缘管母线接头处, 由于其结构比较复杂, 内部电
站 3 号主变 220kV 侧开关跳闸。现场检查后发
场易发生畸变 [ 10-11 ] 。研 究 中 关 注 点 更 集 中 于 电
现, 位于地下三层的 3 号主变 35kV 五段绝缘管
场分布的改善, 对爬电比距研究较少, 因而忽略了
母线有一处竖直安装的中间接头发生放电。该中
爬电比距的影响。从现场运行经验来看, 尤其是
间接头位于 3 号主变 35kV 五段开关仓位正下
在绝缘管母线接头脏污受潮或受潮凝露时, 爬电
方, 三相接头外保护套全部烧损开裂, 位于接头正
上方的天花板熏黑, A 相接头相邻的二次电缆多 比距对放电甚至击穿有很大的影响。
处烧损。绝缘管母线中间接头故障实例见图 2 。 2 绝缘管母线中间接头的改进设计

为减少绝缘管母线中间接头 故 障 的 发 生 概
率, 以增加绝缘管母线中间接头的爬电比距、 提高
防潮性能为设计思路, 进行绝缘管母线中间接头
的改进设计。
2.1 新增伞裙结构
对绝缘管母线中间接头结构进行分析发现,
图 2 绝缘管母线中间接头故障实例 绝缘管母 线 端 部 到 接 地 屏 的 爬 电 距 离 仅 为 260
该段绝缘管 母 线 处 于 地 下 室。在 故 障 发 生 mm , 标称电压 35kV 的绝缘管母线, 其额定电压
时, 是上海地区的梅雨季节, 地下室平均湿度约为 为 40.5kV , 爬电比距约为 6.4mm / kV 。要保证
82% , 并且凝露现象明显。由于故障相烧损严重, 爬电比距不低于 20mm / kV , 绝缘管母线端部到
通过对 A , C 相仔细检查, 发现其接头绝缘筒两端 接地屏的爬电距离应不低于 810mm 。在接头端
的密封情况不佳, 端部密封法兰处有凝露积水, 其 部和屏蔽筒内壁 新增绝缘伞裙可增加其爬电距
密封圈已明显变形, 并且有贯穿密封圈的水渍。 离, 如图 3 所示。
B 相端部法兰的密封圈贯穿水渍更明显, 根据现
象可推测, B 相故障应为密封不良导致潮气进入
绝缘筒内部, 引发绝缘水平下降。从故障现象来
看, 应是绝缘筒内的凝露沿着内壁下滑, 从而对下

部法兰接地点发生闪络。
绝缘管母线的中间接头是一个易出现故障的 图 3 改进设计的绝缘管母线中间接头结构图
环节。根据上海地区近 5 年的调查统计, 接头部 考虑到绝缘伞裙对电场分布的影响, 采用有
位故障占绝缘管母线故障的 80% 。常见的故障 限元分析软件中的 Maxwell模块对绝缘管母线
有: 因电场分布不均匀导致端部闪络, 由于过热导 中间接头的电场分布进行了建模。由于初始结构
致设备绝缘老化加速等 [ 6-7 ] 。对接头部位的故障 沿x 轴轴 向 对 称 的 结 构, 对 其 模 型 进 行 简 化 处