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为了解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换
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为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换

October 8, 2015 • Insulator / 绝缘子, Utility Practice & Experience, 最近文章汇总

近日来,在通过重度污秽地区,特别是海洋污秽 地区的输电线路上采用复合绝缘子应该是很理想 的,这一观点得到了普遍的认可。这种观点之所 以盛行是因为人们认为,这种绝缘类型在减少或 甚至消除污秽闪络所引起的运行故障方面,表现 出了最佳性能。 基于这个前提, 哥伦比亚电力集团公司 (Colombia’s Interconexion Electrica SA), 简称ISA,二十世纪 九十年代后期开始在其电网上采用复合绝缘子技 术,并安装在受污秽影响最严重的几条输电线上。 同样,秘鲁输电公司(Red de Energia del Peru, SA),简称REP-ISA集团公司下属的一家秘鲁供 电公司,也同时开始安装复合绝缘子,主要安装在 亚热带为主导气候、高湿度和低降雨量的荒芜海岸 平坦地带的输电线上。 然而,这两家公司复合绝缘子的运行结果都没有预 期的好,而是发生了大量的故障,最终迫使这两家 电力公司更换这些绝缘子。哥伦比亚电力集团公司 选择的新绝缘子是另外一种设计的复合绝缘子;而 秘鲁输电公司选择的新绝缘子则是涂覆了室温硫化 硅橡胶的玻璃绝缘子。 为了避免由于长时间停电而引起的经济损失,两个 电力部门认为,带电更换是最好的选择。为此,哥 伦比亚电力集团公司的维护部已经针对这种情况更 新了维护程序(维护指南),用于采用带电作业技 术更换绝缘子。 复合绝缘子带电作业(LW)是一个国际上越来越 倍受关注的课题。本文由西班牙独立咨询和维护专 家 Martin Portillo 撰写,讨论了哥伦比亚电力集团 公司目前使用的更换程序。文章还详述了设计带电 作业方案时,整体风险管理系统和要采取的步骤, 确保在实施带电作业时,工人和电力系统两者都达 到高度的安全性。 文章还评述了几种可能的设计方案,替代原有 的、ISA集团安装在哥伦比亚和秘鲁的复合绝缘的 设计,包括规范复合绝缘子设计,针对使用传统设 计的复合绝缘很快就会损坏的、气候独特的小区域 进行特殊的设计,达到良好的运行。

哥伦比亚电力集团公司和哥伦比亚的电力系统 2009年,哥伦比亚的电力总需求是54,679GWh,峰值负 荷9,290MW。当年年底,国家的互联电网系统(SIN)安装 发 电 净 容 量 为 1 3 , 4 9 5 M W 。这 个 系 统 的 总 输 电 电 网 覆 盖 着 长达24,430公里由110kV到500kV的线路。 哥伦比亚复合绝缘子的运行经验 虽然使用复合绝缘子技术的年代并不久远,仅始于1997 年,但据估算,目前安装在ISA集团公司所属的哥伦比 亚电网的所有绝缘子中,大约22%是复合型的。首次应 用的线路是230kV的Betania-Lbague线路和500kV的
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Carlos-La Viginia 线路。更近的时间是在 2010 年,由 Porce III 变电所连 到500kVSanCarlos-Cerromatoso的线路设计采用的也是复合绝缘子。 在哥伦比亚,虽然应用复合绝缘子技术的主要推动力之一是污秽问题,然 而,多数配备有这种绝缘子的哥伦比亚电力集团公司的线路,实际上只在低 到中度污秽的区域运行。在这种情况下,决定使用复合绝缘子的主要依据是 其成本低于瓷或玻璃绝缘子。 人为破坏造成的故障 据ISA工程师William Santana所述,影响ISA输电线路设施的主要问题之一 是 蓄 意 的 恶 意 行 为( M A ),通 常 由 各 种 武 装 派 系 所 为 。S a n t a n a 是 I S A 输 电 线 路 管 理 部 门 带 电 作 业 组 的 专 家 ,他 解 释 说 ,一 般 而 言 ,只 要 发 生 铁 塔 被 恶 意行为推倒的事件,复合绝缘子的受损程度都比瓷或玻璃绝缘子串严重。 Santana说,“即使绝缘子串中的某些瓷绝缘子伞盘碎裂,平均大约三分之二 仍然能保持良好状态,并能够再次使用。此外,导线一般也不会从绝缘子串上 或横担上落下。当复合绝缘子成为恶意行动的目标时,导线就会发生掉线。” 根据Santana所述,在跨度较长和铁塔高度差距较大的山区,这个问题尤其 紧 迫 。这 意 味 着 每 当 铁 塔 受 到 袭 击 的 时 候 ,修 复 复 合 绝 缘 子 的 时 间 更 长 ,这 是因为从山底拉起跌落的导线需要更大的工作量。他说,瓷或玻璃绝缘子串 不大可能发生这种问题。 此 外 ,令 S a n t a n a 感 到 忧 虑 的 是 ,由 于 遭 到 破 坏 后 芯 棒 内 的 纤 维 发 生 断 裂 , 恶意行为将对安装在铁塔上的复合绝缘子造成永久性的损坏。这样一来,无 论 绝 缘 子 的 外 观 如 何 ,他 不 建 议 修 复 再 使 用 这 些 绝 缘 子 。与 此 相 反 ,对 玻 璃 或瓷绝缘子的损坏通常易于识别。
Santana列举了一个实例,证明了安装了复合绝缘子故障线路的修复成本远大于安装瓷绝缘子的故障线路。这个实例 发生在2001到2003年间的动乱时期。San Carlos-La Virginia 500kV线路遭遇了袭 击,最终,受损复合绝缘子的更换成本大 约是瓷绝缘子更换成本的两倍。
不明原因造成的故障 由于出现了高于原设计预期的故障次数 (例如,每年每100回路公里有3次线路故 障),一些安装了复合绝缘子的ISA输电线 路的运行没有达到预期的效果。ISA带电作 业工作组的维护管理分析师 Ivan Sanin 说,Miel-San Felipe 230kV 线路的回路1 和2就是发生了这种情况的实例。在被批 准运行到20 03年12月之间,回路1发生了 17次故障,而回路2发生了33次故障。
 
REP 220 kV transmission line in desert area. 为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换 为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换 Pic239

REP 220 kV transmission line in desert area.

为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换 为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换 Table111为了最好地确定是什么造成了这些问题,根据故障位置将线路划分为不同的 区 段 。但 是 ,对 故 障 最多区 段 的 线 路 零 部 件 进 行了仔 细目视 检 查 ,结 果 没有 发现明显的异常。同时还进行了接地电阻的测量,但是记录的值全部都在正 常的设计范围。 S a n i n 继 续 说 ,于 是 ,决 定 对 每 个 绝 缘 子串周围 的电 场 进 行 详 细 研 究 ,监 测 可能的介电强度损失。但是仍然没有发现明显的缺陷。 Sanin说,由于找不到任何其它方法来确定复合绝缘子故障比例高的原因, 最后决定用瓷绝缘子替换出现大量问题区段的复合绝缘子。显然,从开始更 换(2003年7月)到2010年后期,两个回路都没有再发生故障。 其它维护问题 哥伦比亚电力集团公司应用复合绝缘子技术的另一个问题是:维护人员进行 导线、金具和间隔棒的检查时进入现场的便捷性有问题。现场检查时,线路 工人通常要沿着绝缘子串爬行。Santana说,在瓷或玻璃绝缘子的情况下从 来不会产生问题,但在复合绝缘子的情况下,爬行或践踏会导致有伸缩性的 伞盘变形,甚至断裂,随之而来是丧失了绝缘性能。 S a n t a n a 还说 ,目前,瓷 或 玻 璃 绝 缘 子 盘 的尺寸 和 技 术 指 标已 经 达 到了高度 标准化,一般而言可以使用库存的常规存货更快地更换损坏的瓷或玻璃绝 缘 子 。这 意 味 着 ,可 以 省 略 应 对 紧 急 情 况 下 的 更 换 所 必 须 保 持 的 最 小 绝 缘 子 库存量。 他 观察到,与此相反的是,为了满足每个特殊铁塔或线路的要求,复合绝缘 子 是 为 客 户 量 身 设 计 的 。这 意 味 着 ,一 般 需 要 更 大 数 量 的 备 件 ,导 致 更 高 的 保险和仓储费。Santana认为,这个劣势可以通过复合绝缘子供应商之间提 高产品的标准化来缓解,增强不同线路复合绝缘子的互换性。 秘鲁的运行经验 多数人认为,复合绝缘子在秘鲁日益增长的主要目的是:降低频繁手工清
 
Example of rod breakage on composite insulator due to malicious acts. 为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换 为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换 Pic333

Example of rod breakage on composite insulator due to malicious acts.

洗和清洁玻璃或瓷绝缘子的高维护 成本。1996年到2009年期间,将近 12,000个复合绝缘子安装在接近或沿 着海岸线的220kV的输电线上。然而, 从2004年开始,17条线路由于绝缘子 机械性断裂而发生故障。 秘鲁电力传输公司的工程师Ivan Marí Loard说,专家们事后对故障进行了调 查 ,把 原 因 归 结 于 在 高 污 秽 、高 湿 度 和 电 场 强 度 的 综 合 作 用 下 ,绝 缘 子 内 部 形 成的硝酸导致了逐步侵蚀。 Marí现在相信,这些故障使人们陷入 了疑 虑,是 否要 在高盐 污 地区输电 线 上 继 续 应 用 复 合 绝 缘 子 。 M a r í 说 ,“ 或 许 有必要寻找其它的解决方案,提高污秽 和高相对湿度并存区域线路的可靠性, 换 言 之 ,提 高 处 于 这 种 运 行 环 境 中 的 许 多REP沿海输电网的可靠性。” 确 实 ,最 近 的 线 路 检 查 发 现 了 复 合 绝 缘 子的表面损坏,例如灰化以及更严重的 损伤,诸如蚀损、甚至芯棒裸露。在某些 情 况 下 ,绝 缘 子 的 退 化 被 灰 尘 和 其 它 表 面污秽物所掩盖,远距离目视检查难以 发现。Marí认为,发现这种损坏唯一可  
 
Another example of breakage of composite insulator due to MA. 为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换 为解决复合绝缘子问题, 南美电力部门计划实施带电更换 Pic427

Another example of breakage of composite insulator due to MA.

靠的方法是在手工清洗的同时对绝缘子进行彻底 的评估。 据 M a r í 所 说 ,秘 鲁 海 岸 线 上 ,多 数 复 合 绝 缘 子 的 平均无故障寿命仅仅在6到7年之间,安装在距离 海洋更近的地方,寿命甚至更短。 玻璃和瓷绝缘子 1974到1992年期间,秘鲁海岸的220kV输电线设 计为只使用玻璃或瓷绝缘子。根据秘鲁电力传输公 司工程师们的报告,玻璃绝缘子的平均寿命定为 34年,瓷绝缘子的平均寿命为30年。 这些绝缘子发生的主要问题是端部球头金具的电 蚀损。有些情况下,沿线的某些部分问题非常严 重,必须用端部球头金具带有锌环或套筒保护(即 牺牲阳极)的新绝缘子替换被蚀损的绝缘子。 硅脂 在秘鲁,在瓷绝缘子上使用硅脂已经超过十年了, 特 别 是 高 污 秽 地 区 ,如 果 不 用 硅 脂 ,需 要 清 洗 的 频 率非常高。虽然硅脂有助于减少清洗的时间间隔, 但是每18个月必须重新涂覆一次,为了确保断电期 间尽快完成作业,需要投入大量的工人。 室温硫化硅橡胶涂层 2001年,在Chiclayo变电站的一台电压互感器 ( T T - 2 8 0 ) 上 首 次 涂 覆 了 室 温 硫 化 硅 橡 胶 涂 层 ,几 年 后,同一海湾的拉杆式断路器(SA-2487)和电流互 感器(CT-327)也涂覆了三种不同的硅橡胶涂层。 据秘鲁电力传输公司维护人员说,数年来,这些 涂层在相对重度污秽环境下已表现出了良好的性 能,而且没有必要清洗任何被涂覆的设备。事实 上,2001年首次涂覆的硅橡胶涂层仍然保持着原 来的憎水性能。 他们强调,为了确保这种涂层具有长期的良好性 能,关键是需要监控验收试验,以便确保涂层厚度 的均匀并与绝缘子表面良好的粘结。

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