[河南电网]：2024年防酥朽防鸟啄新型硬质护套复合绝缘子技术报告

国网河南省电力公司防酥朽防鸟啄新型硬质护套复合绝缘子技术

技术背景

复合绝缘子应用现状：
- 复合绝缘子广泛应用于全国，用量已超过1500万支。
- 河南公司110千伏及以上绝缘子复合化率超过90%，在运数量超130万支。
- 复合绝缘子是架空线路的核心绝缘及承力部件，对电网安全至关重要。
主要问题：
- 复合绝缘子鸟啄受损和发热酥朽导致闪络、断串等故障。
- 实际运行寿命仅为设计值的60%左右。
- 鸟啄/发热引起缺陷、跳闸事故频发，每年高达数百起，占复合绝缘子同类故障的80%以上。
- 鸟啄问题导致伞裙贯穿或芯棒裸露，容易引起局部电弧放电。
- 复合绝缘子芯棒酥朽导致机械、电气性能下降，存在极大断串风险。

技术研发内容

鸟啄损伤：
- 建立鸟喙后的电场畸变与材质老化趋势模型，确定高压端部护套为最大受损风险点。
- 通过材料的硬度与断裂能量评估复合绝缘子抗鸟啄性能，实现复合绝缘子鸟喙防护能力的精确量化。
发热酥朽问题：
- 基于封闭渗透试验的水分侵入护套模拟方法，建立芯棒酥朽评估模型。
- 提出防酥朽评估指标，水分侵入护套-芯棒界面是酥朽的直接诱因。
- 通过电蚀损实验验证芯棒酥朽的评估方法。
机械性能：
- 建立基于电、热、酸作用下芯棒性能评价方法，明确局部发热与芯棒酥朽的关联关系。
- 加压条件下芯棒的相对介电常数持续增加，揭示了局部发热与芯棒酥朽的关联。
材料性能：
- 低温韧性评估与提升：环氧树脂材料低温韧性提高400%，断裂伸长率由10%提升至50%。
- 憎水性改性提升：环氧树脂材料憎水性提升40%，改善了传统环氧树脂材料的不足。
- 防透水提升：防透水性能提升26倍，水分扩散系数由3.8×10^-3降至1.38×10^-4。
护套-芯棒界面性能：
- 基于微单元等效粘接理论的界面老化评估模型，提出以泄漏电流为指标的缺陷扩展指数，得到界面性能定量评价指标。
- 新型环氧树脂护套材料断裂能量提升44倍，由70J/m²提升为3000J/m²。
新型复合绝缘子：
- 应用环氧树脂材料在芯棒护套界面处引入强极性基团，发明了多种形式多电压等级的硬质复合绝缘子。
- 界面剪切强度提升1倍，由2.6提高至5.5MPa。

推广应用

型式试验：
- 通过中国电科院型式试验，验证了产品的有效性。
- 在高湿热环境、鸟类活动频繁区域可替代现有复合绝缘子使用。
应用效果：
- 已在河南、四川等地实现110-500干伏不同电压等级应用。

酥断机理研究

故障案例调研：
- 近几年发生26起酥朽断裂故障案例。
- 主要分布于南方和东部沿海地区，与环境湿度高度相关。
- 故障位置多位于绝缘子高压端，可能与交流电场的介损发热有关。
- 多发生于紧凑型V串或跳线串，可能与这两类绝缘子更易受到弯曲、扭转载荷有关。
影响因素与规律：
- 地域特征、气候特征（温度、湿度）、环境参数（地形、海拔、风力）对酥断无明显影响。
- 故障主要发生在交流输电线路中，且运行年限均在7年以上。
- 交变机械载荷在酥朽发展的各个阶段均起到促进作用。