1. 均壓環和屏蔽環

均壓環和屏蔽環雖然因為安裝的地方不同造成其作用不同,但是它們的構造和最終目的是相似的。均壓環的作用是控制絕緣子上的電暈。屏蔽環的作用則是控制金具上的電暈。

隨著電壓等級升高,線路絕緣子串越來越長,其電壓分布也越不均勻。線路絕緣子串電壓分布一般呈“U”形曲線分布,絕緣子兩端承受電壓較高,中間絕緣子承受電壓較低。局部放電往往從局部場強較高處產生并發展,承受電壓最高的絕緣子易先發生放電,并逐步發展成閃絡,因此降低靠近導線一側的絕緣子承受電壓和改善絕緣子串電壓分布是提高絕緣子串起暈電壓和閃絡電壓的一種有效措施。

一般均壓環安裝在第二片絕緣子瓷裙的位置上,如果安裝位置低了則均壓的效果不夠,高了則會影響絕緣強度。有測量數據顯示:對于500kV線路安裝均壓環后,第一片絕緣子的電壓可降至7.8% 。

a) 適用于合成絕緣子的均壓環

絕緣子的電壓分布與其自身的對地電容有關,對地電容大的絕緣子電壓分布均勻,反之則不均勻。合成絕緣子較瓷絕緣子的對地電容小,電壓分布不均勻,且隨電壓等級的升高不均勻性更加明顯。因此,在高壓輸電線路上使用合成絕緣子就適當配置了相應的均壓環(圖1)。均壓環除具有均壓效果外,還可起到引弧作用,使產生的放電閃絡發生于兩環之間,保護傘裙不被灼傷。

圖1適用于合成絕緣子的均壓環

b) 適用于500kV線路的均壓環

500kV線路的絕緣子一般由陶瓷或者玻璃材料構成,電氣性能上和合成絕緣子有著一定的差異,因此,在國內還有一類均壓環被廣泛使用(圖2)。

圖2適用于500kV線路的均壓環

金具,包括線夾、掛板、螺栓等,都是帶有棱角的部件。對于220kV以上線路,在沒有裝設屏蔽環的情況下,金具尖端的高電位梯度將產生強烈的電暈。屏蔽環的高度和寬度需要保證覆蓋被屏蔽物,且有余(圖3)。

圖3均壓環和屏蔽環

均壓環和屏蔽環一般由圓管彎成,圓管可以是鋼管,也可以是鋁管。鋼管須采用無縫鋼管,在彎曲加工時不會開縫。對于環的表面處理也很重要,光滑的表面可以有效的控制電暈的產生。關于環的形狀,在國內一般認為形狀的差別不大。多采用簡單的圓環形(均壓環)和兩側輪形(屏蔽環)。具體應該根據被屏蔽物的形狀而定。經過測試,對于管徑的大小有一定的要求32mm(330kV),50mm(500kV),80~100mm(750kV),100~120mm(1000kV)。

對于鋼管做的環,由于需要熱鍍鋅,我國多采取分成兩半體,鍍鋅后中間再用鋁管插接的辦法。在強度要求上,國內并無標準規定,一般考慮能夠承受一個安裝工人的重量為宜。

c) 均壓屏蔽環

有時根據工程的需要,將屏蔽環向上延伸,把絕緣子串的最后一片包容進來,就稱該環為均壓屏蔽環(圖

4)。線路上的均壓屏蔽環對串上的金具起了屏蔽保護作用,也對串上的絕緣子起了均壓作用。在國內工程上,均壓屏蔽環較為常見。在管材的選擇上,一般是鋁或者鍍鋅鋼。

圖4均壓屏蔽環

d) 新型均壓環的設想

國內不少專家對于現有的均壓環設計并不滿意,正在設想一種新型結構。這種均壓環適用于低電壓。這種均壓環由硅橡膠與金屬薄片經熱加工壓制而成(圖5),均壓環內徑與絕緣子鐵帽外徑匹配,均壓環外徑約為絕緣子瓷盤徑的2/3,平面設計與絕緣瓷上表面平行,其上覆有憎水性硅橡膠。

圖5

圖6

圖6(a)的瓷絕緣子上表面(特別是靠近鐵帽部分)與等位線基本垂直,圖6(b)的等位線與絕緣子上表面基本平行,因電力線垂直于等位線,故安裝均壓環后絕緣子表面電力線更垂直于上表面,減弱了平行方向的電場力,利于抑制導電粒子沿面發展,防止閃絡。絕緣子增加均壓環后,可減小鐵帽處最大電場強度,降低電場畸變程度,利于提高絕緣子閃絡電壓和起暈電壓。
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