电气化铁路中如何避免闪络的发生
科研和实际运行经验都已证明，复合绝缘子的硅橡胶伞表面具有极好的憎水性和憎水性迁移特性，与瓷和玻璃绝缘子相比有较好的耐污性能。因此，我国各电力部门使用复合绝缘子作为一个重要防污闪措施，多年来的运行实际证明，复合绝缘子具有憎水性这一特性发挥了重要作用，在重污秽地区，有的甚至安装在经过海滩又有严重化工污染的恶劣条件下的输电线路上，在大雾同时又有化工污染时，耐张瓷绝缘子串都发生了污闪，运行在同样条件下的合成绝缘子都没有发生闪络。 然而，就在这同一地区，同一条输电线上，在4月的某天早上，离海岸10km处发生了闪络，“打了个冷枪”。类似的闪络故障全国都发生过，几乎所有厂家生产的复合绝缘子都发生过。在...全部
科研和实际运行经验都已证明，复合绝缘子的硅橡胶伞表面具有极好的憎水性和憎水性迁移特性，与瓷和玻璃绝缘子相比有较好的耐污性能。因此，我国各电力部门使用复合绝缘子作为一个重要防污闪措施，多年来的运行实际证明，复合绝缘子具有憎水性这一特性发挥了重要作用，在重污秽地区，有的甚至安装在经过海滩又有严重化工污染的恶劣条件下的输电线路上，在大雾同时又有化工污染时，耐张瓷绝缘子串都发生了污闪，运行在同样条件下的合成绝缘子都没有发生闪络。
然而，就在这同一地区，同一条输电线上，在4月的某天早上，离海岸10km处发生了闪络，“打了个冷枪”。类似的闪络故障全国都发生过，几乎所有厂家生产的复合绝缘子都发生过。在我国，运行中的复合绝缘子发生了闪络之后，都能重合闸成功，未影响正常供电，也当成事故来处理，除了雷击、鸟粪等明显原因之外，其余绝大多数情况下均认为是“不明原因闪络”，并认为是合成绝缘子产品质量问题，应由绝缘子生产厂负责，个别电力部门还因此作出决定，不用合成绝缘子或者禁止购买某厂生产的合成绝缘子，已成为合成绝缘子推广应用中的一个障碍。
2 发生“不明原因闪络”与合成绝缘子内在质量，气象条件无关
为了搞清楚这些闪络的发生与绝缘子的设计和制造质量有多大关系，以便进一步提高产品质量，我多次参加了对这种“不明原因闪络”的现场调查分析，积累了一些资料，现简要总结如下，供参考。
发生的“不明原因闪络”多数有如下特点：
⑴、发生闪络虽与气象条件有一点关系，但并不明显，在全国几次由于持续大雾引发瓷绝缘 子和玻璃绝缘子大面积污闪时，例如2001年2月，在我国的东北和华北地区，因持续的大雾，在几天之内相继发生了1500多条次污闪，全都是发生在瓷和玻璃绝缘子串，在同一地区，同一线路，在持续大雾条件下，几十万支复合绝缘子未发生过一次闪络，而雾不大时，甚至是晴天时复合绝缘子反而发生了闪络，因此都认为不是污闪。
与空气的湿度大小关系不大。运行实践还证明，复合绝缘子在高度潮湿的环境下，仍有较好的憎水性能（相对瓷和玻璃绝缘子而言），在我国南方一些地区，春季阴雨连绵，有时长达30-40天，甚至室内墙壁都凝露 ，在这样的气象条件下也没有发生过污闪，而天气相对较好，晴天，只有一般性潮湿，发生了闪络，因此，气象条件不是造成这种闪络的主要原因，或者说与气象条件毫无关系。
⑵、闪络发生后都重合闸成功，线路仍能继续运行，甚至能一直安全运行下去，换下的复合绝缘子送各电力试验研究院进行试验，其结果表明各项电气性能与绝缘子出厂水平接近。〔1〕显然发生闪络的绝缘子是质量很好的产品。
某些电力部门认为，发生了“不明原因闪络”就是产品“击穿”了，就是产品制造质量存在问题，是不恰当的。“闪络”是沿绝缘子外表或者绝缘子的上下均压环之间的空气间隙的放电现象，只要闪络电压高于标准要求，绝缘子就是合格的，在运行中发生闪络是允许的，无论对瓷或者玻璃绝缘子，还是合成绝缘子都是一样的，闪络过后，绝缘子又恢复了全部绝缘性能。
“击穿”一般是指通过绝缘子内部发生的贯穿性放电现象，是不可恢复，永久性的破坏。针对上述情况，为了保护电力线路中各种设备不因线路中绝缘子闪络放电或击穿而被短路电流烧毁，线路中的断路器会自动跳闸，在0。
12秒之内又重新合闸，如果仅仅是绝缘子闪络，重合闸后线路能继续正常运行，这就是我们通常说的“自动重合闸”和“重合成功”。如果是合成绝缘子发生了击穿，则重合闸后马上又会跳闸，即重合闸不成功。实际上，很多合成绝缘子发生闪络后没有明显的变化，很难检测出来，只好一直在线路上继续运行，正好说明绝缘子很好，不影响线路正常运行。
为了研究发生闪络的原因，设法查出故障点，把已发生过闪络的合成绝缘子换下来也是可以的，不更换下来，让它继续运行也是可以的。发生了闪络应该说是发生了故障，应该研究其原因，针对性的采取措施，其中也包括进一步改进产品设计，提高制造质量，进一步降低跳闸率。
以结构高度为1240mm的110kV复合绝缘子为例，加上下均压环之后，其最小间隙为950-1000mm，其干闪电压为340-360kV，标准湿耐受电压为230kV，均高出110kV最高相电压73kV的4。
7-4。9倍，最恶劣的环境下也高出最高相电压的3。2倍，因此，在正常情况下是不会发生闪络的。
显然引发绝缘子闪络主要是瞬间外界因素，除雷击之外，作者认为主要是“异物临近”造成的。
3 鸟害是“不明原因闪络”不容忽视的主要原因之一
绝大多数闪络有下列特点，这些都与鸟类活动有关。
⑴、闪络一般都发生在污秽较轻的农村，靠近河流、湖泊、水塘或沼泽地区，往往附近有果园或小树林，或者是戈壁滩上的绿洲边缘，在人类活动较少，同时又有小动物活动的地方，在一个省或一个地区，发生这类闪络往往集中在一条线路的某些地段，甚至同一个塔同一位置使用不同产品（瓷、玻璃和复合绝缘子），都发生过闪络。
发生闪络的地区工业污秽较少，所以闪络不是我们通常所说的污闪。但这些地区大多是鸟类活动的地区。鸟类有一种相对固定的迁栖习惯，作者曾游览过我国著名的孔府、孔林和孔庙，孔府里有很多白鹭，而相邻的孔林和孔庙则未见一只白鹭，这一奇观已是人所共知的现象，并且编入了孔府导游讲解辞中。
再看孔府里的白鹭，它们也不是什么地方都停留。从地上一圈一圈的白色鸟粪看出，它们只停留在某些树的某些枝条上。候鸟的这一习惯，到处可见。这一习惯又正好与高压线路闪络只发生在某些地区的某条线的某几基塔的这一特点相吻合。
江西省赣西有一条线路的几个塔，多年来接连发生闪络。建设这条线的时候，周围环境不好，山上几乎没有树木，没有鸟类活动，后来实行了飞播造林和封山育林，环境好转，青山绿水，鸟也多起来了，如是发生了闪络。
该线路原来是用瓷绝缘子，发生闪络后当地电力部门认为是瓷绝缘子不好，将瓷绝缘子更换为玻璃绝缘子，不久也发生了闪络，他们又认为玻璃绝缘子不好，将玻璃绝缘子换成复合绝缘子，接连换了两个生产厂家的复合绝缘子也都发生了闪络。
我们认为这些闪络都是鸟粪闪络，是一群候鸟每年来此过冬，并栖息在相对固定的地方所造成的。
⑵、发生闪络的时间与季节有关，但各地区有明显差别，我国南方较温暖的江西省等地，闪络多发生在11月到第二年的3月，我国中部地区，如山东省闪络多发生在4-5月和10-11月，我国的北部，冬季较寒冷，夏季较凉爽的地区，如黑龙江省、甘肃省等地闪络则多发生在7-9月。
这正好与候鸟迁移的季节符合。我国南方各省冬季较暖和，是候鸟的冬季栖息地，我国北方和高原各省，夏季相对凉爽，是候鸟夏天的栖息地，其它各省只有春秋两季才有较大型鸟类活动。
⑶、发生闪络的时间又多在每天的凌晨到9点。
特别是多发生在连续下几天雨后，清晨又有雾的气象条件下。这个时间不仅是电网电压最高的时候，也正好是鸟类停留过夜和清晨排粪的时候，更是某些鹰类夜间活动的时候。据鸟类专家介绍，鸟类在起飞的同时排便，为的是减轻重量，有利于提高飞行速度。
根据这一习性，白天鸟飞翔的次数较多，排粪便频率较高，每次排出粪便的量相对较小，夜间活动较少，清晨第一次起飞时粪便较多，容易形成较长的“鸟粪导线”，〔2〕所以，清晨发生鸟粪闪络较多。还有些鸟类白天很少活动，夜间第一次捕食时排粪，也容易形成较长的“鸟粪导线”，可能引发绝缘子闪络。
⑷、发生闪络还与杆塔的结构有关，多发生在门形塔的中相，或者位置较高的一相。门形塔的中相处其结构比较隐蔽，是鸟类最喜欢停留的地方，鸟类常常在此筑巢。有鹰类活动的地方，鹰最喜欢停留的杆塔的顶端或者位置较高的一相上面，居高临下，便于观察和捕捉地面上的小动物。
在很多发生鸟害闪络的地方，当地群众和线路维护人员都说有鹰在此活动。
⑸、发生闪络还与绝缘子的结构有关，江苏省、浙江省等地110KV线路上用的复合绝缘子没有均压环，220KV复合绝缘子只用下部均压环，闪络跳闸故障较少，而复合绝缘子有上部均压环的地区，发生“不明原因闪络”事故较多。
绝缘子的上部均压环用较细圆钢制成的，同时均压环又装反了的，发生“不明原因闪络”较多。（如右图所示）绝缘子上均压环为直径较细的铁棍时，鸟粪闪络较多也与鸟类的习性有关，鸟类习惯停留在枝条上，这样它可以比较牢地握住，比较稳定。
同理，鸟类喜欢停留在导线上。作者在调查“不明原因闪络”时就亲眼看见鸟站在上均压环上。因此，这种用较细铁棍和铝管焊接的均压环，实际上是“招鸟环”。应该说这是制造厂的产品设计不当，我国的大多数合成绝缘子生产厂是没有专业的设计师，大多是“拿来主义”，特别是均压环，多数是外购，谁家便宜就采用谁家的，基本上不符合要求。
很多电力部门也不讲究，合成绝缘子安装或者不安装均压环，安装什么样的均压环都可以。
⑹、有的已发生闪络的复合绝缘子上都有明显的鸟粪存在，发生闪络的绝缘子串的下方地面上有较多的鸟粪（北方地区），南方多雨地区其绝缘子串的下方地面上则有大量的白色粉末。
江西省赣西供电局在闪络绝缘子串下方地面上收集了这种白色粉末，他们怀疑这是高温电弧使硅橡胶分解生成的产物，经中科院大连化学物理研究所化验分析，〔3〕其主要成份是尿酸，而且没有硅橡胶中的二氧化硅和氢氧化铝等成分，随后我们又请教了著名的鸟类专家，他们告诉我，鸟粪的主要成份(80%以上)是尿酸，不溶于水，在空气中氧化后即成为不溶于水的白色粉末。
所以，赣西供电局收集到的白色粉末就是鸟粪的残留物。有时在故障绝缘子的均压环上也有很多鸟粪。江西省赣西供电局，他们观察比较仔细，用数字相机对事故现场进行了拍照，输入微机中，并收集了白色粉末（鸟粪），为分析研究提供了可靠依据。
他们在寻找事故点的一条经验就是先看地面是否有大量的白色粉末，然后才登塔检查，往往百发百中。鸟类为单腔动物，其粪便是以尿酸为主，粘度较高的液体，粪便在下降过程中，如遇阻挡，被拉成长长的丝，像一根金属导线一样，桥接部分伞裙，或者造成上下均压环间直接短路，引发绝缘子闪络。
闪络的同时，鸟粪被高温电弧炸碎，往往在绝缘子的伞裙的上下表面，甚至护套表面留下一些小白点（直径为0。5-1mm)。在现场调查时我们还在铁塔下面找到过鸟的羽毛，长达350mm，说明大鸟在该塔上活动过。
⑺、“不明原因闪络”多发生在110kV线路，220kV线路较少，330-500kV线路更少。
这实际上也与鸟类有关，目前特大型鸟还比较少，因此鸟粪的量有限，“鸟粪导线”不是很长。再则鸟粪也很难垂直下降，稍微有一点风吹，“鸟粪导线”就会偏斜，绝缘子悬挂也不是很垂直，所以对220kV，特别是对330kV以上，“鸟粪导线”很容易被绝缘子的伞裙切断，很难短接绝缘子的上下均压环，引发绝缘子闪络。
综合分析上述现象，我们认为“不明原因闪络”是多种因素综合作用的结果，其中鸟害是发生这种闪络的主要原因，主要是在凌晨电网电压较高的时刻，一种较大体形的候鸟（主要），或者习惯夜间捕食小动物的鸟类，（主要为鹰类）也可能是乌鸦、喜鹊等鸟类在绝缘子的上部均压环或者杆塔的横梁上排粪，粘稠的，含有大量尿酸的鸟粪（良导体）滴落在靠近复合绝缘子高压端的伞边缘，短接了电位梯度较高的，靠近高压侧几个伞裙，或因鸟粪在伞边缘形成若干针尖，或者在靠近绝缘子伞边缘的外侧形成一条“鸟粪导线”，引发了绝缘子闪络。
4 风筝、飞扬的废塑料等异物临近也是不容忽视的问题
在调查中也发现一些“不明原因”闪络，几乎无规律可循，大晴天，系统也无操作，在根本不可能放电的情况下发生了闪络，这时要更仔细地调查事故现场，访问目击者，观察事故产品的烧损情况，看是否有异物临近，下面的几种情况也是经常发生的：
a、飞扬的废塑料，特别是用于“地膜覆盖”的长长的塑料薄膜。
在湖南省湘潭市就发生过用于盖砖坯的长塑料薄膜被大风卷起，搭在500kV超高压输电线上，造成两相短路的事故。右图是山东省潍坊高速公路服务区内一条110kV上悬挂的一条宣传标语布，有一米多长，如果它当初飞行的方向再往南30多米，就会飞到合成绝缘子上，非发生闪络不可。
据大连日报报导，一条66kV线路经过一家大酒店附近，就因为酒店经常举行婚庆，放彩色气球，彩带飘浮到线路上，造成相间短路，大面积停电，连续发生了六次这样的事故，大连电业局不得不对该酒店处以六万元的重罚。
b、风筝。我们曾经在事故塔上找到过风筝线，（左图我手上握的就是风筝线）绝缘子的上均压环被严重烧损，熔化的铝液被抛到均压环的上表面。这样的事故显然与放风筝有关，或者就是一只断了线的风筝迎面撞到了绝缘子上，绝缘子闪络的同时，燃烧的风筝同时向上运动，把熔化的铝液抛到均压环的上表面。
c、由局部的小旋风卷起杂物。我们曾发现事故塔上遗留了稻草，地面上也有被烧损的稻草，而铁塔下是很大一个菜园，100米之内找不到稻草，显然这次事故很可能是卷有稻草杂物的小旋风临近绝缘子引发的。
d、能吐丝的小动物吐出的丝。或者小鸟叼了一根稻草、或者长长的录音磁带等长条形异物。我们曾经在事故塔的下面发现过被烧焦的小鸟，那次闪络很可能是小鸟所为，闪络同时把小鸟也烧焦了。
此外，个别地区还可能会因局部电磁场突然变化、或者产生异常的浓度特高的导电性气体，而引发合成绝缘子闪络。
山东省某地曾发生过一次35kV线路三相同时跳闸事故，事发现场导线都被烧伤，事故发生的第二天，我到现场调查，发现遍地都是腐烂的地瓜干，很浓的酒精味，我怀疑可能是瞬间的高浓度酒精气体引发的。
5 预防措施
近年来一些地区生态环境已逐渐变好，保护鸟类的措施也越来越加强，鸟类越来越多，鸟害将会越来越严重，所以我们建议：
⑴、要加强防鸟害措施，特别是候鸟冬季和夏季栖息和迁移路过的地方要特别加强防鸟害措施。
a、加装“防鸟剌”是十分有效的措施。例如，在黄河出海口处，有一条经过沼泽地的110kV线路，2000年秋季发生了“不明原因闪络”，我们到现场调查后认为是鸟害闪络，电力部门接受了我们的建议，在发生闪络的杆塔和临近十多基杆塔加装防鸟剌，2001年的秋季，这些杆塔没有再发生闪络，与之临近的一些没有装防鸟剌的杆塔又发生了闪络。
这也是这个措施的缺点，安装的范围要比较大，在可能发生鸟粪闪络的周边杆塔都要安装。另一个缺点是在双回路中垂直排列杆塔上，加装防鸟剌受到放电间隙的限制，防鸟剌尖端场强高，操作人员带电作业时不安全。
防鸟剌还解决不了鸟站在均压环（用较细铁棍或细铝管焊接的均压环）上排粪引起的闪络。
b、装设驱鸟器也是一个办法，据反映，装设驱鸟器的杆塔有20%出现鸟巢重建现象，半年内鸟就能适应该环境，有待改进。
同样也有一个要普遍安装的问题，在这个塔上安装了驱鸟器，鸟又飞到另一个塔，所以，必需普遍安装才行。
c、安装防鸟粪复合均压环，这是一种上下表面均包裹有硅橡胶的均压环，与硅橡胶大伞比，外径比较大，能有效的保护合成绝缘子伞裙不被鸟粪污染，又能切断“鸟粪导线”，或者使“鸟粪导线”对地有足够的绝缘距离，因此还可以防止从均压环外边缘滴落的“鸟粪导线”引起的闪络。
由于它不会改变鸟类的习性，安装的数量可少一些，仅安装在有大型鸟类活动的地区即可。防鸟粪复合均压环可以安装在绝缘子的护套上，当伞间距较大时还可以安装在上数第2-4个大伞的上边，这样更有利于切断“鸟粪导线”，可能会有更好的效果。
这样安装复合均压环还可以提高雷电冲击闪络电压10%，会明显地降低鸟粪闪络概率和雷电闪络概率。
d、安装铝合金对接式上防鸟粪均压环（简称防鸟粪均压环）是一个很好的措施。1999年设计的第一代防鸟粪均压环，实际运行效果不是很好，从2000年开始，改进了铝合金防鸟粪均压环的设计，外边缘增设了向上弯的半圆沟，有意将滴落到防鸟粪均压环上的鸟粪收集到沟槽中，使之不产生“鸟粪导线”，防止发生鸟粪闪络。
几年来已生产了几十万个这样的均压环，运行结果非常好，没有发生一次鸟粪闪络。
这个措施不改变鸟类的生活习惯，因此只需在鸟害较严重的地区使用，比较经济。这种均压环还可以防止铁塔上积雪溶化形成冰凌，导致“冰闪”。
还可以防止维修铁塔时，油漆污染合成绝缘子的硅橡胶伞裙，油漆要加速硅橡胶的老化，在油漆点周围会形成环状裂纹。
⑵、采用合适结构高度的复合绝缘子
由于复合产品结构与瓷和玻璃绝缘子有很大差别，在结构高度相同时，瓷绝缘子串的闪络距离比复合绝缘子串大得多。
我国110kV老线路中使用最多的瓷绝缘子串，由8片XWP-70双层伞瓷质耐污悬式绝缘子组成。理论结构高度为1168mm，实际为1200mm以上，最短电弧距离大于1300mm。在110kV老线路改造中使用最多的是结构高度为1240mm的复合绝缘子，比8 片瓷绝缘子串长40mm，它的最短电弧距离为1039mm，比瓷绝缘子串短129mm。
这样一来，结构高度为1240mm的复合绝缘子串的工频干闪络电压，比8片XWP-70瓷绝缘子串的工频干闪络电压，至少低45kV。或者说，这样的复合绝缘子仅相当于7片XWP-70瓷绝缘子串。对各种事故调查结果表明，发生雷击、雪闪、冰闪、鸟害和“不明原因闪络”几乎都是结构高度为1240mm及以下的复合绝缘子。
早在1995年，山东省电力局已发现这个问题，他们已作出决定，110kV线路建议使用结构高度为1440mm的复合绝缘子，几年来，这样的线路无一例闪络。所以，在采用复合绝缘子时，我们建议采用结构高度比瓷绝缘子串高150-200mm的较好。
对于110kV线路我们建议用结构高度为1440mm的复合绝缘子。
⑶、正确使用均压环
瓷和玻璃绝缘子串的两端金属电极外缘直径为80-110mm，复合绝缘子串的两端金属附件的外缘直径仅为42-48mm，更接近两个针尖电极。
电极的形状就决定了复合绝缘子串沿绝缘子轴线的电场分布，比瓷绝缘子串更不均匀。瓷和玻璃绝缘子的内部是一个18mm厚的球形薄壳，实际上是一个电容器，其电容量大约为50-60pF，瓷绝缘子串实际上是多个电容器串联，有一定的均压作用，所以瓷绝缘子串沿绝缘子串轴线的电场分布要比复合绝缘子串均匀得多。
110kV以下差别小一点，220kV以上就明显一些。
为了改善复合绝缘子的电场分布，特意为复合绝缘子设计了“均压环”，即在绝缘子的上下端部金属附件边缘处安装一个直径为250-300mm的圆环，以提高它的起始电晕电压和闪络电压。
按我国旧行业标准规定，110kV复合绝缘子不用均压环，220kV复合绝缘子只用下环，单纯从“均压”作用看，这样规定是合理的。但从“保护”的角度来看，这种规定又不是很合理的，因为一旦因雷击等发生闪络，电弧会紧贴着绝缘子表面，可能会烧坏绝缘子和导线，对于压接结构复合绝缘子，还可能因为大电弧弧根烧坏绝缘子的端部结构，使强度降低太多，可能导致导线落地等恶性事故。
最近获得资料，在山东省枣庄，一批未安装均压环的110kV合成绝缘子，由于长期电晕，运行六年后，高压端的护套已被腐蚀到芯棒，右图所示。所以，很多电力用户要求，66kV复合绝缘子也普遍要求加装上下均压环。
这时的最短电弧距离为两个均压环之间的距离，比不装均压环的复合绝缘子小得多。调查表明，结构高度为1240mm及以下的，又装有上下均压环的110kV复合绝缘子故障率最高。特别是均压环又装反了的或者均压环被踏变形了的110kV复合绝缘子，发生鸟粪闪络或“不明原因闪络”较多。
因此如要带上下均压环，就要适当增加复合绝缘子结构高度150-200mm。
为了防止鸟害，进一步提高均压的均压效果、屏蔽效果，防止反装我设计了新的均压环，又称“对接式下均压环”、“对接式防鸟粪上均压环”，机械强度也比较高，是踩不坏，装不反的均压环，经国际上最权威的KEMA试验室、山东省电力试验研究院和辽宁省电力试验研究院试验，其无线电干扰电压和起始电晕电压，远高于相应的标准要求和系统最高运行电压。
工频放电电压也明显提高。投入大量运行后，目前未发生过“不明原因闪络”和鸟粪闪络。
对于仍然使用老式均压环复合绝缘子的线路，要全面检查一下复合绝缘子的均压环安装是否正确，安装反了的或踩变形的请及时纠正。
已安装了用较细铁棍或者铝管焊接的上均压环的复合绝缘子，这实际上是安上了一个“招鸟环”，最好将它拆除，换上防鸟粪复合均压环或者防鸟粪均压环。
至于其它的“不明原因闪络”，加装防鸟粪复合均压环也会起一定作用，其中复合均压环安装在绝缘子中部，对飞扬的塑料布等导电异物也会起到阻拦作用，将会进一步减少闪络的概率。
同时，合成绝缘子的雷电冲击闪络电压较原来提高10%，显然，雷击跳闸率也会明显减少。
引发“不明原因”闪络的因素很多，以上分析仅涉及其中的一部分，当否，请批评指出。显然，建议采取的预防措施也不是很全的，仅供参考。
还应提醒大家，要想杜绝合成绝缘子闪络是不可能的，我们只可能减少发生闪络的概率。一旦发生了闪络，如果说电力局欢迎，我可以前往现场，与你们一起调查研究。
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