输电线路电气防护主要金具

知识点:电气保护阻挡物

概述

用于对导线、地线、各类电气装置或金具本身，起到电气性能保护作用的金具属于电气防护金具，起到机械性能保护作用的金具属于机械防护金具,电气防护金具与机械防护金具简称防护金具。

电气防护金具有绝缘子串用的均压环，防止金具产生电晕的屏蔽环及均压和屏蔽组成整体的均压屏蔽环以及为保护绝缘子免遭沿面闪络而装的招弧角；机械防护金具有使一相(极)导线中的多根子导线保持相对间隔位置的间隔棒，安装在导(地)线上，抑制或减小微风振动的防振锤，螺旋形缠绕于导(地)线上，以增加缠绕处导(地)线刚度及耐振能力的金属线条护线条 。使一相(极)导线中的多根子导线保持相对间隔位置的间隔棒的机械防护金具前面我们介绍过，具体见--《架空输电线路常用防护金具--间隔棒》。本次小编主要介绍起到电气性能保护作用的均压环、屏蔽环和均压屏蔽环。下次小编介绍防振锤机械防护金具。

电压220kV及以下输电线路，除高海拔地区外，一般不需安装均压环，在330kV以上电压输电线路一般安装屏蔽环，在330kV及500kV输电线路上安装均压屏蔽环。近年来架空地线采取对地绝缘，以供通信需要，地线用绝缘子本身带有放电间隙，亦勿需另配其他电气防护金具。

02主要电气防护金具分类及介绍

电气防护金具按功能可分为压环、屏蔽环和均压屏蔽环三类；按电压等级可分为1000、750、500、330、±800、±660、±500kV；按使用场地分线路用和变电站用。

均压环和屏蔽环虽然因为安装的地方不同造成其作用不同，但是它们的构造和最终目的是相似的。均压环的作用是控制绝缘子上的电晕。屏蔽环的作用则是控制金具上的电晕。

随着电压等级升高，线路绝缘子串越来越长，其电压分布也越不均匀。线路绝缘子串电压分布一般呈“U”形曲线分布，绝缘子两端承受电压较高，中间绝缘子承受电压较低。局部放电往往从局部场强较高处产生并发展，承受电压最高的绝缘子易先发生放电，并逐步发展成闪络，因此降低靠近导线一侧的绝缘子承受电压和改善绝缘子串电压分布是提高绝缘子串起晕电压和闪络电压的一种有效措施。 

一般均压环安装在第二片绝缘子瓷裙的位置上，如果安装位置低了则均压的效果不够，高了则会影响绝缘强度。有测量数据显示：对于500kV线路安装均压环后，第一片绝缘子的电压可降至7.8% 。

2.1、均压环

均压环改善绝缘子串电压分布的环状金具。在超高压线路中，绝缘子串的绝缘子片数很多，绝缘子串中的每片绝缘子上的电压分布不均，靠近导线的第一片绝缘子承受了极高的电压，因此第一片绝缘子劣化率很高。为改善绝缘子串中绝缘子的电压分布，在绝缘子串上加装了均压环。均压环为采用无缝铝管制成，结构型式有圆形、长椭圆形、倒三角形。轮形等。安装均压环时，其铝管边缘在第一片绝缘子瓷裙以上或等高线上效果最好，一般安装在距第一片绝缘子瓷裙75至100mm处，以避免第一片绝缘子附件早期出现电晕。均压环的边缘至绝缘子裙边距高为150至250mm。工程上选用时压应通过试验来确定最佳尺寸。

对于复合棒式绝缘子的均压环，绝缘子的电压分布与其自身的对地电容有关，对地电容大的绝缘子电压分布均匀，反之则不均匀。复合绝缘子较瓷绝缘子的对地电容小，电压分布不均匀，且随电压等级的升高不均匀性更加明显。因此，在高压输电线路上使用复合绝缘子就适当配置了相应的均压环（如下图）。均压环除具有均压效果外，还可起到引弧作用，使产生的放电闪络发生于两环之间，保护伞裙不被灼伤。

图 合成绝缘子

复合绝缘子用均压装置的参数推荐如下表。

表中字母R表示均压环的环外径，字母r表示均压环的圆管外径，字母H表示均压环的屏蔽深度。

2.2、屏蔽环

金具，包括线夹、挂板、螺栓等，都是带有棱角的部件。对于220kV以上电压的输电线路和变电所，由于电压很高，当导线和金具表面的电位梯度大于临界值时，在没有装设屏蔽环的情况下，金具尖端的高电位梯度将产生强烈的电晕放电现象，这种现象除消耗一定电量外，还对无线电产生干扰。加装屏蔽环后，形成了均匀电场，就不可能产生电晕放电。安装的屏蔽环的高度和宽度需要保证覆盖被屏蔽物，且有余。故屏蔽环使被屏蔽范围内不出现电晕现象的环状金具。

均压环和屏蔽环一般由圆管弯成，圆管可以是钢管，也可以是铝管。钢管须采用无缝钢管，在弯曲加工时不会开缝。对于环的表面处理也很重要，光滑的表面可以有效的控制电晕的产生。关于环的形状，在国内一般认为形状的差别不大。多采用简单的圆环形（均压环）和两侧轮形（屏蔽环）。具体应该根据被屏蔽物的形状而定。经过测试，对于管径的大小有一定的要求32mm(330kV)，50mm(500kV），80~100mm(750kV)，100~120mm(1000kV)。 对于钢管做的环，由于需要热镀锌，我国多采取分成两半体，镀锌后中间再用铝管插接的办法。在强度要求上，国内并无标准规定，一般考虑能够承受一个安装工人的重量为宜。

2.3、均压屏蔽环

在330kV及500kV线路上，为简化均压和屏蔽环的安装条件，大多数这两种环设计成一个整体，称为均压屏蔽环（兼有均压和屏蔽作用的环状金具）。一般来说，均压环本身除均压外，还起屏蔽作用。均压环是对绝缘子的保护，屏蔽环是对金具的保护。因此屏蔽环自身孕应屏蔽，即管的表面应光尘嚣无毛刺，以达到自身不产生电晕的目的。线路上的均压屏蔽环对串上的金具起了屏蔽保护作用，也对串上的绝缘子起了均压作用。在国内工程上，均压屏蔽环较为常见。在管材的选择上，一般是铝或者镀锌钢。 

在国内，线路的设计经常将均压环和屏蔽环合二为一使用，均压屏蔽环的作用在于： 

1) 均压屏蔽环可改善单个绝缘子的电位分布，减弱铁帽处最大场强区的电场强度，减弱绝缘子瓷表面的平行电场分量，利于抑制沿面闪络，提高其起晕电压和闪络电压； 

2) 均压屏蔽环可均匀绝缘子串的电压分布，避免绝缘子串中承受电压最高的绝缘子提前闪络； 

3) 在绝缘子串上安装均压屏蔽环会带来一定的劳动强度及建造费用，但是有助于提高绝缘子寿命，也就降低了维护费用； 

4) 均压屏蔽环降低了金具尖端的高电位梯度产生电晕的几率，也就降低了产生无线电干扰的可能性； 

5) 均压屏蔽环实际上是均压环和屏蔽环的组合，在某种程度上也就降低了施工工程的复杂程度，同时也便于维护。  

由于铝的价格较高，所以在国内，一般只有在电厂、变电站及相关线路上才使用铝制均压屏蔽环。 

另外简单介绍下招弧角，招弧角一般安装在绝缘子串的两端，当发生过电压事故的时候，空气间隙先于绝缘子串被击穿，电弧由空气跃过，而不造成绝缘子的沿面闪络。这样，将提高绝缘子的寿命。招弧角的结构比较简单，但是在国内招弧角的使用较少，只在极个别的杆塔上因过电压保护的要求才装设。

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