不同伞型结构的盘形悬式绝缘子
对于交流线路用绝缘子,瓷、玻璃盘型悬式绝缘子的外形可分为标准型(普通型)、钟罩型、外伞型,其中外伞型可分为双伞、三伞、空气动力型。常规线路最常见的绝缘子伞型为标准型、钟罩型、双伞或三伞型。
标准型或称普通型绝缘子,一般伞下有棱槽,棱槽用以增加绝缘子爬电距离,从而提高闪络电压,普通型绝缘子棱槽较浅,钟罩型绝缘子外沿伞裙深度较大、且常常有中部棱槽深度超过外沿伞,外伞型绝缘子伞下没有棱槽。

不同伞型绝缘子积污外观
对不同伞型绝缘子置于相同杆塔进行积污,积污外观如下图所示。由于上表面积污接近,因此没有放上照片。从下表面比较而言,双伞型绝缘子表面非常清洁,而钟罩型、标准型下表面均有明显的积污。

伞型对自然积污的影响
对盐灰密的影响
利用现场输电线路悬挂典型伞型绝缘子进行积污,所用绝缘子型号、伞型如表A1。其中钟罩型绝缘子FC70P、双伞型XWP2-70绝缘子的爬电距离大于通吨位的标准型绝缘子。
| 绝缘子型号 | 结构高度 mm | 盘径 mm | 爬电距离 mm | 伞型 |
| LXY-70 | 146 | 255 | 320 | 标准型 |
| FC70P | 146 | 255 | 400 | 钟罩型 |
| XWP2-70 | 146 | 255 | 400 | 双伞型 |
| XP-70 | 140 | 200 | 320 | 标准型 |
经过现场1-2年积污,不同伞型绝缘子上、下表面盐密、灰密如下图所示。

由图中可知:
1.不同伞型绝缘子上表面盐灰密接近;
2.不同伞型绝缘子下表面盐灰密差异较大。实际上绝缘下表面面积大于上表面面积,因此下表面的盐灰密差异将影响绝缘子整体盐灰密。
对各个测点的绝缘子,按不同伞型求取盐灰密比值,并取平均值,标准型绝缘子XP-70积污盐密、灰密约为双伞型XWP2-70相应值的2.1、1.5倍,钟罩型FC70P积污盐密、灰密约为标准型LXY-70相应值的1.6、1.7倍。上述数值是基于所测的5个测点得到的结果,但从多年积累的情况来看,确实存在在相同环境下,积污水平钟罩型>标准型>双伞型的结果。
对积污不均匀度的影响
绝缘子整体盐密、灰密一致时,上下表面污秽度的差异越大,污闪电压越高,因此积污不均匀度是绝缘子运维、污秽度评估中的重要参数。
将各测点各型号绝缘子盐密不均度取平均,灰密不均匀度做相同处理,结果见表4。可见双伞型上、下表面积污最为接近,钟罩型下表面积污可达上表面的10倍以上,而标准型居于两者之间中间。
不同伞型绝缘子积污不均匀度均值
| 绝缘子型号 | 盐密不均匀度 | 灰密不均匀度 |
| LXY-70 | 9.70 | 4.76 |
| XP-70 | 7.87 | 5.40 |
| XWP2-70 | 2.12 | 3.76 |
| FC70P | 13.17 | 10.06 |
对污闪电压及污闪梯度的影响
纯粹从绝缘子爬电距离而言,钟罩型=双伞型>标准型,因此在相同积污水平下,对于污闪电压钟罩型、双伞型均将高于标准型绝缘子。然而相同环境下,不同伞型绝缘子积污水平不同,将导致污闪电压的变化。
污闪梯度是单位爬电距离的污闪电压,对绝缘配置选择非常重要。以LXY-70、FC70P、XWP2-70为例,三种绝缘子的污闪电压为:

其中K是积污不均匀度的影响特征指数。
根据不同型式绝缘子的自然积污盐密、灰密、积污不均匀度的特点,对相同环境下的绝缘子污闪梯度进行计算。
同一环境下,XWP2-70绝缘子整体盐密平均为LXY-70的0.5倍,FC70P整体盐密平均为LXY-70的1.56倍,因此计算时以LXY-70绝缘子选定盐密为基础,XWP2-70、FC70P计算盐密在LXY-70盐密基础上乘以相应倍数,等值灰密、积污不均匀度处理方法类似,得到三种绝缘子的污闪梯度为:

由上图可知,在重污区,钟罩型绝缘子污闪梯度将小于双伞、标准型绝缘子。简单而言,就是相同环境下钟罩型绝缘子积污比双伞、标准型绝缘子严重,导致其污闪电压的下降。
对绝缘配置的影响
500kV及以下线路绝缘子片数设计采用爬电比距法,由污区等级决定爬电比距,再与系统电压相乘得到所需的爬电距离,再除以单片绝缘子爬电距离即可得到绝缘子片数,如下式:
N=U*C/L
其中N为绝缘子片数,U为系统电压,C为污区等级决定的爬电比距,L为单片绝缘子爬电距离。
由于在重污区,钟罩型绝缘子污闪梯度将小于双伞、标准型绝缘子,也即单位爬电距离所产生的防污效果将不如双伞、标准型绝缘子。因此在进行绝缘配置时,如果选择钟罩型绝缘子,需要增加额外的爬电距离。
以浙江省污区分布图执行规定为例,规定:
外绝缘配置应按绝缘子有效爬距配置。绝缘子有效爬距等于绝缘子几何爬电距离与该绝缘子利用系数(K)的乘积值。对于各类瓷和玻璃悬式绝缘子的选用,必须充分考虑其爬距有效利用系数。
各种典型的绝缘子的K值如下:
普通型、双伞型、三伞型绝缘子和瓷长棒绝缘子:K取1.0;
钟罩型、深棱型绝缘子:c级及以下污区,K取0.9;d级及以上污区,K取0.8。
总结
1.伞型对绝缘子积污严重程度有显著影响。就积污盐密、灰密而言,钟罩型绝缘子最重,标准型居中,双伞型最轻。
2.不同伞型绝缘子积污不均匀度差异显著。双伞型上、下表面积污最为接近,钟罩型下表面积污可达上表面的10倍以上,而标准型居于两者之间中间。
3.由于积污特性的差异,导致重污区,钟罩型绝缘子污闪梯度将小于双伞、标准型绝缘子。
4.绝缘配置时,应注意对钟罩型绝缘子爬电距离进行打折处理,即用乘以爬距有效利用系数之后的有效爬距作为绝缘配置依据。