直线杆绝缘子绝缘架空导线和扎线烧损现象分析

本文主要目的是希望引起同行重视这种现象，分析过程和结论仅作参考。欢迎留言探讨。

0.  案例

在巡视10kV架空线路时，屡见直线杆绝缘子上的绝缘架空导线和扎线烧损的情况，甚至引起断线事故。

来源： 配网不停作业工作室

作者： 沉默的胡子

案例1 ：

扎线材料符合规范，选用了塑铜线（一般为BV-6）。工艺不规范，单“8”字，绝缘子两侧只缠绕了5圈。如图所示。架空绝缘导线绝缘层沿扎线绑扎方向出现焦黑、龟裂现象，导线和扎线及部分绝缘子表面附着煤灰状物。

图1  与柱式绝缘子固结处导线绝缘层劣化现象

图2为拆下的扎线。从图中可以看到，扎线绝缘层硬化，扎线与导线接触的局部芯线和绝缘层脱离，扎线收尾处绝缘完好。

图2  烧损的扎线

案例2：

图3所示，扎线材料选用错误，使用铝扎线进行绑扎，且绑扎工艺不规范，绝缘子两侧扎线只缠绕了3圈。

该装置绝缘导线沿扎线缠绕方向的绝缘层似被扎线勒破、明显老化。近距离能观察到有微弱的放电火花及放电声。预判导线线芯可能存在断股现象。

图3  铝线绑扎导致导线绝缘层受损

现场作业解开扎线时，确定导线线芯受损，如图4所示。

图4  损伤的导线芯线

案例3：

图5所示，扎线材料选用错误，使用铝扎线进行绑扎；且绑扎工艺不规范，绝缘子两侧扎线缠绕圈数为0。导线断裂，导线绝缘层和扎线有明显烧灼痕迹，表面有煤灰状物，说明导线断裂过程中串联电弧引起明火，绝缘子表面有烧灼痕迹和裂纹。

图5  直线杆断裂的导线

1）电磁感应。 绝缘子两侧扎线在导线上的绕向不规范，扎线收尾绞辫处的橡胶绝缘破损，造成内部铜芯线裸露绞合在一起形成回路，在电磁感应下，电流使扎线发热，长期运行造成绝缘劣化。

2）静电感应。 在强电场作用下，架空绝缘导线线芯和塑铜线线芯之间，以及塑铜线和绝缘子、横担之间的电容效应，泄漏电流导致绝缘层老化。

3）接地短路。绝缘架空导线绝缘损伤，绝缘子绝缘受损情况下，发生接地短路。接地电流烧损导线绝缘层和扎线。

图6  原因分析鱼骨图

首先复习一下支持绝缘子的绑扎方法，以下为经典的双“8”字顶槽绑扎线法。

1）把导线嵌入支持绝缘子顶槽内，并在导线左边紧靠绝缘子处用扎线顺导线绞向绕3圈。如图7所示。

图7  扎线绑扎第1步

2）把扎线盘起的一端按顺时针方向围绕支持绝缘子颈槽到右边导线下侧，扎线随即向上提起，压住顶槽中的导线到绝缘子左侧导线下方，与导线形成交叉。如图8所示。

（a）

（b）

图8  扎线 绑扎 第2步

3）将扎线盘起的一端按逆时针方向围绕支持绝缘子颈槽到右边导线下侧，将扎线再次提起斜压住顶槽中的导线到左边导线下侧，在绝缘子顶槽中形成“8”字。如图9所示。

图9  扎线 绑扎 第3步

4）将扎线盘起的一端沿支持绝缘子颈槽（顺时针方向）到导线右边，在导线右边紧挨绝缘子沿导线绞向缠绕3圈。如图10所示。

图10  扎线 绑扎 第4步

5）将扎线盘起的一端沿支持绝缘子颈槽(顺时针方向)到导线左边下侧将扎线提起，斜压住绝缘子顶槽中的导线到右边导线下侧。如图11所示。

图11  扎线 绑扎 第5步

6）按逆时针方向围绕支持绝缘子颈槽到左边导线下侧再次将扎线向上提起。 将提起的扎线再次压住顶槽中的导线到右边导线下侧，在绝缘子顶槽中形成双“8”字。如图12所示。

图12  扎线 绑扎 第6步

7）将扎线按顺时针方向沿支持绝缘子颈槽到左侧导线，第二次在导线上沿导线绞向缠绕3圈。如图13所示。

图13  扎线 绑扎 第7步

8）将扎线按顺时针方向沿支持绝缘子颈槽到右侧导线下侧，第二次在右侧导线上紧沿导线绞向缠绕3圈。如图14所示。

图14  扎线 绑扎 第8步

9）扎线余端与短头在支持绝缘子颈槽互绞5-6圈形成小辫，小辫与导线垂直回头与扎线贴平。如图15所示。

注：为便于表现扎线收尾处的效果，图15中小辫与扎线未贴平。

图15  扎线绑扎第9步（完工）

2.2 扎线等值接线

双“8”字扎线绑扎法可以等效成图16所示接线。

图16  扎线的等值接线

图16中由8个线圈串联组成，②、③、⑤和⑥是双“8”字扎线，红色箭头为扎线绕向，O和O'是扎线收尾绞合处。

根据电磁感应原理，交变磁场切割导体，或穿过线圈的磁通量变化才能在线圈上产生感应电动势。但从图16可知，扎线线圈基本与磁力线平行，因此线圈上的感应电动势不会特别明显，即使扎线收尾绞辫破损构成回路后，电流也不会很大。

2.3  现场验证

为验证是否为电磁感应造成架空绝缘导线绝缘层老化，特地设计了3个对照组，在低压线路上进行试验，测量扎线电流。

2.3.1  对照组1

低压线路负荷电流为64A。使用1.5mm2塑铜线模仿扎线型式在导线上进行绑扎，两侧各缠绕12圈，然后用钳形电流表测量扎线在不同绕向、尾线绞辫绝缘不同情况下的电流，分别如图17至图20所示。

表1：扎线工艺和电磁感应现象对导线绝缘层影响对照组1

图17  两侧线圈绕向相同，尾线绝缘良好

图18  两侧线圈绕向相同，尾线破损

图19  两侧线圈绕向相反，尾线绝缘良好

图20  两侧线圈绕向相反，尾线破损

2.3.2  对照组2

低压线路负荷电流为3.89A，如图21所示。

图21  低压线路负荷电流

使用4mm2塑铜线模仿扎线型式在导线上进行绑扎，两侧各绕8圈，分别测量不同缠绕方向和尾线绞辫绝缘不同情况下的扎线电流，如图22至图25所示。

表2：扎线工艺和电磁感应现象对导线绝缘层影响对照组2

图22   两侧线圈绕向相同，尾线绝缘良好

图23   两侧线圈绕向相同，尾线破损

图24  两侧线圈绕向相反，尾线绝缘良好

图25  两侧线圈绕向相反，尾线破损

表1、表2说明电磁感应对扎线运行有一定的影响，但电流很小，与扎线等值接线的理论分析一致，显然 不是主因 。尾线绝缘良好的情况下扎线上也有较小的电流，说明是磁场对钳形电流表有干扰。

3 ． 静电感应影响理论分析

绝缘导线、扎线、支持绝缘子和铁横担之间也可以等值成如图26所示的电容电路。

图26  等值电容电路

表3：等值电容电路参数表

综合各种因素，导线线芯与扎线之间的电场强度远高于支持绝缘子上的电场：

1）层向绝缘中，电场强度与绝缘材料的介电系数成反比。导线与扎线之间的空气间隙的相对介电系数近似为1，局部电场强度更大。

2）导线与扎线间距离远小于绝缘子。

3）导线表面电场强度高于远离导线处。

在强电场作用下，绝缘导线线芯和扎线线芯之间存在强烈的静电感应现象，局部放电导致绝缘架空导线和扎线之间的绝缘劣化。

当架空绝缘导线绝缘层破损后，扎线金属材料和架空绝缘导线之间形成微小的空气间隙，由于静电感应现场，造成局部火花放电，因此有微弱的放电声。火花放电的能量使架空绝缘导线的芯线表层线股局部熔化，在拉力作用下芯线断股。

图3采用了铝绞线的股线作为扎线，扎线材料选用错误造成的现象同样也可以证明了上述分析。

4．结论和对策

扎线工艺不良，电磁感应是导致绝缘 架空 导线绝缘劣化的次因；扎线与绝缘架空导线之间的静电感应现象是 导致绝缘 架空 导线绝缘劣化的主因， 该现象在低压绝缘架空线路上较少存在也可作为该结论的旁证。

因此为避免该现象的产生， 保证扎线的施工工艺，包括材料、绕向和绞辫收尾时扎线绝缘等， 可 选用非金属材料如环氧玻璃丝带作扎线。

另还需重复强调的是：这种现象下的直线杆装置，除主导线的绝缘层受损外，还可能伴随芯线断股的情况，带电作业时应充分做好防止导线断线的安全措施和技术措施。

注：以上结论还需进一步论证，本文抛砖引玉，忘大家提供更多看法和建议。

感谢 ： 本文由吃瓜团队发起，并提供素材和进行现场实验。吃瓜团队成员有许西瓜、钱冬瓜、 酱瓜、 周地瓜和木瓜（ 慕天诚 ）等。