在慕尼黑成功举办的2015年INMR国际会议日程很紧, 我和我的妻子会前花时间参观了一些人文名胜, 包括现代艺术陈列馆。20世纪和21世纪的艺术、建筑和设计是该博物馆的重点,包括 “奥迪设计墙”模型车以及深受喜爱的保时捷、大众和塔特拉汽车样品。令人惊喜的是发现了个人电脑演变的展示, 其中包括 “科莫多宠物”, 与我读博士期间用于数值仿真的类似。考虑到电网在现代生活中的重要作用, 赫斯特瓷技术公司(Hoechst CeramTec)捐赠的一套电站支柱绝缘子安置于近期意大利设计的螺旋管散热器旁, 会引起INMR读者的兴趣。

在绝缘子收藏家或者鉴赏家的眼中, 美丽超越了优雅, 这些年来, 伞裙均匀统一的支柱绝缘子, 也包括玻璃和瓷质电报绝缘子样品以及其他一些同类用于架空线路中。

最近, 我在忙于一项输电线路的改造工程, 需要验证新建钢塔的接地电阻。我有机会参观了一些仍在运行的原始的格构塔, 同时告诉我的一位年轻同事, 这些塔上的悬式绝缘子串与替换杆塔中通常使用的盘型悬式瓷绝缘子不同。老式的钟罩连接型绝缘子是20世纪初的Thomas Hewlett式设计, 是目前普遍采用的水泥粘合型悬式绝缘子的替代品。

Hewlett绝缘子最初安装在铁塔上的年代追溯到1921年。Hewlett声称这种绝缘子的设计可靠, 不含水泥粘接的铁帽和钢脚, 运行寿命长, 此处的例子当然证明了这一点。但却证明了绝缘子盘和连接金具的制造和安装成本过高, 到了20世纪30年代这种绝缘子便失宠了。

我将这些绝缘子的超长运行寿命部分归功于在北美的悬式绝缘子中不常见到特性, 即两个勺子形状的招弧角, 使交流故障的电流电弧远离瓷绝缘子本体。以前记载在案的照片中显示了这些招弧角的引弧行为。

招弧角或者 “电弧保护装置” 的使用是已故的Claude de Tourreil最喜爱的主题, Claude de Tourreil因其对绝缘子行业的突出贡献获得了INMR的终身成就奖。Claude认为电弧保护对瓷和复合绝缘子都很理想的观点, 得到了始于2008年CIGRE技术手册365准备工作中许多专家的支持。IEC标准60120中描述了一个16毫米直径的钢球可以引导大约为16kA电流的电弧, 基于推荐的最大电流密度为70A/mm2。在两个变电站之间重建一条短线路的工程中, 故障电流可以明显超出该水平, 与我测试的很像。

Claude是一个总在寻求最佳解决方法的人。他负责召集的工作组B2.21, 对用于高于145kV系统电压线路末端的非瓷绝缘子, 探索了提供静电场梯度的均压环如何能够承担双重职责, 同时也作为电弧电流的接收者。他们研究并观察到了铝制均压环上的灼伤并得出了钢制招弧角是更好方案的结论。

我从世界各地拍摄的 “假期照片” 确认了各个国家用于输电线路的招弧角各异。在德国的220kV和400kV系统中, 通常成对地应用在长棒型瓷绝缘子上。日本的悬式和终端绝缘子串上也一致性地采用招弧角。事实上, 研究表明 “电流限制招弧角” 甚至能够阻断后半周期的工频续流。www.INMR.com上的照片数据库是很好的资源, 其中有相当详细的照片展示了其他国家均压环的电场梯度是如何承担电弧保护职责的。

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INMR会议之后, 在从瓦克化学公司回程的愉快的巴士之旅中, 我最终得到了对之前访问中看到的神秘输电线路类型的解释。该地区靠近慕尼黑, 有一些相对陈旧的两相导线钢制格构塔, 看起来与高压直流双极线路非常类似, 但使用了大约1米干弧距离的短绝缘子。对此的解释是, 这些是单相的110kV交流线路, 运行在16.7Hz频率下的铁路系统。该线路由专用发电厂以及从来自50Hz公共供电网络中的转换器对其进行馈入供电的。