楊朝軍

摘要：線路絕緣子在輸電線路中承載著重要的作用，它承受的額定電壓會受到周圍環(huán)境和天氣的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)瓷絕緣子掉串故障。文章通過對瓷絕緣子的特性介紹剖析了瓷絕緣子的爆炸掉串機(jī)理，通過近幾年故障分析總結(jié)出問題并給出相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：瓷絕緣子；掉串故障；解決措施；輸電線路；額定電壓 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM754 文章編號：1009-2374（2016）30-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.036

1 瓷絕緣子基本特性

1.1 瓷件的性質(zhì)

盤形懸式瓷絕緣子的電瓷是由石英砂、黏土和長石等原料，經(jīng)球磨、制漿、煉泥、成形、上釉而成的瓷件。具有良好的機(jī)電性能，耐磨、耐腐蝕、耐熱沖擊，且抗壓強(qiáng)度較好。但屬脆性材料，抗拉、抗彎強(qiáng)度則較差，當(dāng)絕緣子承受拉伸荷載時，鐵帽和鋼腳中的絕緣瓷件只承受壓縮負(fù)荷。

1.2 熱膨脹系數(shù)不一致

瓷絕緣子各部件熱膨脹系數(shù)不同，瓷為5～6.5*

10-6·℃、水泥約為10*10-6·℃、鋼帽為11.5*10-6·℃、鋼腳為11.7*10-6·℃。溫度變化時各部件熱脹系數(shù)的差異將使瓷件受到壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力，造成瓷件劣化，使瓷件本身存在的細(xì)小裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展。

1.3 瓷件的吸濕性

瓷件原材料黏土本身具有吸濕性，如各原料比例不合適、燒結(jié)溫度不當(dāng)會形成細(xì)小裂紋，影響瓷質(zhì)的致密性，使吸濕性增大，機(jī)電強(qiáng)度降低。

1.4 水泥膠合劑的膨脹

水泥膠合劑主要原料為水泥，在養(yǎng)護(hù)終結(jié)后逐漸干燥硬化，體積縮小。但在制作過程中，若配合比或工藝問題可能形成蜂眼和孔隙，暴露在空氣中吸收水分和二氧化碳，體積再度增大，使用過程中就會吸水膨脹。

1.5 絕緣子介質(zhì)疲勞損傷

絕緣子長期處在機(jī)械負(fù)荷作用下，由于內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化，使絕緣子介質(zhì)疲勞損傷。決定絕緣子損壞率水平的主要因素是絕緣子實(shí)際機(jī)械強(qiáng)度的安全系數(shù)。故耐張串絕緣子劣化率高于直線串近4倍。

2 瓷絕緣子爆炸掉串機(jī)理分析

據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載（中國電力1996年第29卷第5期《劣化絕緣子的通流試驗(yàn)》和江西電力2001年第25卷第2期《輸電線路瓷絕緣子掉串原因分析及對策》）及結(jié)合已發(fā)生的瓷絕緣子爆炸掉串故障實(shí)例，得出結(jié)論，凡發(fā)生絕緣子爆炸掉串故障者，需有三個條件：

2.1 內(nèi)因條件

爆炸的絕緣子是劣質(zhì)絕緣子或已為零（低）值的劣化絕緣子。

2.2 外因條件

有雷電活動或潮濕的氣象條件。雷電活動將使絕緣子串可能遭受雷擊；潮濕條件，例如毛毛雨或大霧等，將使絕緣子串可能發(fā)生污閃或霧閃。

2.3 觸發(fā)條件

在整串絕緣子因雷擊或污穢而發(fā)生閃絡(luò)時，劣質(zhì)或劣化絕緣子被擊穿。此時將有較大的雷電流或工頻續(xù)流通過被擊穿的劣質(zhì)或劣化絕緣子，使其發(fā)生爆炸，詳見中國電力1996年第29卷第5期《劣化絕緣子的通流試驗(yàn)》。

劣化絕緣子：是指絕緣電阻值低或零值的絕緣子。劣化絕緣子是由于電熱老化機(jī)理引起的，同瓷絕緣子掛網(wǎng)時間長短有關(guān)，絕緣子的劣化可分成早期（1～2年）、偶然期（15～25年）和損耗期三個階段，可通過檢測工具檢測出來。但由于檢測方法采用簡單易行、方便靈活的固定火花間隙進(jìn)行檢測，這種檢測方法只能定性檢測而不能定量檢測。

劣質(zhì)絕緣子：是指絕緣電阻值尚未成為低或零值的絕緣子，絕緣本身無明顯缺陷，但其內(nèi)部存在著缺陷（如內(nèi)部瓷件有微小裂紋、水泥膠合劑存在蜂眼或孔隙等），在一定外部環(huán)境條件下（雷電、大霧、下雨等），絕緣電阻值可能會降低成為低或零值的絕緣子而成劣化絕緣子。劣質(zhì)絕緣子主要是由于水泥膠合劑膨脹破壞機(jī)理、生產(chǎn)廠家瓷質(zhì)配方工藝等原因產(chǎn)生的，在正常情況下，其絕緣電阻大于300MW，能承受一定的工頻電壓。

3 近年瓷絕緣子掉串故障分析

自2010年至今，110kV及以上輸電線路發(fā)生絕緣子爆炸掉串故障8條次，其中110kV線路4條次（興勝合支線、高南一線）、220kV線路4條次（赤天一線、河永二線）；直線串3條次、耐張串5條次；自貢紅星廠（2002年批次）絕緣子2條次、江西萍鄉(xiāng)（2002、2004年批次）絕緣子4條次、大連電瓷廠（1994年批次）2條次。具體情況如下：

第一，2010年1月3日07∶13，220kV江永西線（現(xiàn)河永二線）59#中相（C相）絕緣子（自貢紅星廠）爆炸掉串，故障當(dāng)天為大霧潮濕天氣。

第二，2010年2月3日，110kV興勝合龍支線15#接地第一片絕緣子（江西萍鄉(xiāng)）鋼帽脫落，故障當(dāng)天為雨霧潮濕天氣。

第三，2011年6月20日10∶58，110kV高南一線31#塔C相小號側(cè)絕緣子（大連）爆炸掉串，故障當(dāng)天為雨天。

第四，2012年2月28日1∶11，220kV河永二線20#中相（C相）絕緣子（自貢紅星廠）爆炸掉串事故，故障當(dāng)天為大霧潮濕天氣。

第五，2013年6月27日23∶25，110kV興勝合支線65#中相（B相）絕緣子（江西萍鄉(xiāng)）爆炸掉串事故。

從絕緣子電阻測試數(shù)據(jù)可看出，110kV高南一線31#塔B相大小側(cè)絕緣子串中同時存在多片低零值絕緣子，即劣化絕緣子；從絕緣子工頻耐壓測試數(shù)據(jù)可看出，B相小號側(cè)帶電側(cè)第一片絕緣子工頻耐壓前絕緣電阻值為6410MW，耐壓時被擊穿，耐壓后絕緣電阻為1500MW，絕緣電阻值下降了76.6%，說明該片絕緣子為劣質(zhì)絕緣子。證明B相小號側(cè)絕緣子串8片中有3片劣化絕緣子和1片劣質(zhì)絕子，B相大號側(cè)有4片劣化絕緣子。

從而，根據(jù)B相小號側(cè)爆炸掉落地面絕緣子鋼帽的放電痕跡及殘留在鋼帽內(nèi)的瓷件放電痕跡，并結(jié)合瓷絕緣子爆炸掉串機(jī)理，可判斷故障串絕緣子中至少有7片都是劣化、劣質(zhì)絕緣子。根據(jù)絕緣電阻值測試數(shù)據(jù)，故障后仍掛在導(dǎo)線上的絕緣子很可能也是劣質(zhì)絕緣子。

4 共同特征

（1）同一條線路、同一基桿塔、同一個廠家絕緣子反復(fù)出現(xiàn)多次；（2）外部條件一致性：基本都是在潮濕天氣情況下發(fā)生的；（3）現(xiàn)象一致性：基本都是一串中多片絕緣子內(nèi)部擊穿，爆炸脫落。

5 存在問題及措施

第一，從B相大號側(cè)第4片和小號側(cè)第一片試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得知火花間隙法檢測絕緣子只能檢測出零值絕緣子，對于低值和劣質(zhì)絕緣子就不能做出判斷。但低值和劣質(zhì)絕緣子在一定條件下又可能造成線路故障。針對110kV高南一線、高御線，計劃停電更換檔距較大2～3基耐張塔絕緣子進(jìn)行首先選取部分進(jìn)行絕緣電阻和耐壓試驗(yàn)，另選取部分西高所絕緣子檢測中心進(jìn)行機(jī)電試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)情況決定處理方式。

第二，按照運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的絕緣子檢測周期已不能滿足實(shí)際需求（2001版運(yùn)行規(guī)程規(guī)定盤型絕緣子絕緣測試周期為2年，但2010年版規(guī)定220kV及以下為10年、330kV及以上為6年），不能及時發(fā)現(xiàn)在檢測周期內(nèi)出現(xiàn)的由劣質(zhì)、低值演變成零值絕緣子。請全面統(tǒng)計分析目前掛網(wǎng)運(yùn)行瓷絕緣子運(yùn)行情況，要求以線路為單位統(tǒng)計具體桿塔號、絕緣子具體型號、掛網(wǎng)年限、生產(chǎn)廠家及批次、上次零值檢測時間。并根據(jù)統(tǒng)計分析情況，針對江西萍鄉(xiāng)、自貢紅星廠絕緣子和掛網(wǎng)年限已超過20年及以上的絕緣子縮短檢測周期，其他按照規(guī)程周期執(zhí)行。

第三，根據(jù)近幾年瓷絕緣子出現(xiàn)掉串的頻率，今后在線路上盡量還是少使用瓷絕緣子，條件允許情況下盡可能使用玻璃絕緣子，結(jié)合以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，玻璃絕緣子未出現(xiàn)過掉串情況。

第四，進(jìn)網(wǎng)絕緣子嚴(yán)控把控質(zhì)量關(guān)口，按照“標(biāo)稱電壓高于1000V的架空線路絕緣子 第1部分：交流系統(tǒng)瓷或玻璃絕緣子元件——定義、試驗(yàn)方法和判定準(zhǔn)則（GB/T 1001.1-2003）”要求抽取試樣進(jìn)行檢測，檢測內(nèi)容主要有拉伸負(fù)荷試驗(yàn)、工頻耐受電壓試驗(yàn)、溫度循環(huán)試驗(yàn)、機(jī)電破壞負(fù)荷試驗(yàn)、擊穿耐受試驗(yàn)、空隙性試驗(yàn)等，嚴(yán)禁不合格絕緣掛網(wǎng)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅真海，陳雄一，肖定輝.送電線路瓷絕緣子掉串的原因分析及對策[J].廣東電力，2015，（5）.

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