雙傘瓷絕緣子故障試驗分析

肖　雷，施景壘，陳平春，王　晨，盧　洋，紀居然

（江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103）

雙傘瓷絕緣子故障試驗分析

肖雷，施景壘，陳平春，王晨，盧洋，紀居然

（江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103）

針對220 kV C線路桿塔上雙傘瓷絕緣子炸裂事件開展檢測劣化絕緣子的研究工作，對同廠家同生產批次雙傘瓷絕緣子進行絕緣電阻、工頻火花、溫度循環、機電聯合、油中擊穿、孔隙性等6個項目的電氣性能試驗。試驗結果表明，該批次的雙傘瓷絕緣子生產工藝存在問題。建議加強雙傘瓷絕緣子的入網檢測，避免發生大批量存在家族性缺陷的瓷絕緣子投入電網，對電網的安全運行產生威脅。

雙傘瓷絕緣子；缺陷；電氣性能

瓷絕緣子是輸變電系統中重要的組成部分，其中雙傘瓷絕緣子占很大的比例。瓷絕緣子在運行過程中因長期經受機電負荷、日曬雨林、冷熱變化等作用，可能出現絕緣電阻降低、絕緣開裂甚至擊穿等故障。運行中的雙傘瓷絕緣子，隨著時間的增長，其絕緣性能或機械性能會下降，從而產生零值或低值瓷絕緣子，這種現象稱為瓷絕緣子的劣化。在高壓輸變電系統中，若瓷絕緣子串中存在零值或低值絕緣子，相當于瓷絕緣子串有部分被短路，其整體爬電距離也相應減少，含有劣化瓷絕緣子的絕緣子串的閃絡概率大大增加，對供電可靠性帶來潛在威脅［1］。因此，對于雙傘瓷絕緣子電氣性能狀態的檢測意義重大。針對近期江蘇220 kV C線路桿塔上雙傘瓷絕緣子發生炸裂事件，通過對同廠家同生產批次雙傘瓷絕緣子電氣性能試驗結果進一步分析，發現該廠家雙傘瓷絕緣子可能存在家族性缺陷，為了保障電網的安全運行，應對即將入網及運行中的雙傘瓷絕緣子加強電氣性能試驗檢測。

1　雙傘瓷絕緣子電氣性能試驗方法

2014年3月至4月，根據同廠家雙傘瓷絕緣子的型號、運行地點、運行時間等三方面因素選取5個運行地點共71只雙傘瓷絕緣子為試品，如表1所示。

表1　送檢雙傘瓷絕緣子信息

根據GB/T1001.1—2003［2］、DL/T626—2005［3］、GB/T 775.3—2006［4］要求，對上述送檢雙傘瓷絕緣子進行電氣性能檢測試驗，其流程如圖1所示，試驗從1號開始順序編號。

圖1　試驗檢測流程

2　雙傘瓷絕緣子電氣性能試驗結果

2.1庫存A雙傘瓷絕緣子

庫存A雙傘瓷絕緣子檢測結果如表2所示，庫存A雙傘瓷絕緣子均通過電氣性能檢測試驗。

表2　庫存A雙傘瓷絕緣子檢測結果

庫存A雙傘瓷絕緣子電氣性能檢測試驗均通過。

2.235kVB線路雙傘瓷絕緣子

35 kV B線路雙傘瓷絕緣子檢測結果見表3。35 kV B線路雙傘瓷絕緣子中檢出劣化絕緣子。其中，絕緣電阻及油中擊穿試驗合格，其他項目都有不合格現象。

表3　35kVB線路雙傘瓷絕緣子檢測結果

2.3 220 kV C線路雙傘瓷絕緣子

220 kV C線路雙傘瓷絕緣子檢測結果如表4所示。220 kV C線路雙傘瓷絕緣子中檢出劣化絕緣子。其中，絕緣電阻測量發現2只零值絕緣子；工頻火花隙試驗檢出11只劣化絕緣子；溫度循環試驗7只抽檢絕緣子中，6只絕緣子未通過；機電聯合試驗3只抽檢絕緣子均未通過。

表4　220kVC線路雙傘瓷絕緣子檢測結果

2.4 35 kV D線路雙傘瓷絕緣子

35 kV D線路雙傘瓷絕緣子檢測結果如表5所示。35 kV D線雙傘瓷絕緣子中有1只孔隙性試驗未通過，其他均合格。

表5　35kVD線路雙傘瓷絕緣子檢測結果

2.5 110 kV E線路雙傘瓷絕緣子

110 kV E線路雙傘瓷絕緣子檢測結果如表6所示。110kVE線路雙傘瓷絕緣子中有1只機電聯合試驗未通過，其他均合格。

表6　110kVE線路雙傘瓷絕緣子檢測結果

3　試驗結果分析

（1）通過對5個批次雙傘瓷絕緣子檢測試驗發現，除第1批次庫存A（未掛網運行）10只雙傘瓷絕緣子外，其余4個批次61只運行雙傘瓷絕緣子均檢出劣化絕緣子。其中絕緣電阻試驗檢出零值絕緣子2只，工頻火花隙試驗檢出劣化絕緣子12只；溫度循環試驗抽檢17只，有8只未通過；機電聯合試驗抽檢13只，有7只未通過；孔隙性試驗抽檢11只，有3只未通過。

（2）絕緣電阻、火花隙、油中擊穿試驗，發現2只零值絕緣子（零值瓷絕緣子的誤判防止措施［5］）及12只劣化絕緣子，說明絕緣子內部絕緣部件已經導通或達不到標準（運行中500 kV絕緣電阻大于500 MΩ，500 kV以下絕緣電阻大于300 MΩ［5］）要求，造成的原因可能是瓷絕緣子在制造過程中，絕緣部件材料不夠致密、有殘渣，導致瓷件中有空隙和裂紋等缺陷。

（3）溫度循環試驗，17只抽檢的雙傘瓷絕緣子中有8只未通過試驗，證明其耐溫度變化特性差。進一步分析認為，可能該次抽檢絕緣子生產工藝存在問題，瓷件玻璃相成分偏高（瓷件玻璃相成分起連接Al2O3晶體和填充氣孔的作用，使瓷成為一個致密的整體，同時也可以使瓷的燒成溫度降低和晶粒細化），導致耐溫度變化特性差，隨著運行時間的增加，在冷熱溫度長時間交替作用下，導致瓷件逐步劣化。

（4）孔隙性試驗，11只抽檢的雙傘瓷絕緣子中有3只未通過試驗，結果說明瓷絕緣子傘裙有裂紋，傘裂以較小開裂較為普通，有時坯檢時不易發現，到燒成瓷件時較為明顯；也有擴展后的較大裂紋。裂紋多沿傘的直徑方向，發生區域一般在傘根部和傘中部［6］，發生此類缺陷主要與廠商制造工藝及原料選用有關。

（5）庫存及運行雙傘瓷絕緣子中機電聯合試驗抽檢合格絕緣子數據如表7所示。送檢雙傘瓷絕緣子中機電聯合試驗合格的絕緣子其試驗數據偏低：在42 kV電壓作用下，絕緣子瓷件擊穿的機械拉伸載荷為75～84 kN。與規定標準（機械拉伸載荷為80～100 kN［2］）相比結果偏低。

表7　機電聯合試驗抽檢合格絕緣子數據kN

4　結束語

檢測結果顯示，送檢4個批次運行雙傘瓷絕緣子均發現不同程度劣化現象，其主要表現形式是絕緣電阻下降和絕緣擊穿，也表現為瓷盤脫落或裂紋以及表面燒傷等。考慮到目前送檢雙傘瓷絕緣子運行時間較短（僅7年），劣化現象已較為普遍；而同生產批次雙傘瓷絕緣子就是因為帶劣化的絕緣子串發生閃絡，工頻短路電流在劣化絕緣子的內部流過，強大的短路電流所產生的熱效應造成220 kV C線路發生瓷絕緣子炸裂事件。建議結合停電計劃對同生產批次雙傘瓷絕緣子進行更換處理；在絕緣子未更換期間，應加強特殊天氣情況下的巡視和紅外精確測溫工作；同時建議加強雙傘瓷絕緣子的入網檢測，避免發生大批量存在家族性缺陷的絕緣子投入電網，嚴把設備入網質量關。

［1］夏強峰.瓷質懸式絕緣子劣化非接觸式檢測方法的研究［D］.重慶：重慶大學碩士論文，2010.

［2］國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 1001.1—2003標稱電壓高于1000 V的架空線路絕緣子第1部分：交流系統用瓷或玻璃絕緣子元件——定義、試驗方法和判定準則［S］.北京：中國標準出版社，2003.

［3］國家發展和改革委員會.DLT 626—2005劣化盤形懸式絕緣子檢測規程［S］.北京：中國電力出版社，2005.

［4］國家質量監督檢驗檢疫總局，中國家標準化管理委員會.GB/T 775.3—2006絕緣子試驗方法第3部分：機械試驗方法［S］.北京：中國標準出版社，2006.

［5］王衛國.零值絕緣子誤判原因分析及防止措施［J］.江蘇電機工程，2011，30（5）：66-68.

［6］竇振宇.瓷絕緣子傘部開裂產生的原因及解決措施［J］.山東陶瓷，2006（5）：41-42.

Fault Test for Double-umbrella Porcelain Insulator

XIAO Lei，SHI Jinglei，CHEN Pingchun，WANG Chen，LU Yang，JI Juran
（Jiangsu Electric Power Company Electric Power Research Institute，Nanjing，211103，China）

For checking the splitting crack of double-umbrella porcelain insulator in the 220kV transmission line tower，detections on deterioration of insulators have been implemented.6 electrical performance tests，related to insulation resistance，industrial frequency spark，temperature cycle，mechanical and power coordination，oil breakdown and porosity，on the double-umbrella porcelain insulators from a same factory are employed.Test results show that problems exist in the insulators due to process defects.We recommend that strengthening the detection of the double-umbrella porcelain insulators to avoid unqualified insulators to be used in the power grid to threaten power system's security.

double-umbrella porcelain insulator；defects；electrical property

TQ174.6

B

1009-0665（2015）01-0015-03

2014-08-21；

2014-10-16

肖雷（1987），男，江蘇淮安人，助理工程師，從事輸電線路方面的工作；

施景壘（1986），男，江蘇鹽城人，助理工程師，從事開關及絕緣方面的工作；

陳平春（1987），男，江蘇南京人，助理工程師，從事輸電線路方面的工作；

王晨（1990），男，江蘇東臺人，助理工程師，從事開關及絕緣方面的工作；

盧洋（1990），男，江蘇靖江人，助理工程師，從事絕緣子用常溫固化硅橡膠防污閃涂料及防污閃方面的工作；

紀居然（1991），男，江蘇南京人，助理工程師，從事絕緣子用常溫固化硅橡膠防污閃涂料及防污閃方面的工作。