瓷絕緣子掉串故障分析及措施

況松陵

摘 要：瓷質絕緣子是隨著電力工業的發展而首先發展起來的，距今已有近百年歷史，由于瓷質懸式絕緣子具有良好的絕緣性、耐熱性、耐氣候性和組裝靈活等優點而被廣泛應用于各電壓等級的輸電線路中，而瓷質絕緣子隨著運行年限的增加，其絕緣性能會逐漸下降，瓷絕緣子劣化等缺陷逐步突顯，所以針對目前瓷質絕緣子頻繁掉串現象的發生，筆者談些個人的看法和建議。

關鍵詞：瓷質絕緣子；掉串故障；措施

中圖分類號：TQ174 文獻標識碼：A

一、近年瓷絕緣子掉串故障分析

自2010年至今，本轄區110kV及以上輸電線路發生絕緣子爆炸掉串故障8條次，其中110kV線路4條次、220kV線路4條次；直線串3條次、耐張串5條次；自貢紅星廠（02年批次）絕緣子2條次、江西萍鄉（02、04年批次）絕緣子4條次、大連電瓷廠（94年批次）2條次。具體情況如下：

1.2010年1月3日07：13，220kV**線59#中相（C相）絕緣子（自貢紅星廠）爆炸掉串，故障當天為大霧潮濕天氣。如圖1所示。

2.2010年2月3日，110kV興a線15#接地第一片絕緣子（江西萍鄉）鋼帽脫落，故障當天為雨霧潮濕天氣。如圖2所示。

3.2015年1月7日23時04分，110kV高南一線31#塔A相（上層）小號側絕緣子（大連）爆炸掉串。如圖3所示。

故障后，立即更換了110kV南b線31#塔A、B相絕緣子，并將更換下來的絕緣子進行了絕緣子電阻測試和工頻耐壓試驗，試驗結果見表1。

從絕緣子電阻測試數據（表2）可看出，110kV南b線31#塔B相大小側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據表3可看出，B相小號側帶電側第一片絕緣子工頻耐壓前絕緣電阻值為6410M，耐壓時被擊穿，耐壓后絕緣電阻為1500M，絕緣電阻值下降了76.6%，說明該片絕緣子為劣質絕緣子。證明B相小號側絕緣子串8片中有3片劣化絕緣子和1片劣質絕子，B相大號側有4片劣化絕緣子。

從而，根據相小號側爆炸掉落地面絕緣子鋼帽的放電痕跡及殘留在鋼帽內的瓷件放電痕跡，并結合瓷絕緣子爆炸掉串機理，可判斷故障串絕緣子中至少有7片都是劣化、劣質絕緣子。根據絕緣電阻值測試數據，故障后仍掛在導線上的絕緣子很可能也是劣質絕緣子。

二、瓷絕緣子爆炸掉串機理分析

據有關文獻記載（中國電力第29卷1996年第5期《劣化絕緣子的通流試驗》和江西電力第25卷2001年第2期《輸電線路瓷絕緣子掉串原因分析及對策》），及結合已發生的瓷絕緣子爆炸掉串故障實例，得出結論，凡發生絕緣子爆炸掉串故障者，需有3個條件：

一是內因條件：爆炸的絕緣子是劣質絕緣子或已為零（低）值的劣化絕緣子。

二是外因條件：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生污閃成霧閃。

三是觸發條件：在整串絕緣子因雷擊或污穢而發生閃絡時，劣質或劣化絕緣子被擊穿。此時將有較大的雷電流或工頻續流通過被擊穿的劣質或劣化絕緣子，使其發生爆炸。

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理引起的，同瓷絕緣子掛網時間長短有關，絕緣子的劣化可分成早期（1～2年）、偶然期（15～25年）和損耗期3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行檢測，這種檢測方法只能定性檢測而不能定量檢測。

劣質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，但其內部存在著缺陷（如內部瓷件有微小裂紋、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。劣質絕緣子主要是由于水泥膠合劑膨脹破壞機理、生產廠家瓷質配方工藝、等原因產生的，在正常情況下，其絕緣電阻大于300MΩ， 能承受一定的工頻電壓。

三、解決對策

1.強化輸電線路防雷設計，貫徹防雷差異化設計原則，根據雷電定位系統提供的雷暴日、落雷密度數據進行防雷設計。

2.嚴格執行新建、改造線路的批量絕緣子抽樣檢測制度，確保掛網運行的絕緣子質量。請全面統計分析目前掛網運行瓷絕緣子運行情況，要求以線路為單位統計具體桿塔號、絕緣子具體型號、掛網年限、生產廠家及批次、上次零值檢測時間。并根據統計分析情況，針對江西萍鄉、自貢紅星廠絕緣子和掛網年限已超過20年及以上的絕緣子縮短檢測周期，其他按照規程周期執行。

3.加強輸電線路的運維管理，嚴格按規程規定周期進行零、低值絕緣子檢測，及時更換零、低值絕緣子，確保線路絕緣水平良好，對處在雷電活動頻繁區桿塔，進一步縮短檢測周期。

4.采取紅外測溫、帶電測試等手段，加強絕緣子低零值的監檢測，及時發現存在隱患。根據近幾年瓷絕緣子出現掉串的頻率，今后在線路上盡量還是少使用瓷絕緣子，在條件允許的情況下盡可能地使用玻璃絕緣子，結合以往的運行經驗，玻璃絕緣子未出現過掉串情況。

5.進網絕緣子嚴控把控質量關口，按照“GB/T1001.1-2003標稱電壓高于1000V的架空線路絕緣子第1部分：交流系統瓷或玻璃絕緣子元件-定義、試驗方法和判定準則”要求抽取試樣進行檢測，檢測內容主要有拉伸負荷試驗、工頻耐受電壓試驗、溫度循環試驗、機電破壞負荷試驗、擊穿耐受試驗、空隙性試驗等，嚴禁不合格絕緣掛網運行。

6.縮短桿塔接地電阻測量周期，及時對接地電阻不合格的桿塔進行接地改造，將桿塔的接地電阻控制在10Ω以下，提高線路的耐雷水平；在易擊桿段采取加強絕緣、加裝可控避雷針、防繞擊避雷針等綜合防雷措施。針對110kV高南一線、高御線的絕緣子部分進行絕緣電阻和耐壓試驗，另選取部分西高所絕緣子檢測中心進行機電試驗，根據試驗情況決定處理方式。

7.采取“疏導”型防雷措施，加裝線路避雷器或在絕緣子串上加裝并聯間隙（招弧角），在發生雷害閃絡時有效地保護絕緣子。

參考文獻

[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，2007（5）：127.