瓷絕緣子掉串故障分析及措施

況松陵

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司綿陽(yáng)供電公司，四川 綿陽(yáng) 621000）

瓷絕緣子掉串故障分析及措施

況松陵

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司綿陽(yáng)供電公司，四川 綿陽(yáng) 621000）

瓷質(zhì)絕緣子是隨著電力工業(yè)的發(fā)展而首先發(fā)展起來(lái)的，距今已有近百年歷史，由于瓷質(zhì)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(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各電壓等級(jí)的輸電線路中，而瓷質(zhì)絕緣子隨著運(yùn)行年限的增加，其絕緣性能會(huì)逐漸下降，瓷絕緣子劣化等缺陷逐步突顯，所以針對(duì)目前瓷質(zhì)絕緣子頻繁掉串現(xiàn)象的發(fā)生，筆者談些個(gè)人的看法和建議。

瓷質(zhì)絕緣子；掉串故障；措施

一、近年瓷絕緣子掉串故障分析

自2010年至今，本轄區(qū)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、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(xiāng)（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(dāng)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(xiāng)）鋼帽脫落，故障當(dāng)天為雨霧潮濕天氣。如圖2所示。

3.2015年1月7日23時(shí)04分，110kV高南一線31#塔A相（上層）小號(hào)側(cè)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(lái)的絕緣子進(jìn)行了絕緣子電阻測(cè)試和工頻耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

從絕緣子電阻測(cè)試數(shù)據(jù)（表2）可看出，110kV南b線31#塔B相大小側(cè)絕緣子串中同時(shí)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(cè)試數(shù)據(jù)表3可看出，B相小號(hào)側(cè)帶電側(cè)第一片絕緣子工頻耐壓前絕緣電阻值為6410M，耐壓時(shí)被擊穿，耐壓后絕緣電阻為1500M，絕緣電阻值下降了76.6%，說(shuō)明該片絕緣子為劣質(zhì)絕緣子。證明B相小號(hào)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(hào)側(cè)有4片劣化絕緣子。

從而，根據(jù)相小號(hào)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(cè)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。

二、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(guó)電力第29卷1996年第5期《劣化絕緣子的通流試驗(yàn)》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(duì)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3個(gè)條件：

一是內(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。

二是外因條件：有雷電活動(dòng)或潮濕的氣象條件。雷電活動(dòng)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)生污閃成霧閃。

三是觸發(fā)條件：在整串絕緣子因雷擊或污穢而發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，劣質(zhì)或劣化絕緣子被擊穿。此時(shí)將有較大的雷電流或工頻續(xù)流通過(guò)被擊穿的劣質(zhì)或劣化絕緣子，使其發(fā)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(jī)理引起的，同瓷絕緣子掛網(wǎng)時(shí)間長(zhǎng)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3個(gè)階段，可通過(guò)檢測(cè)工具檢測(cè)出來(lái)。但由于檢測(cè)方法采用簡(jiǎn)單易行、方便靈活的固定火花間隙進(jìn)行檢測(cè)，這種檢測(cè)方法只能定性檢測(cè)而不能定量檢測(cè)。

圖1　220kV??線59#中相絕緣子爆炸掉串

圖2　110kV興a線15#接地第一片絕緣子鋼帽脫落

圖3　110kV南b線31#絕緣子脫落鋼帽

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(wú)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(huì)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300MΩ, 能承受一定的工頻電壓。

三、解決對(duì)策

1.強(qiáng)化輸電線路防雷設(shè)計(jì)，貫徹防雷差異化設(shè)計(jì)原則，根據(jù)雷電定位系統(tǒng)提供的雷暴日、落雷密度數(shù)據(jù)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。

2.嚴(yán)格執(zhí)行新建、改造線路的批量絕緣子抽樣檢測(cè)制度，確保掛網(wǎng)運(yùn)行的絕緣子質(zhì)量。請(qǐng)全面統(tǒng)計(jì)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(jì)具體桿塔號(hào)、絕緣子具體型號(hào)、掛網(wǎng)年限、生產(chǎn)廠家及批次、上次零值檢測(cè)時(shí)間。并根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析情況，針對(duì)江西萍鄉(xiāng)、自貢紅星廠絕緣子和掛網(wǎng)年限已超過(guò)20年及以上的絕緣子縮短檢測(cè)周期，其他按照規(guī)程周期執(zhí)行。

表1　絕緣子電阻測(cè)試和工頻耐壓試驗(yàn)結(jié)果

表2　絕緣子電阻B相大號(hào)測(cè)試數(shù)據(jù)

表3　絕緣子工頻耐壓B相小號(hào)測(cè)試數(shù)據(jù)

3.加強(qiáng)輸電線路的運(yùn)維管理，嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定周期進(jìn)行零、低值絕緣子檢測(cè)，及時(shí)更換零、低值絕緣子，確保線路絕緣水平良好，對(duì)處在雷電活動(dòng)頻繁區(qū)桿塔，進(jìn)一步縮短檢測(cè)周期。

4.采取紅外測(cè)溫、帶電測(cè)試等手段，加強(qiáng)絕緣子低零值的監(jiān)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在隱患。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，在條件允許的情況下盡可能地使用玻璃絕緣子，結(jié)合以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，玻璃絕緣子未出現(xiàn)過(guò)掉串情況。

5.進(jìn)網(wǎng)絕緣子嚴(yán)控把控質(zhì)量關(guān)口，按照“GB/T1001.1-2003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”要求抽取試樣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)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。

6.縮短桿塔接地電阻測(cè)量周期，及時(shí)對(duì)接地電阻不合格的桿塔進(jìn)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(qiáng)絕緣、加裝可控避雷針、防繞擊避雷針等綜合防雷措施。針對(duì)110kV高南一線、高御線的絕緣子部分進(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(cè)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。

7.采取“疏導(dǎo)”型防雷措施，加裝線路避雷器或在絕緣子串上加裝并聯(lián)間隙（招弧角），在發(fā)生雷害閃絡(luò)時(shí)有效地保護(hù)絕緣子。

[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(duì)策[J]．廣東電力，2007（5）：127．

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