220kV變電站組合電器盆式絕緣子漏氣原因分析

劉東亮，李 良，何瑞東，李曉峰，羅衍嶺

(1.國網河北省電力公司滄州供電分公司，河北 滄州 061000;2.國網河北省電力公司，石家莊 050021;3.國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021)

2014年2月8日，在對某220 kV 變電站進行巡視時，發現220 kV 組合電器某間隔W 相母線隔離開關氣室及母線氣室壓力偏低，通過手持式SF6檢漏儀、激光檢漏儀和肥皂水檢漏3 種方法最終確定漏氣部位，漏點位于母線隔離開關與母線之間隔離盆式絕緣子處，且盆式絕緣子兩側均有漏氣現象。缺陷設備為ZF9A-252 型組合電器，2012年8月出廠，擴建時現場隨母線整體對接，并于當年10月投運。

1 現場檢查

1.1 解體檢查情況

現場對漏氣盆式絕緣子氣室進行解體，發現該部位密封式盆式絕緣子存在長120 mm 的貫穿性裂紋，已穿越密封墊。

1.2 地基不均勻沉降檢測

為判斷是否地基沉降造成缺陷，對該站220 kV組合電器設備的安裝基礎進行了地基沉降監測，20 m 不均勻沉降在4 mm 以內，符合標準要求，排除因地基不均勻沉降造成盆式絕緣子受應力產生裂紋的可能。

1.3 盆式絕緣子防水結構檢查

該次漏氣位置盆式絕緣子安裝孔為光孔(非螺紋孔)，該位置加裝有隔離開關操作機構安裝板，機構安裝板與殼體法蘭配合不緊，法蘭及盆式絕緣子安裝孔內易滲水，法蘭下部螺栓同步配有防雨帽，安裝孔內進水后無法排出，現場對相同結構的其他間隔進行了檢查，發現有2 個螺栓處進水，其他安裝孔未發現進水現象。

2 試驗檢測

2.1 盆式絕緣子安裝記錄及出廠試驗檢查

查閱該間隔設備的安裝記錄及出廠試驗，發現導體安裝等關鍵環節安裝情況有詳細記錄，未見盆式絕緣子安裝工藝控制記錄。盆式絕緣子在安裝過程中，由于該位置需加裝機構安裝板，而安裝板在制造廠內隨其他附件后期裝配，裝配人員可能在該處螺栓緊固時，未正確執行力矩預緊，造成該部位應力集中。出廠試驗整體局放合格(局放量1.9 pC)，證明出廠前該盆式絕緣子良好，無裂紋。

2.2 盆式絕緣子X 光檢測

經X 光檢測，現場更換下來的盆式絕緣子裂紋部位明顯，其他部位未見裂紋及氣孔等不良情況。

2.3 盆式絕緣子機械強度試驗

在缺陷盆式絕緣子裂紋周圍取樣，制作8 塊樣塊分別進行沖擊強度試驗和抗彎性能試驗等力學性能試驗，試驗結果均合格。

2.4 盆式絕緣子孔內注水冰凍試驗

為驗證盆式絕緣子孔內積水、結冰，誘發盆式絕緣子裂紋導致漏氣的缺陷的可能性，進行盆式絕緣子安裝光孔內注水冰凍模擬試驗，取和該次裂紋盆式絕緣子型號相同的產品，按安裝工藝要求裝配，并在2 個光孔內注滿水，室溫條件下以2 ℃/min 速率降至－40 ℃，保持4 h，再以2 ℃/min 速率升至10℃，模擬極端環境運行工況。試驗結束后兩處光孔位置均出現貫穿性裂紋。

試驗結果證明:在極度嚴寒、螺孔內注滿水且結冰的情況下，盆式絕緣子會出現裂紋。

3 原因分析

a.查閱出廠試驗報告，缺陷間隔設備整體局放量1.9 pC，滿足國家標準要求(標準值≤5 pC)，證明出廠前盆式絕緣子完好無裂紋。

b.安裝基礎不均勻沉降測量結果合格，排除因不均勻沉降造成盆式絕緣子受應力導致開裂的可能性。

c.缺陷絕緣子的樣本抗彎、沖擊試驗等力學性能試驗及X 光監測結果良好，排除絕緣子本身存在質量問題導致開裂的可能性。

d.盆式絕緣子模擬冰凍試驗結果證明，在極度嚴寒、孔內注滿水且結冰的情況下，盆式絕緣子會出現裂紋，裂紋方向為由螺孔向盆式絕緣子整體薄弱點即螺孔外側延伸。

e.盆式絕緣子在安裝過程中，由于該位置加裝機構安裝板，廠內后期附件裝配過程中，裝配人員可能在該處螺栓二次緊固時未正確執行力矩預緊，造成該部位應力集中，同時該部位存在積水隱患。

綜上所述，該次盆式絕緣子產生裂紋的原因為:制造廠內產品設計未充分考慮盆式絕緣子安裝孔積水問題，廠家在采用防雨帽代替涂防水膠工藝后，未考慮到機構安裝板等特殊位置的密封情況，導致運行中盆式絕緣子安裝孔積水，同時廠內裝配過程中盆式絕緣子安裝緊固環節記錄缺失，未正確執行力矩預緊，造成該部位應力集中，冬季孔內積水結冰膨脹，造成絕緣子運行過程中裂紋漏氣。

4 處理措施及效果

對河北省南部電網在運同廠家的220 kV 戶外組合電器進行排查，去除盆式絕緣子光孔下部防雨帽，若有存水徹底排出，去除防雨帽后對該螺栓按工藝83.5 N·m 力矩進行緊固，沿機構安裝板或殼體跨接連片與殼體結合面涂覆防水膠，防水膠涂覆厚度不應小于3 mm;對盆式絕緣子螺紋孔進行抽查，抽查原則為每站不少于5 條，若發現有進水現象或痕跡，對所有螺栓進行檢查處理。現場整改后未見該處漏氣及異常現象。

5 建議

a.對于戶外安裝組合電器，若盆式絕緣子采用防雨帽結構，必須對機構連板、接地跨接線等部位采取廠內打膠等良好防水措施;對于低溫、E 級或沿海D 級地區的220 kV 及以下電壓等級的組合電器盡量采用戶內安裝方式。

b.驗收過程中應對組合電器設備盆式絕緣子緊固螺栓防水結構及工藝進行仔細檢查，若盆式絕緣子緊固螺栓采用防雨帽結構，檢查連接板及接地線以及螺栓周圍防水膠涂抹情況，不應有進水縫隙外露。