一起66kV電容器組固定絕緣子爆裂事故分析

吳超平　邱曉麗

摘要：文章針對一起南方電網500kV水鄉變電站66kV電容器組固定絕緣子爆裂事故，闡述了其發生的經過和潛在的風險，分析了導致該固定絕緣子自爆的原因，并提出了防范措施和改進建議，為今后電力工作人員更好地維護絕緣子提供一定的借鑒作用。

關鍵詞：固定絕緣子；66kV電容器組；爆裂事故；電力事故；瓷質絕緣子 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2016）01-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.036

瓷質絕緣子由瓷質和金具兩部分組成，在電網中牢固地支持和固定載流導體并將載流導體與地之間形成良好的絕緣。隨著制造工藝的進步，絕緣子的電氣性能和機械性能都有了很大的提高。然而，由于運行環境和氣候的變化，絕緣子會在運行中出現開裂和自爆的現象。

本文以500kV水鄉站66kV電容器組固定絕緣子爆裂的事故為例，分析了幾種導致絕緣子自爆的原因，并提出了防范措施和改進建議。

1 設備概況

水鄉站采用1500MVA自耦變壓器，低壓側為66kV系統，每臺變低裝設4組108MVAR電容器組，每組由216臺500kVAR單體電容器組成，每相采用單CT星型橋差接線。圖1為水鄉站電容器組照片。

其中66kV電容器支柱絕緣子的生產廠家為撫順電瓷制造有限公司，型號為ZSW1.1-72.5/10-4，產品批次為ZJBHW2009（24055），于2015年5月15日投運。

圖1 水鄉站電容器組照片

2 事故經過

圖2 66kV電容器A相固定絕緣子爆裂 圖3 #3主變變中B相套管

2013年9月18日11時29分，值班員在操作斷開66kV #3BM #3電容器組635開關過程中聽到一聲異響，隨后立即派人到635電容器組間隔檢查發現635電容器組A相導電鋁排與構架之間的固定絕緣子發生了炸裂，并導致A37電容器套管損壞。

事件發生后，立即組織值班員到現場進行相關設備巡視工作，發現此次炸裂影響范圍比較大，絕緣子碎片散落最遠處約為30米，相鄰627、637電容器組圍網內均發現絕緣子碎片。檢查中發現#3主變變中B相套管上有碎片撞擊后留下的痕跡（見圖3），經檢查、測溫后初步判斷暫不影響運行。其他影響半徑范圍內的設備檢查無異常。

3 故障隔離

3.1 故障隔離

（1）立即在監控后臺的電容器組一次接線圖的635開關及受影響范圍間隔開關上掛“禁止操作”牌；（2）將66kV #3BM #3電容器組635開關控制把手打至“就地”位置；（3）現場檢查受影響范圍內的一次設備，并加強相關設備的巡視與測溫工作；（4）報缺陷，通知相關專業班組，等待調度下令進行停電處理。

3.2 風險分析

66kV電容器鋁排固定絕緣子與構架距離較短，特別是絕緣子破裂后，裸露的金屬部分造成鋁排與構架距離進一步減小，兩者之間容易產生放電，并可能造成接地。而且一個支持絕緣子破裂后會使鋁排的支持力減小，再次承受電動力時，發生連鎖反應，造成相鄰固定絕緣子繼續破裂。

4 事故原因分析

出現電容器組瓷質固定絕緣子爆裂可能的原因有：

4.1 固定絕緣子自身質量影響

66kV電容器組固定絕緣子采用的是瓷絕緣子。瓷是一種脆性材料，本身抗拉能力很小，瓷的制作材料也很難獲得穩定的成分，加之絕緣子制作過程又比較復雜，很難排除生產過程中工作人員對絕緣子性能的人為影響，所以瓷絕緣子很難獲得穩定的電氣特性和機械特性。

4.2 污穢影響

瓷質絕緣子在污染嚴重的地區或運行時間過長，其表面都會積聚有導電性能的污穢物質，這些污穢物質會在瓷瓶表面形成導電液膜，使得瓷絕緣子的耐壓水平大大降低，在遇到霧、露、雨、雪等潮濕的天氣時，會使污穢層的電解質溶解、電離、導致污穢層電導增加，這時絕緣子表面的泄露電流就會增加，在電流密度比較大的部位，其周圍的空氣被擊穿，沿著絕緣子的表面放電，成為閃絡。閃絡導致發熱，引起絕緣下降，而發生爆裂。污穢分布不均，影響越大，衡量絕緣子污穢程度的有等值鹽密、污層電導率、表面電導率、泄露電流、污閃電壓等方法。

4.3 溫度變化影響

由于瓷質絕緣子的制造材料很不穩定，在溫度變化比較大時，熱脹冷縮，使得絕緣子受力不均，特別是突然冷卻時，絕緣子容易爆裂。廣東省處于亞熱帶地區，年平均氣溫比較高，但7、8月份以后晝夜溫差逐漸增大，據氣象部門統計，月最大溫差達到25℃左右，這對絕緣子的使用壽命的影響也比較大。

4.4 機械載荷的影響

瓷絕緣子在其內層有張應力，表面層有壓應力，這兩層應力在瓷質絕緣子內相對平衡和均勻分布。這種均勻分布和外層出現的壓應力，可以提高絕緣子的機械強度，從而提高承受外力的能力。當受到外力作用時，首先得克服表層的壓應力，才能使得產品破壞，但由于瓷絕緣子的材料限制，其抗拉能力天生不強。通常電容器組開關合閘后的很短時間內，會產生流過電容器的合閘涌流，這一暫態涌流由工頻和高頻兩部分組成，其幅值遠高于穩態時的工頻電流，會在電容器構架與縱向線排之間產生很大的電動力，導致絕緣子拉扯開裂。

4.5 其他因素的影響

絕緣子常年暴露在大氣中，容易受雷擊、鳥害、冰雪中等因素影響。例如，在雷擊率比較高及有污染的工業區，電氣設備極易遭遇雷擊致絕緣子擊穿或爆裂。在丘陵、山地、空曠地帶易受鳥類影響，研究表明，絕緣子閃絡事故中，有相當一部分是鳥害引起。還有一部分原因可能是絕緣子在運輸、存放、安裝過程中存在暫時不影響運行的缺陷，但在運行多年后或遇到外界突發沖擊而爆裂。

本站為500kV變電站66kV電容器組的固定絕緣子在出廠和安裝驗收時都經過了嚴格的試驗，故可排除自身質量缺陷和老化問題的影響。且此次瓷質固定絕緣子是在斷開電容器組開關時爆裂，可排除鳥獸、雷擊、雨雪等自然災害的影響。結合現場和運行經驗可初步判斷絕緣子爆裂的主要原因是母線排過長，電容器組在投退時對絕緣子產生過大的電動力所致。爆裂的瓷質絕緣子處于電容器構架與縱向線排之間，排線跨度較長，在開關分合閘過程受電動力沖擊較大，從而導致絕緣子爆裂。66kV電容器組正常運行時，外框架是帶電的，平時維護很難清潔到瓷瓶，長時間運行積累的污穢比較多，會使得絕緣強度下降，且事故發生在9月，正值進入秋季，晝夜溫差大，熱脹冷縮造成固定絕緣子應力增大，這些原因都使得該瓷質絕緣子易受外力影響，當受到開關合閘電動力沖擊時而爆裂。

5 措施和建議

首先，當電容器組附近有人員作業時，嚴禁投退電容器開關，防止發生類似電容器組支柱絕緣子爆裂的事件，以免誤傷附近的工作人員。

其次，做好絕緣子備件，盡快更換已經發現有缺陷的絕緣子，密切關注同批次產品，若發現都存在類似缺陷，建議廠家給出分析報告，并考慮將該批次絕緣子全面更換，以消除安全隱患。

最后，采用在線監測、紅外測溫等手段加大對電容器組固定絕緣子的巡視力度，及時發現絕緣子在運行中出現的問題。對絕緣子定期進行清潔，每年在污閃事故多發季節之前進行一次全面清掃，在污染嚴重的地區適當增加清掃次數。

6 結語

本文針對一起變電站66kV電容器組固定絕緣子爆裂事故，分析了導致該固定絕緣子自爆的經過和原因，為電力工作人員的安全提出了防范措施，同時為杜絕此類事故的再次發生給出了改進建議。

參考文獻

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基金項目：廣東電網有限責任公司東莞供電職工創新項目成果（項目編號：ZG-DG2015-015）。

作者簡介：吳超平（1988-），男，供職于廣東電網公司東莞供電局，碩士，研究方向：變電運行；邱曉麗（1982-），女，廣東電網公司東莞供電局高級工，電氣工程師，研究方向：變電運行。

（責任編輯：秦遜玉）