淺析綿陽供電公司瓷絕緣子掉串故障及解決措施

楊朝軍

摘要：線路絕緣子在輸電線路中承載著重要的作用，它承受的額定電壓會受到周圍環境和天氣的影響，導致出現瓷絕緣子掉串故障。文章通過對瓷絕緣子的特性介紹剖析了瓷絕緣子的爆炸掉串機理，通過近幾年故障分析總結出問題并給出相應措施。

關鍵詞：瓷絕緣子；掉串故障；解決措施；輸電線路；額定電壓 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM754 文章編號：1009-2374（2016）30-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.036

1 瓷絕緣子基本特性

1.1 瓷件的性質

盤形懸式瓷絕緣子的電瓷是由石英砂、黏土和長石等原料，經球磨、制漿、煉泥、成形、上釉而成的瓷件。具有良好的機電性能，耐磨、耐腐蝕、耐熱沖擊，且抗壓強度較好。但屬脆性材料，抗拉、抗彎強度則較差，當絕緣子承受拉伸荷載時，鐵帽和鋼腳中的絕緣瓷件只承受壓縮負荷。

1.2 熱膨脹系數不一致

瓷絕緣子各部件熱膨脹系數不同，瓷為5～6.5*

10-6·℃、水泥約為10*10-6·℃、鋼帽為11.5*10-6·℃、鋼腳為11.7*10-6·℃。溫度變化時各部件熱脹系數的差異將使瓷件受到壓應力和剪切應力，造成瓷件劣化，使瓷件本身存在的細小裂紋進一步擴展。

1.3 瓷件的吸濕性

瓷件原材料黏土本身具有吸濕性，如各原料比例不合適、燒結溫度不當會形成細小裂紋，影響瓷質的致密性，使吸濕性增大，機電強度降低。

1.4 水泥膠合劑的膨脹

水泥膠合劑主要原料為水泥，在養護終結后逐漸干燥硬化，體積縮小。但在制作過程中，若配合比或工藝問題可能形成蜂眼和孔隙，暴露在空氣中吸收水分和二氧化碳，體積再度增大，使用過程中就會吸水膨脹。

1.5 絕緣子介質疲勞損傷

絕緣子長期處在機械負荷作用下，由于內部應力發生變化，使絕緣子介質疲勞損傷。決定絕緣子損壞率水平的主要因素是絕緣子實際機械強度的安全系數。故耐張串絕緣子劣化率高于直線串近4倍。

2 瓷絕緣子爆炸掉串機理分析

據有關文獻記載（中國電力1996年第29卷第5期《劣化絕緣子的通流試驗》和江西電力2001年第25卷第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，需有三個條件：

2.1 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。

2.2 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或霧閃。

2.3 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，詳見中國電力1996年第29卷第5期《劣化絕緣子的通流試驗》。

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）和損耗期三個階段，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300MW，能承受一定的工頻電壓。

3 近年瓷絕緣子掉串故障分析

自2010年至今，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（興勝合支線、高南一線）、220kV線路4條次（赤天一線、河永二線）；直線串3條次、耐張串5條次；自貢紅星廠（2002年批次）絕緣子2條次、江西萍鄉（2002、2004年批次）絕緣子4條次、大連電瓷廠（1994年批次）2條次。具體情況如下：

第一，2010年1月3日07∶13，220kV江永西線（現河永二線）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。

第二，2010年2月3日，110kV興勝合龍支線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。

第三，2011年6月20日10∶58，110kV高南一線31#塔C相小號側絕緣子（大連）爆炸掉串，故障當天為雨天。

第四，2012年2月28日1∶11，220kV河永二線20#中相（C相）絕緣子（自貢紅星廠）爆炸掉串事故，故障當天為大霧潮濕天氣。

第五，2013年6月27日23∶25，110kV興勝合支線65#中相（B相）絕緣子（江西萍鄉）爆炸掉串事故。

從絕緣子電阻測試數據可看出，110kV高南一線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6410MW，耐壓時被擊穿，耐壓后絕緣電阻為1500MW，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B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。

4 共同特征

（1）同一條線路、同一基桿塔、同一個廠家絕緣子反復出現多次；（2）外部條件一致性：基本都是在潮濕天氣情況下發生的；（3）現象一致性：基本都是一串中多片絕緣子內部擊穿，爆炸脫落。

5 存在問題及措施

第一，從B相大號側第4片和小號側第一片試驗數據，可得知火花間隙法檢測絕緣子只能檢測出零值絕緣子，對于低值和劣質絕緣子就不能做出判斷。但低值和劣質絕緣子在一定條件下又可能造成線路故障。針對110kV高南一線、高御線，計劃停電更換檔距較大2～3基耐張塔絕緣子進行首先選取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。

第二，按照運行規程規定的絕緣子檢測周期已不能滿足實際需求（2001版運行規程規定盤型絕緣子絕緣測試周期為2年，但2010年版規定220kV及以下為10年、330kV及以上為6年），不能及時發現在檢測周期內出現的由劣質、低值演變成零值絕緣子。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。

第三，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，條件允許情況下盡可能使用玻璃絕緣子，結合以往的運行經驗，玻璃絕緣子未出現過掉串情況。

第四，進網絕緣子嚴控把控質量關口，按照“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（GB/T 1001.1-2003）”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。

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，2015，（5）.

[2] 陶元忠，包建強.輸電線路絕緣子運行技術手冊[M].北京：中國電力出版社，2003.