500kV懸式瓷絕緣子絕緣降低原因分析及克服措施

金文建 呂兆俊

摘?要：漕涇電廠500kV系統XWP2型懸式瓷絕緣子，通過人工巡檢、定時跟蹤和無人機輔助巡視等手段，檢測到絕緣瓷瓶發生表面局部燒灼傷、釉彩失色和內碗結垢等一系列異常;甚至部分鋼腳出現發熱變色、金具燒傷等嚴重現象。對設備停電檢修與維護、人工清掃和清洗處理后，絕緣數值仍然偏低。電氣設備絕緣性能下降，對電網的安全運行會帶來威脅。本文簡要介紹絕緣子整體性能降低的原因，并結合現場實際情況提出克服措施。

關鍵詞：懸式絕緣子;絕緣降低;克服措施

1 概述

XWP2盤型耐污型懸式瓷絕緣子（以下簡稱瓷絕緣子），是一種將架空輸電線路導線絕緣地固定和懸掛在桿塔上的特殊的絕緣控件，其作用是懸掛導線并使導線與桿塔、大地間保持絕緣。漕涇電廠500kV線路上運行的XWP2-160瓷絕緣子串，長處于上海電力系統污穢區域E級氣候環境，運行至今10年多，在內力和外力的長期作用下，且地理位置位處杭州灣易受臺風侵襲之地。2019年10月，在2號機組C級檢修中，結合危險有害因素分析、預評估情況，重點排查2號主變500kV瓷絕緣子隱患點，瓷絕緣子（主變側、GIS套管側）經歷絕緣測量、多次清揩，再復測，95%以上絕緣片絕緣電阻均在《電力設備預防性試驗規程》（DL/T596-1996）要求標準500兆歐以下;單串（每串40片）總絕緣值10000兆歐以下，其中GIS套管側B相、C相左聯整串，甚至是5000兆歐，單片50兆歐普及面較廣。舉一反三，10月24日，01號高備變停電檢修，架空線絕緣子例行維護的試驗結果與2號主變基本一致，瓷絕緣子（變壓器側、GIS套管側）在絕緣電阻測量及多次清揩和復測后90%以上不合格。通過二次緊急搶修更換項目施工，2號主變、01號高備變500kV懸式絕緣子全部更換完畢，雙聯絕緣子全達50000兆歐以上;60kV交流耐壓10%抽樣試驗，全合格，符合《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》（GB50150-2016）要求。

2 現場嘗試及外觀檢查

2.1 現場嘗試

（1）10月22日，在環境濕度60%，氣溫26℃，利用SJC-6數顯絕緣子測試儀對懸掛的瓷絕緣子進行了絕緣測試，單片最低R<9兆歐;另一片酒精擦拭后R>500兆歐，5分鐘后R=360兆歐，均不合格。

（2）10月24日，在01號高備變停役當日即進行GIS側懸式絕緣子絕緣數值測量，以干布、氣泵氣吹瓷瓶鋼腳的方式進行清掃，絕緣子仍無法達到合格標準;并且觀察到瓷瓶內碗處積油污，上述清揩也無法根除油膩污垢，只能百潔布清揩干凈;再測試絕緣值可大于500兆歐。

（3）10月25日，將1串30片絕緣子用高壓水槍反復沖洗，第二天下午復測絕緣子，18片合格（其中5片正好為500兆歐），12片不合格，合格率60%。

（4）10月27日，將拆卸下01號高備變本體側絕緣子串測量總長度時，發現總長度（單片結構高度公稱值：155mm左右，共40片）一般在620cm變化到640cm以上，A相瓷串（最東側）652cm，明顯有拉伸變長現象。

（5）交流耐壓試驗是判斷絕緣子抗電強度直接的方法。10月28日18：30將拆卸三單元舊絕緣子作被試品，進行交流耐壓試驗，試驗電壓至10kV，鐵帽與瓷面結合面有激烈放電現象，試驗電壓至30kV-40kV時，瓷串間沿面放電、拉弧現象更為明顯。

2.2 外觀檢查

（1）絕緣子瓷裙內碗處積油污嚴重（圖1編號1所示）。

（2）鋼腳附近的水泥膠合劑失效、脫落（圖1編號2所示）。

（3）絕緣子內碗部結垢嚴重（圖1編號3所示）。

（4）絕緣子鋼腳熱鍍鋅層腐蝕、皺皮（圖2編號4所示）。

（5）懸垂絕緣子瓷面燒傷（圖2編號5所示）。

（6）絕緣子內碗深處放電，鋼腳發熱、變色（圖2編號6所示）。

（7）絕緣子鐵帽放電灼傷（圖3編號7所示）。

（8）絕緣子鋼腳發生“腳延伸”（圖3編號8所示）。

（9）金具連板電弧燒傷（圖3編號9所示）。

3 原因分析

雙傘耐污型盤型懸式瓷絕緣子，理論運行周期30年。對漕涇電廠500kV懸式絕緣子運行至今十年多，短周期運行演變，其絕緣數值降低劇變主要原因，分析如下。

（1）瓷絕緣子采用內膠裝結構，膠裝粘合劑和鋼腳、鐵帽以及瓷質傘群的熱膨脹系數各不相同，在長期晝夜不同溫差的環境下瓷質傘群將受到壓應力和剪切應力。

（2）絕緣子頭部結構決定本身機電強度，作用到絕緣子上的機械負荷由鋼腳、鐵帽、瓷瓶頭部以及鋼腳和鐵帽附近的水泥膠合劑所承受，這些承受機械負荷的組成部分構成一彈性系統，因此絕緣子的機械強度取決于各組成部分的形狀、尺寸、彈性以及其機械性能。

（3）瓷絕緣子在500kV超高壓作用下，對以往電廠和附近化工區排放的石膏雨及其他污染物有一定吸附作用，單靠人員每年上架空線一次無法做到徹底清潔，尤其XWP2盤型耐污型瓷絕緣子下表面結垢明顯，無法進行清揩，導致瓷釉化學穩定性下降;受污穢而放電，瓷面灼傷、鋼腳承受高溫發熱、變色，瓷面和熱鍍鋅鋼材性能發生“質”變化。

4 克服措施

（1）對雙聯絕緣子串進行清揩后總長度參數數據化建立，觀察絕緣子在受額定拉伸負荷時，各部位的位移和應力情況，論證瓷絕緣子膠合部分和瓷件部分受壓的特性，并通過分析判定絕緣子鋼腳變形或瓷件的破裂。

（2）加強巡視檢查，如果發現絕緣子閃絡、臟污、破裂、燒傷、鐵帽及鋼腳發熱、損壞，連接金具是否損壞、變形、接線端子處是否發熱等，要及時組織停電清掃或沖洗，甚至更換。

（3）自然惡劣天氣、電網系統發生短路故障、天氣暴冷暴熱、受到臺風等破壞時要加強巡視檢查。

（4）根據污穢等級區域分布，采取不同地域相應預防解決方法，延長絕緣子使用壽命，保證發變輸送電。

（5）推廣應用絕緣子模態分析，建立絕緣子的三維模型，對絕緣子進行模態分析，提取結構的前階模態固有頻率和振型，分析絕緣子的振動特性，從而為后續的動力研究以及故障的診斷提供依據。

（6）瓷絕緣子表面污穢物的等值鹽密，每年定期執行一次。鹽密度測試樣本瓷瓶，1∶1質量、安裝方式參照，檢查其機械強度及觀察鋼腳、膠合體變化。在天氣晴朗且大氣濕度小于80%的條件下、避開清晨與傍晚時間，定期測量絕緣電阻;交流耐壓下觀察火花放電和聲音。

（7）加強紅外測溫及紫外測溫手段巡檢手段，通過溫度場的分布監測判斷絕緣子是否有潛在隱患，及時對耐張串進行更換。

5 結論

瓷絕緣子在超高壓下，瓷釉化學穩定性、內碗積油污放電、鐵帽灌裝水泥膨脹和機械過載劣化等，都是導致絕緣子絕緣數值下降主要原因。瓷絕緣子性能取決于其絕緣本身，結合不同天氣、不同地理環境建立完善的巡視檢查和定期維護保養制度，及時檢查出運行中存在的不良絕緣子，排除隱患，對于杜絕該類缺陷是可能的并且是有效的。

參考文獻：

[1]中華人民共和國機械行業標準，盤形絕緣子鋼腳，JB/T9677-1999.

[2]王政源.淺談瓷絕緣子的老化與檢測[J].廣東電力，1997（2）.

[3]廖福才.輸變電設施的電磁污染與防護措施[J].中國化工貿易，2019：175-176.

作者簡介：金文建（1970—?），男，漢族，上海人，專科，助理工程師/技師，主要從事電力系統發變配電電氣設備檢修及隱患缺陷排查工作;呂兆俊（1972—?），男，漢族，上海人，專科，工程師/技師，主要從事電力系統電氣、繼電保護專業的技術管理及實踐工作。