一起220 kV瓷絕緣子鋼帽炸裂故障分析

常 彬，吳旭濤，閆振華，李 剛，韓宏偉，周 秀

（1.寧夏電力能源科技有限公司，銀川 750002；2.國網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院，銀川 750002）

引言

盤形懸式瓷絕緣子在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，變電站、換流站構(gòu)架、輸電線路鐵塔上均大量安裝應(yīng)用。其在強電場、機械應(yīng)力以及惡劣自然環(huán)境共同作用下，極易產(chǎn)生劣化，進(jìn)而發(fā)生電擊穿，最終造成機械強度和絕緣性能喪失，導(dǎo)致絕緣子爆炸、斷串等惡性事故，故絕緣子的安全運行問題直接影響著整個系統(tǒng)的安全水平[1-4]，本文通過對故障串及并行非故障串進(jìn)行了檢測，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況分析了故障原因。

1 故障現(xiàn)場情況簡介

220 kV某線路A相故障，光纖差動保護(hù)、距離I段動作A相開關(guān)跳閘，620 ms后重合閘動作，重合成功。故障相為水平雙串耐張瓷絕緣子，處于e級污穢區(qū)，單掛點形式，絕緣子片數(shù)均為15片，其中故障串9片鋼帽炸裂，6片瓷裙完全破碎，整串絕緣子完全擊穿且燒傷嚴(yán)重，并發(fā)生吊串，地面有大量瓷片、鐵帽、鋼腳，并行非故障串在線路不平衡張力的沖擊下低壓側(cè)兩片絕緣子瓷裙破裂。

2 檢測結(jié)果分析

2.1 故障串檢查及試驗

2.1.1 外觀檢查

故障串絕緣子共計15片，其中9片鋼帽炸裂，6片瓷裙完全破碎，整串絕緣子完全擊穿且燒傷嚴(yán)重，見圖1。

圖1 故障串絕緣子外觀

2.1.2 憎水性檢查

防污閃涂料憎水性檢查按噴水分級法(HC法)進(jìn)行。憎水性分為六個等級，其中HC1級相當(dāng)于優(yōu)良的憎水性，HC6級相當(dāng)于表面完全被水膜覆蓋[5]。

故障串憎水性為HC4，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求可以繼續(xù)運行但是檢測周期縮短至3年[6]。

2.1.3 絕緣電阻測試

對6片鋼帽未炸裂試品進(jìn)行測試，測試結(jié)果分別為33.33 MΩ、1.925 MΩ、2.002 MΩ、17.921 MΩ、3.824 MΩ、7.824 MΩ，均低于300 MΩ，屬于低值絕緣子，但是鑒于故障串發(fā)生貫穿性擊穿，此結(jié)果僅供參考。

2.2 非故障串檢查及試驗

2.2.1 外觀檢查

非故障串2片瓷裙破損1半（其中一片為故障時破損），1片下瓷裙破損1/5，2片瓷裙完全破損，2片瓷裙輕微破損，大部分為更換、運輸時破損，只有1片是故障時破損。

2.2.2 憎水性檢查

非故障串防污閃涂料憎水性為HC3，按DL/T 627要求可以繼續(xù)運行，但是檢測周期縮短至3年。

2.2.3 絕緣電阻測試

整串15片試品中有3片低值絕緣子，劣化率20%，其余均大于300 MΩ，詳見表1。

表1 非故障串絕緣電阻測試結(jié)果

2.2.4 工頻交流耐壓試驗

對瓷裙完好的8片瓷絕緣子進(jìn)行工頻交流耐壓試驗，試驗結(jié)果見表2。

表2 工頻交流耐壓試驗結(jié)果

2.2.5 機械破壞負(fù)荷試驗

對非故障串8片外觀完好絕緣子進(jìn)行機械破壞負(fù)荷試驗，經(jīng)檢測全部試品機械破壞負(fù)荷均不低于100%額定機械負(fù)荷，符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定[7]，詳見表3。

表3 機械破壞負(fù)荷試驗結(jié)果

3 故障原因分析

故障時未發(fā)生雷雨，桿塔周圍無落雷，線路兩端變電站內(nèi)無操作，可以排除操作過電壓、大氣過電壓的影響，故障串只是承受正常運行電壓，相鄰并行的非故障串機械破壞負(fù)荷大于100 kN，可以間接證明故障串機械性能滿足運行要求；故障串中9片絕緣子鋼帽炸裂，并且未炸裂的6片均為低值絕緣子，考慮到故障串發(fā)生貫穿性擊穿，故其中至少有9片低、零值絕緣子，而非故障串本次試驗中檢出3片低值絕緣子,這間接證明故障串中低、零值絕緣子片數(shù)過多。

由以上分析可以看出故障串中低、零值絕緣子過多導(dǎo)致A相在運行電壓下發(fā)生整串擊穿導(dǎo)致接地故障，一次故障接地電流（17 700 A）通過絕緣子鋼帽、鋼腳時，致使鋼帽內(nèi)部有限空間急劇發(fā)熱膨脹最終導(dǎo)致炸裂，并將其內(nèi)部水泥和膠合物完全燒掉，發(fā)生掉串，重合閘動作重合成功。

4 結(jié)論及建議

（1）綜上所述認(rèn)為此次故障原因為220 kV某線路#1A相大號側(cè)瓷絕緣子串中低、零值絕緣子片數(shù)過多，在運行電壓作用下導(dǎo)致整串絕緣子擊穿，進(jìn)而發(fā)生接地故障。

（2）鑒于改批次瓷絕緣子在運行一定年限后可能會存在低、零值絕緣子集中出現(xiàn)的問題，建議對已掛網(wǎng)運行10年以上該批次盤形懸式瓷質(zhì)絕緣子加強運行狀態(tài)管控，并按照輕重緩急的原則，擇機更換。

（3）各運維單位應(yīng)制定變電站、輸電線路瓷質(zhì)絕緣子零值檢測工作計劃，嚴(yán)格按照計劃內(nèi)容開展檢測工作，重點排查運行10年以上瓷絕緣子有無漏檢現(xiàn)象，并對其安全運行負(fù)責(zé)。

（4）應(yīng)采用較為安全的方法對瓷絕緣子零值情況進(jìn)行篩查，最后在確保安全的情況下用火花間隙檢測法（短路叉）復(fù)測，如無法確保在安全的情況下開展零值帶電檢測，則應(yīng)在停電情況下逐片進(jìn)行絕緣電阻檢測。