330kV輸電線路復合絕緣子斷裂墜線分析探討*

郭 陸，張時鈞，張廣東，劉 康，高立超，王 津，包艷艷，吳玉碩

(國網甘肅省電力公司電力科學研究院，甘肅 蘭州 730070)

0 引 言

目前，復合絕緣子在輸電線路中的應用越來越普及，與傳統的絕緣子相比，復合絕緣子具有重量輕、強度高、不需測零值。耐污性能好，不需要頻繁清掃，易于運輸和安裝等優點。然而任何事物都有兩面性，隨著復合絕緣子使用量的劇增，其閃絡和損壞的事故日益增多，在復合絕緣子專項檢測過程中也發現了一些問題，筆者表現為芯棒不耐酸、絕緣護套材料在運行中密封及絕緣失效的問題。筆者通過一起線路絕緣子故障通過試驗分析發現非耐酸型芯棒在絕緣護套密封失效的情況下，隨著絕緣子使用年限的增長，護套會老化，長期運行過程中的受到各種應力作用導致芯棒腐蝕造成機械性能下降，最終導致芯棒斷裂。對已發現非耐酸型芯棒的絕緣子在網運行若處于較濕潤的地區，應及早全部更換；若處于干旱地區，應視電壓等級、降水量情況縮短使用年限。同時應加強對這些運行線路復合絕緣子的紅外測溫、密封性、機械強度檢測力度，以便及時發現有缺陷運行絕緣子。

1 事故情況

2021年6月23日，330 kV輸電線路某某Ⅰ線跳閘，重合閘動作不成功。經巡視發現145號中(A)相合成絕緣子芯棒斷裂，導線掉下后懸掛在塔窗上。運維單位于當天完成故障絕緣子更換工作，并于7月進行了搶修換線工作，將更換下的復合絕緣子送至檢測機構開展質量分析。

據悉，該330 kV輸電線路所在地區屬北溫帶大陸性氣候，年降雨量639 mm，且集中在農歷七八月間，平均年日照2457 h，無霜期133天，年均氣溫5 ℃。2010年06月投運，之前未發生過類似事故。

2 試驗檢測情況

對故障斷裂絕緣子和同線路更換下來的絕緣子分別進行試驗，以相互印證，確定事故原因。

2.1 事故絕緣子檢測

通過檢測分析發現：故障絕緣子斷口斷面有明顯腐蝕痕跡，超過50%斷面齊整，符合芯棒脆斷的特點。同時，斷口附近導線側向上第一片傘裙根部有裂隙，裂隙一側積污明顯，如圖1、2所示。

圖1 下端斷口斷面及護套縫隙 圖2 最下端傘裙下表面根部裂紋

剝離護套對芯棒進行外觀檢查：故障絕緣子斷口至上段110 mm處表面有明顯腐蝕痕跡，均在有裂紋部位的一側。如圖3所示。

圖3 故障絕緣子絕緣護套剝離后芯棒狀態

對斷裂破口附近污垢進行溶解化學檢測，發現硝酸根離子及硫酸根離子，證明絕緣子絕緣護套破損的地方存在酸性環境。

2.2 同線路送檢絕緣子檢測情況

設備運維單位將該線路更換下的同批次絕緣子共21支送檢，分7組并對其進行編號，開展十多個項目試驗，其中質量分析檢測不合格項目如下。

2.2.1 外觀檢查

編號4-2的絕緣子出現與事故絕緣子相同的典型高壓側傘套根部積污及裂隙。

剖開污垢堆積及存在裂隙的部分絕緣護套，可見絕緣護套已完全粉化變硬，其包覆的芯棒已被侵蝕變色，如圖4所示。

圖4 外觀檢查

2.2.2 沖擊耐受電壓試驗

編號1-1的絕緣子發生擊穿。擊穿側芯棒受腐蝕變色，滲透試驗顯示高壓測第一傘裙根部絕緣傘套密封已失效，如圖5所示。

圖5 沖擊耐受試驗后

2.2.3 芯棒應力腐蝕試驗

所有7支應力腐蝕試驗絕緣子均不合格。證明該批次絕緣子芯棒均為非耐酸型芯棒，如所圖6所示。

圖6 應力腐蝕試驗后芯棒狀態

3 故障原因分析

(1) 故障絕緣子存在原生缺陷，運行過程中在導線端第一片傘裙根部形成裂紋，水汽由此裂紋進入護套與芯棒的間隙，在高場強作用下，水汽、空氣、粘接劑發生化學反應，生成酸性物質，對芯棒產生腐蝕。同時，該批次絕緣子芯棒為非耐酸型芯棒，且耐酸性能極差，在長期運行中，芯棒的玻璃纖維和環氧樹脂不斷遭受侵蝕，芯棒承載能力不斷下降，在其無法承受荷載的時候發生斷裂。

(2) 該批絕緣子所有芯棒均為非耐酸芯棒。非耐酸型芯棒在絕緣護套密封失效的情況下，將發生芯棒腐蝕并導致機械性能持續下降，發展到一定階段最終導致芯棒斷裂。

(3) 在送檢21支絕緣子中，出現1支絕緣子與事故絕緣子相同的外觀積污、傘套破損，芯棒腐蝕變色；另外1支絕緣子傘套密封、絕緣失效，芯棒遭受腐蝕。證明該線路復合絕緣子絕緣傘套材在運行條件下不能有效保證密封、絕緣性能。

(4) 該批次絕緣子同時存在芯棒不耐酸，以及絕緣護套材料在運行中密封、絕緣失效的問題。同時該線路所處地域屬半濕潤地區，絕緣破損的芯棒更容易受潮腐蝕，破壞芯棒機械性能，存在重大安全隱患。

4 結 論

(1) 做好掛網運行復合絕緣子抽檢工作復合絕緣子大規模的使用已有30余年的時間，在此期間，復合絕緣子的材料、工藝水平也在不斷提高。其中耐酸芯棒技術也是在一次次事故的背景下引進并推廣應用的。在數量龐大的在運復合絕緣子中，存在材料、技術已淘汰的產品，以及老化、劣化，質量狀態已不合格的產品，這些都是電網安全運行的隱患。所以，必須加強在運掛網復合絕緣子的試驗檢測工作，及時發現事故隱患，防患于未然，這是防止此類事故發生，確保電網安全的重要手段。

(2) 加強新入網復合絕緣子抽檢工作，將輸電線路復合絕緣子應力腐蝕等試驗列入必做項目。耐酸型芯棒可有效抵御酸性環境侵蝕，保持芯棒機械性能，也是國網要求推廣應用的產品。但一些廠家為節約成本，仍然使用普通芯棒。由于種種原因，輸電線路復合絕緣子的應力腐蝕試驗等一些試驗項目在一定時期內并未作為強制抽檢項目，導致一些不合格絕緣子投入運行，為線路的安全運行帶來隱患。所以要從源頭上杜絕產品質量引起的事故，必須進一步做好抽檢工作。

(3) 本次事故的發生是幾個因素同時作用的結果：①絕緣子芯棒為非耐酸型；②絕緣子護套發生了密封失效；③當地的年降雨量屬于半濕潤區，潮氣侵入芯棒的時間和強度較高，導致該批次絕緣子在掛網10年之后就發生脆斷事故。