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发布时间：2023-10-02 02:38:31 来源：文档文库
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江苏电机工程 第３０卷第２期 ２５ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ５００ ｋＶ进口合成绝缘子芯棒脆断原因分析及对策 刘洋 ，刘贞瑶 ，周志成’，魏旭 ，李鸿泽 ，范晓东 （１．江苏省电力试验研究院有限公司，江苏南京２１１１０３；２．江苏省电力公司，江苏南京２１００２４； ３．苏州供电公司．江苏苏州２１５０００） 摘 要：通过对一起合成绝缘子芯棒脆断事故的分析以及同批次运行的５００ ｋｖ进口合成绝缘子的抽样试验．分析了 合成绝缘子芯棒脆断的原因，发现该绝缘子芯棒脆断主要是由于端部密封不良及界面结构设计不合理．造成酸蚀并最 终导致芯棒机械性能下降而发生脆断，同时．对该类运行中合成绝缘子的使用提出了相应的对策．以保证电网的安全 可靠运行。 关键词：合成绝缘子：脆断；芯棒：硅橡胶 中图分类号：ＴＭ２１６ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—０６６５（２０１ １）０２—００２５—０３ 合成绝缘子以其重量轻、机械强度高、憎水性 强、耐污闪性能好、不测零值和少维护等优点，受到 用户普遍认可和好评．发展十分迅猛 江苏电网使 国赫斯特公司产品．２００１年３月投运．运行时问９ 年 合成绝缘子断裂发生在１７号杆塔Ａ相靠近导 线侧高压端处．距离金具约３０ ｃｍ 事故地段距离蓝 天热电厂约２．９１ ｋｍ．距离吴淞江１．４９ ｋｍ．属于Ｄｌ 用合成绝缘子较早．目前１ １０￣５００ ｋＶ交直流线路 上运行的合成绝缘子已超过２６．５万支 合成绝缘子 级污秽区 ２００７年５月对该线路绝缘子进行了单串 改为双串挂点．因此断串事故未造成导线落地重大 分内外绝缘两部分．外绝缘主要靠硅橡胶伞裙护 套，内绝缘主要依靠芯棒，芯棒同时也是合成绝缘 子机械负荷的承载部件．内外绝缘主要通过密封胶 事故。现场照片见图１ 为了防止运行合成绝缘子再 次发生芯棒脆断事故．对同批次运行的绝缘子进行 红外普测．巡线发现５００ ｋＶ ５２７８石山线３８号杆塔 进行绝缘密封．目前合成绝缘子端部连接和密封技 术已经经历了三代产品．１９９１～１９９７年第一代合成 Ｂ相北侧的合成绝缘子芯棒异常发热．发热点集中 在高压侧距离金具约３０ ｃｍ处．发热点温度为２６．０２ ℃（对比温度为ｌ７．８９℃） 该绝缘子亦为德国赫斯 特公司产品．２００１年３月投运．运行时间９年 该故 障点距离断串绝缘子运行线路７．４８ ｋｍ．也属于Ｄｌ 级污秽区．如图２所示 绝缘子采用真空灌胶内楔Ｔ艺．１９９６￣１９９９年第二 代合成绝缘子采用挤包穿伞内楔工艺．２０００年至今 第三代合成绝缘子采用挤包穿伞或整体注射压接 工艺 随着合成绝缘子运行时间的增加．早期合成 绝缘子在压接 艺和端部密封的不成熟导致了多 起芯棒脆断事故．其中２００４年浙江５００ ｋＶ线路发 生３起．２００２－￣２００３年广东５００ ｋＶ线路发生２起． ２００６￣２００７年河南２２０ ｋＶ线路发生２起．２００９年 福建电网发生数起 芯棒脆断已成为当前合成绝缘 子所发生的最严重的事故．据不完全统计．国内发 生的合成绝缘子脆断故障已超过２０起 ］．产品涉 及国外和国内的多个厂家．造成导线掉落等电网恶 性事故．给电网安全带来巨大威胁。本文对江苏电 网５００ ｋＶ合成绝缘子芯棒脆断事故进行总结分析， 并提出相应的防范措施 一■ 图１合成绝缘子芯棒 脆断现场图片 图２合成绝缘子 红外异常发热 ２试验分析 ２．１外观检查 １合成绝缘子事故概况 ５００ ｋＶ ５６４９玉车线起始于玉山变电站．止于车 坊变电站。线路全长１６．１９ｋｍ，２０１０年６月１３日上 午７：４９巡线人员发现１７号Ａ相（下相大号侧）合 成绝缘子断裂．断串绝缘子型号为９９Ｋ６６９７／Ａ．为德 收稿日期：２０１０—１２—０２：修回日期：２０１１—０１一Ｏ３ 如图３所示．断串合成绝缘子伞裙无破损．表面 覆盖一层致密污秽．伞裙较硬．靠近高压侧护套有一 处开裂．裂纹约５ ｃｍ，高压侧护套有多处蚀损点。端 部金具与 芷＝棒连接的密封处发现有裂缝．局部地区 密封胶脱落．界面密封处为凹槽结构．堆积了较多的 污秽物 芯棒护套约３ ｍｍ厚．芯棒呈不规则拉丝断 裂状．芯棒端口部位与棒轴成９０。垂 苴．断裂表面
２６ 江 苏 电 机 工程 光滑平整。 ２．３机械试验 异常发热的合成绝缘子与断串绝缘子外观特征 相似，伞裙无破损，表面污秽致密，伞裙较硬，高压护 套侧多处蚀损点。端部金具锈蚀，金具与芯棒护套 联接处出现密封胶脱落现象，如图４所示。 （ａ）照片１ （ｂ）照片２ 图４异常发热合成绝缘子外观照片 ２＿２－憎水性试验 采用喷水分级法对两支合成绝缘子进行憎水性 测试，分别按高 侧、中部、低压侧３个部分进行试 验 试验结果发现．断串绝缘子高压侧憎水性为 ＨＣ３，中部为ＨＣ４，低压侧为ＨＣ４。异常发热绝缘子 高压侧憎水性为ＨＣ３，中部ＨＣ４．低压侧为ＨＣ３．见 图５，６。按照ＤＬ／Ｔ ８６４—２００４ｌ５ 标准判定准则要求， 两支合成绝缘子憎水性良好，满足继续运行要求 ■■● （ａ）高压侧ＨＣ３ （ｂ）中部ＨＣ４ （ｃ）低压侧ＨＣ４ 图５断串绝缘子憎水性 一■曩 （ａ）高压侧ＨＣ３ （ｂ）中部ＨＣ４ （Ｃ）低压侧ＨＣ３ 图６异常发热绝缘子憎水性 按照标准要求．对５２７８石山线发热绝缘子先进 行５０％额定机械负荷耐受试验，再进行水煮试验和 陡波冲击电压试验。试验要求合成绝缘子应在５０％ 额定机械负荷下耐受１ ｍｉｎ而不损坏、不位移。 该合成绝缘子额定负荷为１８０ ｋＮ，将合成绝缘 子固定在拉力试验机上，当施加９０．４ ｋＮ拉力时，合 成绝缘子发生断裂 绝缘子未通过５０％额定机械负 荷耐受试验 断裂后的芯棒颜色变为黄褐色．断口处 的玻璃纤维均已酥脆．属脆性断裂并伴有拉丝现象． 断裂部位与异常发热点位置吻合 根据ＤＬ／Ｔ８６４判 定准则．该类绝缘子应退出运行 ３故障原因分析 合成绝缘子憎水性良好．排除了绝缘子表面劣 化造成的绝缘性能下降引起断串的可能 从外观可 以看ｍ．硅橡胶护套厚度较薄约３ ｍｍ，芯棒护套与 金属界面处为凹槽结构．容易积水和污秽．设计不合 理．密封胶工艺较差 ５６４９玉车线合成绝缘子断串 事故是由芯棒脆断引起．主要原因是长期运行后芯 棒护套与金具界面部位密封胶出现脱落．由于高压 端电场强度高．电晕放电使得空气发生电离生成氮 氧化物ＮＯ ，在水和潮气的环境下发生反应生成弱 硝酸，渗入芯棒后加剧了芯棒的腐蚀，另外．Ｔ业的 发展使得环境污染下酸雨尤为普遍．酸雨通过端部 密封部分直接与芯棒接触，在芯棒护套处长期烧蚀． 由于绝缘子护套厚度薄．伞裙耐漏电起痕性能较差． 导致护套逐渐烧穿．芯棒酸蚀后拉伸强度严重下降． 芯棒脆化后强度一旦低于运行所承受的载荷时即发 生断裂 合成绝缘子异常发热的原因与断串合成绝 缘子相同．也是密封不良导致芯棒长期渗水或酸性 物质．芯棒异常发热是脆断发生的早期症状．一旦继 续运行将存在断串的安全隐患 ４结束语 （１）芯棒脆断是合成绝缘子护套与金具界面密 封胶在运行中ｍ现破损，脏污水长期人侵至芯棒．导 致局部放电和酸蚀．芯棒强度下降至无法承受运行 所受拉力时即被拉断 （２）芯棒脆断是一个长期积累的结果，芯棒发热 是发生脆断的早期症状．且发热点通常集中在绝缘 子高压端 合成绝缘子经过了几代产品的发展．在界面密 封、压接方式、材料配方方面取得长足的进步，逐渐 成熟．早期的国内外合成绝缘子在材料和Ｔ艺技术 落后，是目前线路运行需要重点关注的对象 通过
刘洋等：５００ｋＶ进口合成绝缘子芯棒脆断原因分析及时策 的原因分析［Ｊ］．绝缘材料，２００９，４２（５）：７１—７６． ２７ ５００ ｋＶ合成绝缘子断串及发热缺陷的事故分析．给 出以下几点建议： ［２］钱之银，包建强．进口合成绝缘子断裂原因分析［．门．高电压 技术，２００３，３０（５）：３－４． ［３］张呜，陈勉．５００ ｋＶ罗北甲线合成绝缘子芯棒脆断原因 （１）尽早用新一代合成绝缘子更换已运行多年 的早期合成绝缘子．消除输电线路隐患．保证电网安 全可靠运行 （２）早期国外合成绝缘子护套厚度较薄．密封胶 多采用室温硫化硅橡胶材料．密封性能差．存在安全 分析［Ｊ］．电网技术，２００３，２７（１２１：５１—５３． ［４］张畅生．王晓刚．黄立虹．５００ ｋＶ惠汕线合成绝缘子芯棒脆 断事故分析［Ｊ］．电网技术，２００２，２６（６）：７１—７３． ［５］ＤＬ／Ｔ ８６４ ２００４．标称电压高于１ ０００ Ｖ交流架空线路１ｆ＿｝ｊ复 合绝缘子使用导则［Ｓ］．北京：中回电力 版社．２００４． 隐患，建议加强对该类合成绝缘子的抽检试验 （３）建议线路维护部门加强对２０００年前生产的 合成绝缘子开展红外检测．及时发现各类隐性缺陷 参考文献： ［１］包建强．余长水．周立波．等．进Ｅ１ ５００ ｋＶ复合绝缘子断裂 作者简介： 刘洋（１９８２一），男，江两景德镇人，工程师，从事输电线路及电 气外绝缘相关工作。 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｃｏｒｅ Ｂｒｉｔｔｌｅ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｉｍｐｏｒｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｏｎ ５００ ｋＶ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ Ｌ１Ｕ Ｙａｎｇ ，ＬＩＵ Ｚｈｅｎ—ｙａｏ ，ＺＨＯＵ Ｚｈｉ—ｃｈｅｎｇ ，ＷＥＩ Ｘｕ ，ＬＩ Ｈｏｎｇ—ｚｅ２，ＦＡＮ Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１ ｌ １０３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １ ００２４，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｕｚｈｏｕ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｕｚｈｏｕ ２ １ ５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ￣ａｔｕｒｅ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｃｏｒｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ａｃｃｉｄｅｎｔ ａｎｄ 