一起330kV悬式绝缘子炸裂故障分析电

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国网甘肃省电力公司电力科学研究院的研究人员张秀斌、彭鹏、温定筠、范迪铭、王津，在年第1期《电气技术》杂志上撰文，针对一起kV悬式绝缘子炸裂故障进行了分析，通过多种检测手段进行了综合判断，还原了事故过程，确定了故障类型，找到了事故发生的原因，为检修人员下一步开展相关隐患排查提供了参考，对今后制定检修策略提供依据。悬式绝缘子在输配电系统中得到了广泛应用，在变电站、换流站、以及输电线路上，均存在大量的悬式绝缘子。在近年来超高压、特高压电网的迅速发展的大背景下，绝缘子的安全运行问题直接影响着整个系统的安全水平。本文对一起变电站悬式绝缘子炸裂故障原因进行了调查，对非事故绝缘子串进行了排查和隐患消除。1事故过程及现场检查情况某kV变电站kVII母扩建延长部分与原母线相邻第四串门型架连接处新安装悬式绝缘子串A相炸裂，如图1所示，A相母线与绝缘子挂点处有放电痕迹，刀闸C相靠II母侧刀闸瓷柱有一片瓷裙四分之一破裂，罐式断路器瓷柱有损伤痕迹。炸裂绝缘子钢帽内有放电痕迹，本相另一侧悬式绝缘子有4片绝缘子钢帽有放电痕迹。事故发生后，检修人员到达现场并在设备停电后，将事故绝缘子串拆下，对炸裂绝缘子片所在的A相第四串其他绝缘子进行了检查。以存留事故现场的第一手资料，为查找事故原因累积数据，由于运行中绝缘子串的主要电气性能是其绝缘性，检修人员首先对未炸裂绝缘子进行了绝缘电阻测试。图1炸裂绝缘子钢帽及瓷片经现场对未炸裂的A相第四串绝缘子进行逐片绝缘电阻检测，根据DL/T—《架空输电线路运行规程》规定，运行中的瓷质绝缘子绝缘电阻不得小于兆欧，测得低、零值绝缘子17片，合格6片，经外观检查，有沿面放电痕迹绝缘子5片，绝缘子绝缘电阻检测记录见表1。表1未炸裂绝缘子绝缘电阻绝缘电阻检测结果显示，该kV绝缘子串的23片绝缘子片中，绝缘电阻符合规程中对运行条件要求的仅3片，大部分绝缘子片存在绝缘劣化现象，表现形式为低值或零值。初步判断，事故的起因可能是部分绝缘子存在低、零值现象，绝缘劣化导致无法承受正常运行电压，从而逐步演变成为事故。由于为炸裂绝缘子虽然未炸裂，但由于已经受到炸裂绝缘子的波及，其绝缘情况在事故前后已经发生较大变化。因此，其绝缘电阻检测结果只能够提供事故原因追查的方向性的参考作用，根据其事故后存在绝缘劣化情况并不能够判断其事故前的绝缘情况。且绝缘子炸裂的原因无法排除机械强度不足的因素的影响。基于上述原因，技术人员分两个步骤对该事故进行了追踪，一方面将未炸裂绝缘子运回试验室进行进一步的拉力试验分析和模拟运行条件试验，另一方面，赴绝缘子生产厂家追溯该批次绝缘子的出厂记录，以期在综合两方面资料的基础上综合分析和还原绝缘子事故前的状态。2送检绝缘子试验检查分析技术人员在高压试验室对运回的事故串及其他串绝缘子进行了试验和相关检测。2.1外观检查、绝缘电阻测试将该变电站的事故串以及非事故串共片绝缘子在试验室进行了外观检查、绝缘电阻测试，结果如下：通过外观检查，发现部分绝缘子外观完整，表面RTV涂料有少量磨损，应为运输中造成，但未伤及瓷釉。同时，部分绝缘子损坏严重，表面RTV涂料均有不同程度磨损，其中片绝缘子中破损绝缘子7片，严重破损2片。通过对所有绝缘子进行绝缘电阻测试发现片绝缘子中非零值绝缘子片，低值绝缘子6片，零值绝缘子片，低值、零值绝缘子占绝缘子总数的78.8%。对绝缘子做绝缘电阻试验，试验结果如表2所示。表2绝缘子绝缘电阻测试数据试验结果显示，事故后未炸裂绝缘子存在大量低、零值现象，与现场绝缘电阻测试结果相吻合并互相印证，可以更进一步支持事故起因在于部分绝缘子上存在低、零值现象，但由于同样为事故后绝缘状况检测，无法排除其他因素影响。2.2拉力试验为了对事故绝缘子的机械强度进行检验，试验人员在在送检的绝缘子中，抽取两串绝缘子串逐片绝缘子进行了拉力试验，两串绝缘子串共46片绝缘子均通过试验。由于事故后绝缘子串全部通过了拉力测试，基于此试验结论，可以排除绝缘子片机械强度不够导致事故发生的可能性。3产品制造环节追溯现场和试验室的对未炸裂绝缘子片绝缘电阻的检测无法排除事故本身的影响，而拉力试验排除了机械强度因素的影响，为了进一步排查事故原因，并且为运行中绝缘子同类事故预防排查工作提供参考，技术人员赴生产厂家开展实地调研，重点对爆裂XWP-悬式绝缘子的原材料来源、工艺制造水平及检验检测能力等相关原始资料进行质量追溯并收集。3.1原材料检测追溯对本批次瓷绝缘件的原材料资料进行质量追溯，本批次产品泥料主要是由清远泥、东堡泥、姜冲泥、钾长石、福建泥、矾土等构成；钢脚由自贡市顺达电力附件制造厂生产Q型，共计进货量个；钢帽由山东凯力电力金具有限公司生产Q型，共计个。水泥胶合剂采用强度等级52.5普通硅酸盐水泥。详细核对了原材料进厂验收（理化试验报告）质量跟踪记录文件，证明原材料质量过程符合质量控制要求。3.2瓷件生产制造过程追溯通过现场实地调研考察，对泥料成型及烧成后的工艺控制进行收资。包括精泥水分测试表一份，成型湿坯尺寸规格检验记录表一份，干坯水分测试表一份，出窑报告表一份，成瓷检验窑次报告综合表一份。3.3试验能力审查对悬式绝缘子相关试验及能力证明资料进行审查，包括产品抽查试验记录一份，出厂产品试验报告一份，XWP-高压线路耐污盘形悬式瓷绝缘子定型试验（型式试验）检验报告一份。根据相关试验报告审查结果，符合国家相关绝缘子试验标准。3.4同批次产品去向追溯根据现场考察、厂家出窑报告表及成瓷检验窑次报告综合表，该批产品于年12月7日进窑（窑号3，窑次2），总进窑量只；年12月10日出窑，总出窑量只。同批次出窑产品量包括：XWP-型号只；XP-70型号只；XWP-70型号只。具体情况如下：1）XWP-型号，进窑量只，共计7.97吨。出窑量只，共计7.32吨，产品合格率为92%，废品量共计84只。包括原料阶段废品量7只，其中铁质2只，杂质5只；成形阶段废品量32只，其中圈子裂12只，缩釉5只，主体裂15只；烧成阶段废品量45只，其中装坯破31只，有烟油9只，釉泡5只；保留废品15只。XWP-型号产品供给甘肃省电力公司只。剩余38只中，用于工频火花试验16只击穿破坏、11只磕碰、7只用于出厂试验、4只留厂不详。2）XP-70型号，进窑量只，共计2.36吨。出窑量只，共计2.27吨，产品合格率96%，废品共计25只，包括原料废品损失1只，成形废品损失5只，烧成废品损失19只，保留废品3只。XP-70型号产品于年2月28日全数供给贵州某供电公司。3）XWP-70型号，进窑量只，共计2.02吨，出窑量只，共计1.91吨，产品合格率94%，废品共计20只，包括原料废品损失1只，成形废品损失3只，烧成废品损失16只，保留废品7只。XWP-70型号产品于年3月7日全数由个人购买。产品制造环节和同批次产品去向追溯结果提供了同批次产品的流向，为今后对其他任然处于运行中的该批次其他绝缘子开展有针对性的排查工作提供了参考资料。运维检修管理部分随后也安排了针对提供给本单位的相同批次绝缘子的排查工作，并针对存在问题的同批次产品安排了更换计划。4返厂解体检查为了确切认定事故原因，对事故中炸裂绝缘子片和部分未炸裂绝缘子片返厂进行专业化检验。年10月20至24日，在制造厂家对返厂XWP1-型6片悬式瓷绝缘子（3片为零值绝缘子，2片为低值绝缘子，1片为合格绝缘子）进行相关试验及解体检查，检查情况具体如下：对返厂零值绝缘子（试品编号3#）、低值绝缘子（试品编号5#）及厂内随机抽样产品（试品编号9#）进行孔隙性试验，试验压力为20MPa，时长为9小时。试验结果显示3#瓷片断面有品红渗透现象,如图2所示。图2瓷片断面有品红渗透现象对返厂低、零值绝缘子进行解体检查，发现钢帽与瓷件头部水泥胶合剂层有明显的气孔及孔隙，绝缘子在制造生产过程中，胶装工艺质量控制存在漏洞,如图3、图4所示。图3零值绝缘子泥胶合剂层有气孔及孔隙图4低值绝缘子泥胶合剂层有气孔及孔隙对返厂零值绝缘子（试品编号3#）及厂内随机抽样产品（试品编号9#）进行理化分析试验。化验结果表明零值绝缘子（试品编号3#）及厂内随机抽样产品（试品编号9#）部分材料存在偏差，其中SiO2与AL2O3的偏差均超过2.5%。对此次返厂的非事故非零值悬式绝缘子进行工频耐压，试验时电压升至60kV被击穿，未达到标准规定（80kV，1min）工频耐压要求。图5合格绝缘子工频耐压击穿为了进一步了解生产厂家悬式绝缘子质量状况，对生产厂家XWP-型瓷质悬式绝缘子现场随机抽取3片合格样品进行所有出厂试验，试验结果满足相关规程要求。返厂检查显示，故障绝缘子有品红渗透现象，其钢帽与瓷件头部水泥胶和剂层有明显气孔及孔隙，其装配过程中的胶装工艺可能存在漏洞。且返厂非事故绝缘子串的部分材料存在偏差，对其工频耐压试验存在击穿现象。4结论通过对悬式绝缘子的原材料来源、工艺制造质量追溯及检验检测能力、返厂故障绝缘子解体等多项检查，造成该千伏变电站XWP1-悬式瓷质绝缘子炸裂故障的原因是：该批次产品在生产制造方面过程中，部分原料配比有偏差，钢帽与瓷件头部胶装工艺质量控制不严，存在水泥胶合剂层有明显的气孔及孔隙，绝缘子瓷件在焙烧控制过程中，氧化还原时间不足，造成烧成后部分产品瓷质密度不够，产生极其微小吸湿性的孔隙，从而导致瓷绝缘子瓷件吸湿性劣化。在挂网运行过程中，随着时间的推移，雨水及雾气中微小水分子，渗入到这些孔隙中，造成了产品绝缘性能降低，最终导致绝缘子劣化产生低、零值。在高电压下，泄漏电流增大，发展成大电流通过绝缘内部，使得钢帽内温度急剧升高，大量的热量产生高温引起绝缘子炸裂，脱落掉串。

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