220kV变电站组合电器盆式绝缘子漏气原因分析

刘东亮，李 良，何瑞东，李晓峰，罗衍岭

(1.国网河北省电力公司沧州供电分公司，河北 沧州 061000;2.国网河北省电力公司，石家庄 050021;3.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

2014年2月8日，在对某220 kV 变电站进行巡视时，发现220 kV 组合电器某间隔W 相母线隔离开关气室及母线气室压力偏低，通过手持式SF6检漏仪、激光检漏仪和肥皂水检漏3 种方法最终确定漏气部位，漏点位于母线隔离开关与母线之间隔离盆式绝缘子处，且盆式绝缘子两侧均有漏气现象。缺陷设备为ZF9A-252 型组合电器，2012年8月出厂，扩建时现场随母线整体对接，并于当年10月投运。

1 现场检查

1.1 解体检查情况

现场对漏气盆式绝缘子气室进行解体，发现该部位密封式盆式绝缘子存在长120 mm 的贯穿性裂纹，已穿越密封垫。

1.2 地基不均匀沉降检测

为判断是否地基沉降造成缺陷，对该站220 kV组合电器设备的安装基础进行了地基沉降监测，20 m 不均匀沉降在4 mm 以内，符合标准要求，排除因地基不均匀沉降造成盆式绝缘子受应力产生裂纹的可能。

1.3 盆式绝缘子防水结构检查

该次漏气位置盆式绝缘子安装孔为光孔(非螺纹孔)，该位置加装有隔离开关操作机构安装板，机构安装板与壳体法兰配合不紧，法兰及盆式绝缘子安装孔内易渗水，法兰下部螺栓同步配有防雨帽，安装孔内进水后无法排出，现场对相同结构的其他间隔进行了检查，发现有2 个螺栓处进水，其他安装孔未发现进水现象。

2 试验检测

2.1 盆式绝缘子安装记录及出厂试验检查

查阅该间隔设备的安装记录及出厂试验，发现导体安装等关键环节安装情况有详细记录，未见盆式绝缘子安装工艺控制记录。盆式绝缘子在安装过程中，由于该位置需加装机构安装板，而安装板在制造厂内随其他附件后期装配，装配人员可能在该处螺栓紧固时，未正确执行力矩预紧，造成该部位应力集中。出厂试验整体局放合格(局放量1.9 pC)，证明出厂前该盆式绝缘子良好，无裂纹。

2.2 盆式绝缘子X 光检测

经X 光检测，现场更换下来的盆式绝缘子裂纹部位明显，其他部位未见裂纹及气孔等不良情况。

2.3 盆式绝缘子机械强度试验

在缺陷盆式绝缘子裂纹周围取样，制作8 块样块分别进行冲击强度试验和抗弯性能试验等力学性能试验，试验结果均合格。

2.4 盆式绝缘子孔内注水冰冻试验

为验证盆式绝缘子孔内积水、结冰，诱发盆式绝缘子裂纹导致漏气的缺陷的可能性，进行盆式绝缘子安装光孔内注水冰冻模拟试验，取和该次裂纹盆式绝缘子型号相同的产品，按安装工艺要求装配，并在2 个光孔内注满水，室温条件下以2 ℃/min 速率降至－40 ℃，保持4 h，再以2 ℃/min 速率升至10℃，模拟极端环境运行工况。试验结束后两处光孔位置均出现贯穿性裂纹。

试验结果证明:在极度严寒、螺孔内注满水且结冰的情况下，盆式绝缘子会出现裂纹。

3 原因分析

a.查阅出厂试验报告，缺陷间隔设备整体局放量1.9 pC，满足国家标准要求(标准值≤5 pC)，证明出厂前盆式绝缘子完好无裂纹。

b.安装基础不均匀沉降测量结果合格，排除因不均匀沉降造成盆式绝缘子受应力导致开裂的可能性。

c.缺陷绝缘子的样本抗弯、冲击试验等力学性能试验及X 光监测结果良好，排除绝缘子本身存在质量问题导致开裂的可能性。

d.盆式绝缘子模拟冰冻试验结果证明，在极度严寒、孔内注满水且结冰的情况下，盆式绝缘子会出现裂纹，裂纹方向为由螺孔向盆式绝缘子整体薄弱点即螺孔外侧延伸。

e.盆式绝缘子在安装过程中，由于该位置加装机构安装板，厂内后期附件装配过程中，装配人员可能在该处螺栓二次紧固时未正确执行力矩预紧，造成该部位应力集中，同时该部位存在积水隐患。

综上所述，该次盆式绝缘子产生裂纹的原因为:制造厂内产品设计未充分考虑盆式绝缘子安装孔积水问题，厂家在采用防雨帽代替涂防水胶工艺后，未考虑到机构安装板等特殊位置的密封情况，导致运行中盆式绝缘子安装孔积水，同时厂内装配过程中盆式绝缘子安装紧固环节记录缺失，未正确执行力矩预紧，造成该部位应力集中，冬季孔内积水结冰膨胀，造成绝缘子运行过程中裂纹漏气。

4 处理措施及效果

对河北省南部电网在运同厂家的220 kV 户外组合电器进行排查，去除盆式绝缘子光孔下部防雨帽，若有存水彻底排出，去除防雨帽后对该螺栓按工艺83.5 N·m 力矩进行紧固，沿机构安装板或壳体跨接连片与壳体结合面涂覆防水胶，防水胶涂覆厚度不应小于3 mm;对盆式绝缘子螺纹孔进行抽查，抽查原则为每站不少于5 条，若发现有进水现象或痕迹，对所有螺栓进行检查处理。现场整改后未见该处漏气及异常现象。

5 建议

a.对于户外安装组合电器，若盆式绝缘子采用防雨帽结构，必须对机构连板、接地跨接线等部位采取厂内打胶等良好防水措施;对于低温、E 级或沿海D 级地区的220 kV 及以下电压等级的组合电器尽量采用户内安装方式。

b.验收过程中应对组合电器设备盆式绝缘子紧固螺栓防水结构及工艺进行仔细检查，若盆式绝缘子紧固螺栓采用防雨帽结构，检查连接板及接地线以及螺栓周围防水胶涂抹情况，不应有进水缝隙外露。