一起66kV电容器组固定绝缘子爆裂事故分析

吴超平　邱晓丽

摘要：文章针对一起南方电网500kV水乡变电站66kV电容器组固定绝缘子爆裂事故，阐述了其发生的经过和潜在的风险，分析了导致该固定绝缘子自爆的原因，并提出了防范措施和改进建议，为今后电力工作人员更好地维护绝缘子提供一定的借鉴作用。

关键词：固定绝缘子；66kV电容器组；爆裂事故；电力事故；瓷质绝缘子 文献标识码：A

中图分类号：TM714 文章编号：1009-2374（2016）01-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.036

瓷质绝缘子由瓷质和金具两部分组成，在电网中牢固地支持和固定载流导体并将载流导体与地之间形成良好的绝缘。随着制造工艺的进步，绝缘子的电气性能和机械性能都有了很大的提高。然而，由于运行环境和气候的变化，绝缘子会在运行中出现开裂和自爆的现象。

本文以500kV水乡站66kV电容器组固定绝缘子爆裂的事故为例，分析了几种导致绝缘子自爆的原因，并提出了防范措施和改进建议。

1 设备概况

水乡站采用1500MVA自耦变压器，低压侧为66kV系统，每台变低装设4组108MVAR电容器组，每组由216台500kVAR单体电容器组成，每相采用单CT星型桥差接线。图1为水乡站电容器组照片。

其中66kV电容器支柱绝缘子的生产厂家为抚顺电瓷制造有限公司，型号为ZSW1.1-72.5/10-4，产品批次为ZJBHW2009（24055），于2015年5月15日投运。

图1 水乡站电容器组照片

2 事故经过

图2 66kV电容器A相固定绝缘子爆裂 图3 #3主变变中B相套管

2013年9月18日11时29分，值班员在操作断开66kV #3BM #3电容器组635开关过程中听到一声异响，随后立即派人到635电容器组间隔检查发现635电容器组A相导电铝排与构架之间的固定绝缘子发生了炸裂，并导致A37电容器套管损坏。

事件发生后，立即组织值班员到现场进行相关设备巡视工作，发现此次炸裂影响范围比较大，绝缘子碎片散落最远处约为30米，相邻627、637电容器组围网内均发现绝缘子碎片。检查中发现#3主变变中B相套管上有碎片撞击后留下的痕迹（见图3），经检查、测温后初步判断暂不影响运行。其他影响半径范围内的设备检查无异常。

3 故障隔离

3.1 故障隔离

（1）立即在监控后台的电容器组一次接线图的635开关及受影响范围间隔开关上挂“禁止操作”牌；（2）将66kV #3BM #3电容器组635开关控制把手打至“就地”位置；（3）现场检查受影响范围内的一次设备，并加强相关设备的巡视与测温工作；（4）报缺陷，通知相关专业班组，等待调度下令进行停电处理。

3.2 风险分析

66kV电容器铝排固定绝缘子与构架距离较短，特别是绝缘子破裂后，裸露的金属部分造成铝排与构架距离进一步减小，两者之间容易产生放电，并可能造成接地。而且一个支持绝缘子破裂后会使铝排的支持力减小，再次承受电动力时，发生连锁反应，造成相邻固定绝缘子继续破裂。

4 事故原因分析

出现电容器组瓷质固定绝缘子爆裂可能的原因有：

4.1 固定绝缘子自身质量影响

66kV电容器组固定绝缘子采用的是瓷绝缘子。瓷是一种脆性材料，本身抗拉能力很小，瓷的制作材料也很难获得稳定的成分，加之绝缘子制作过程又比较复杂，很难排除生产过程中工作人员对绝缘子性能的人为影响，所以瓷绝缘子很难获得稳定的电气特性和机械特性。

4.2 污秽影响

瓷质绝缘子在污染严重的地区或运行时间过长，其表面都会积聚有导电性能的污秽物质，这些污秽物质会在瓷瓶表面形成导电液膜，使得瓷绝缘子的耐压水平大大降低，在遇到雾、露、雨、雪等潮湿的天气时，会使污秽层的电解质溶解、电离、导致污秽层电导增加，这时绝缘子表面的泄露电流就会增加，在电流密度比较大的部位，其周围的空气被击穿，沿着绝缘子的表面放电，成为闪络。闪络导致发热，引起绝缘下降，而发生爆裂。污秽分布不均，影响越大，衡量绝缘子污秽程度的有等值盐密、污层电导率、表面电导率、泄露电流、污闪电压等方法。

4.3 温度变化影响

由于瓷质绝缘子的制造材料很不稳定，在温度变化比较大时，热胀冷缩，使得绝缘子受力不均，特别是突然冷却时，绝缘子容易爆裂。广东省处于亚热带地区，年平均气温比较高，但7、8月份以后昼夜温差逐渐增大，据气象部门统计，月最大温差达到25℃左右，这对绝缘子的使用寿命的影响也比较大。

4.4 机械载荷的影响

瓷绝缘子在其内层有张应力，表面层有压应力，这两层应力在瓷质绝缘子内相对平衡和均匀分布。这种均匀分布和外层出现的压应力，可以提高绝缘子的机械强度，从而提高承受外力的能力。当受到外力作用时，首先得克服表层的压应力，才能使得产品破坏，但由于瓷绝缘子的材料限制，其抗拉能力天生不强。通常电容器组开关合闸后的很短时间内，会产生流过电容器的合闸涌流，这一暂态涌流由工频和高频两部分组成，其幅值远高于稳态时的工频电流，会在电容器构架与纵向线排之间产生很大的电动力，导致绝缘子拉扯开裂。

4.5 其他因素的影响

绝缘子常年暴露在大气中，容易受雷击、鸟害、冰雪中等因素影响。例如，在雷击率比较高及有污染的工业区，电气设备极易遭遇雷击致绝缘子击穿或爆裂。在丘陵、山地、空旷地带易受鸟类影响，研究表明，绝缘子闪络事故中，有相当一部分是鸟害引起。还有一部分原因可能是绝缘子在运输、存放、安装过程中存在暂时不影响运行的缺陷，但在运行多年后或遇到外界突发冲击而爆裂。

本站为500kV变电站66kV电容器组的固定绝缘子在出厂和安装验收时都经过了严格的试验，故可排除自身质量缺陷和老化问题的影响。且此次瓷质固定绝缘子是在断开电容器组开关时爆裂，可排除鸟兽、雷击、雨雪等自然灾害的影响。结合现场和运行经验可初步判断绝缘子爆裂的主要原因是母线排过长，电容器组在投退时对绝缘子产生过大的电动力所致。爆裂的瓷质绝缘子处于电容器构架与纵向线排之间，排线跨度较长，在开关分合闸过程受电动力冲击较大，从而导致绝缘子爆裂。66kV电容器组正常运行时，外框架是带电的，平时维护很难清洁到瓷瓶，长时间运行积累的污秽比较多，会使得绝缘强度下降，且事故发生在9月，正值进入秋季，昼夜温差大，热胀冷缩造成固定绝缘子应力增大，这些原因都使得该瓷质绝缘子易受外力影响，当受到开关合闸电动力冲击时而爆裂。

5 措施和建议

首先，当电容器组附近有人员作业时，严禁投退电容器开关，防止发生类似电容器组支柱绝缘子爆裂的事件，以免误伤附近的工作人员。

其次，做好绝缘子备件，尽快更换已经发现有缺陷的绝缘子，密切关注同批次产品，若发现都存在类似缺陷，建议厂家给出分析报告，并考虑将该批次绝缘子全面更换，以消除安全隐患。

最后，采用在线监测、红外测温等手段加大对电容器组固定绝缘子的巡视力度，及时发现绝缘子在运行中出现的问题。对绝缘子定期进行清洁，每年在污闪事故多发季节之前进行一次全面清扫，在污染严重的地区适当增加清扫次数。

6 结语

本文针对一起变电站66kV电容器组固定绝缘子爆裂事故，分析了导致该固定绝缘子自爆的经过和原因，为电力工作人员的安全提出了防范措施，同时为杜绝此类事故的再次发生给出了改进建议。

参考文献

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基金项目：广东电网有限责任公司东莞供电职工创新项目成果（项目编号：ZG-DG2015-015）。

作者简介：吴超平（1988-），男，供职于广东电网公司东莞供电局，硕士，研究方向：变电运行；邱晓丽（1982-），女，广东电网公司东莞供电局高级工，电气工程师，研究方向：变电运行。

（责任编辑：秦逊玉）