浅析绵阳供电公司瓷绝缘子掉串故障及解决措施

杨朝军

摘要：线路绝缘子在输电线路中承载着重要的作用，它承受的额定电压会受到周围环境和天气的影响，导致出现瓷绝缘子掉串故障。文章通过对瓷绝缘子的特性介绍剖析了瓷绝缘子的爆炸掉串机理，通过近几年故障分析总结出问题并给出相应措施。

关键词：瓷绝缘子；掉串故障；解决措施；输电线路；额定电压 文献标识码：A

中图分类号：TM754 文章编号：1009-2374（2016）30-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.036

1 瓷绝缘子基本特性

1.1 瓷件的性质

盘形悬式瓷绝缘子的电瓷是由石英砂、黏土和长石等原料，经球磨、制浆、炼泥、成形、上釉而成的瓷件。具有良好的机电性能，耐磨、耐腐蚀、耐热冲击，且抗压强度较好。但属脆性材料，抗拉、抗弯强度则较差，当绝缘子承受拉伸荷载时，铁帽和钢脚中的绝缘瓷件只承受压缩负荷。

1.2 热膨胀系数不一致

瓷绝缘子各部件热膨胀系数不同，瓷为5～6.5*

10-6·℃、水泥约为10*10-6·℃、钢帽为11.5*10-6·℃、钢脚为11.7*10-6·℃。温度变化时各部件热胀系数的差异将使瓷件受到压应力和剪切应力，造成瓷件劣化，使瓷件本身存在的细小裂纹进一步扩展。

1.3 瓷件的吸湿性

瓷件原材料黏土本身具有吸湿性，如各原料比例不合适、烧结温度不当会形成细小裂纹，影响瓷质的致密性，使吸湿性增大，机电强度降低。

1.4 水泥胶合剂的膨胀

水泥胶合剂主要原料为水泥，在养护终结后逐渐干燥硬化，体积缩小。但在制作过程中，若配合比或工艺问题可能形成蜂眼和孔隙，暴露在空气中吸收水分和二氧化碳，体积再度增大，使用过程中就会吸水膨胀。

1.5 绝缘子介质疲劳损伤

绝缘子长期处在机械负荷作用下，由于内部应力发生变化，使绝缘子介质疲劳损伤。决定绝缘子损坏率水平的主要因素是绝缘子实际机械强度的安全系数。故耐张串绝缘子劣化率高于直线串近4倍。

2 瓷绝缘子爆炸掉串机理分析

据有关文献记载（中国电力1996年第29卷第5期《劣化绝缘子的通流试验》和江西电力2001年第25卷第2期《输电线路瓷绝缘子掉串原因分析及对策》）及结合已发生的瓷绝缘子爆炸掉串故障实例，得出结论，凡发生绝缘子爆炸掉串故障者，需有三个条件：

2.1 内因条件

爆炸的绝缘子是劣质绝缘子或已为零（低）值的劣化绝缘子。

2.2 外因条件

有雷电活动或潮湿的气象条件。雷电活动将使绝缘子串可能遭受雷击；潮湿条件，例如毛毛雨或大雾等，将使绝缘子串可能发生污闪或雾闪。

2.3 触发条件

在整串绝缘子因雷击或污秽而发生闪络时，劣质或劣化绝缘子被击穿。此时将有较大的雷电流或工频续流通过被击穿的劣质或劣化绝缘子，使其发生爆炸，详见中国电力1996年第29卷第5期《劣化绝缘子的通流试验》。

劣化绝缘子：是指绝缘电阻值低或零值的绝缘子。劣化绝缘子是由于电热老化机理引起的，同瓷绝缘子挂网时间长短有关，绝缘子的劣化可分成早期（1～2年）、偶然期（15～25年）和损耗期三个阶段，可通过检测工具检测出来。但由于检测方法采用简单易行、方便灵活的固定火花间隙进行检测，这种检测方法只能定性检测而不能定量检测。

劣质绝缘子：是指绝缘电阻值尚未成为低或零值的绝缘子，绝缘本身无明显缺陷，但其内部存在着缺陷（如内部瓷件有微小裂纹、水泥胶合剂存在蜂眼或孔隙等），在一定外部环境条件下（雷电、大雾、下雨等），绝缘电阻值可能会降低成为低或零值的绝缘子而成劣化绝缘子。劣质绝缘子主要是由于水泥胶合剂膨胀破坏机理、生产厂家瓷质配方工艺等原因产生的，在正常情况下，其绝缘电阻大于300MW，能承受一定的工频电压。

3 近年瓷绝缘子掉串故障分析

自2010年至今，110kV及以上输电线路发生绝缘子爆炸掉串故障8条次，其中110kV线路4条次（兴胜合支线、高南一线）、220kV线路4条次（赤天一线、河永二线）；直线串3条次、耐张串5条次；自贡红星厂（2002年批次）绝缘子2条次、江西萍乡（2002、2004年批次）绝缘子4条次、大连电瓷厂（1994年批次）2条次。具体情况如下：

第一，2010年1月3日07∶13，220kV江永西线（现河永二线）59#中相（C相）绝缘子（自贡红星厂）爆炸掉串，故障当天为大雾潮湿天气。

第二，2010年2月3日，110kV兴胜合龙支线15#接地第一片绝缘子（江西萍乡）钢帽脱落，故障当天为雨雾潮湿天气。

第三，2011年6月20日10∶58，110kV高南一线31#塔C相小号侧绝缘子（大连）爆炸掉串，故障当天为雨天。

第四，2012年2月28日1∶11，220kV河永二线20#中相（C相）绝缘子（自贡红星厂）爆炸掉串事故，故障当天为大雾潮湿天气。

第五，2013年6月27日23∶25，110kV兴胜合支线65#中相（B相）绝缘子（江西萍乡）爆炸掉串事故。

从绝缘子电阻测试数据可看出，110kV高南一线31#塔B相大小侧绝缘子串中同时存在多片低零值绝缘子，即劣化绝缘子；从绝缘子工频耐压测试数据可看出，B相小号侧带电侧第一片绝缘子工频耐压前绝缘电阻值为6410MW，耐压时被击穿，耐压后绝缘电阻为1500MW，绝缘电阻值下降了76.6%，说明该片绝缘子为劣质绝缘子。证明B相小号侧绝缘子串8片中有3片劣化绝缘子和1片劣质绝子，B相大号侧有4片劣化绝缘子。

从而，根据B相小号侧爆炸掉落地面绝缘子钢帽的放电痕迹及残留在钢帽内的瓷件放电痕迹，并结合瓷绝缘子爆炸掉串机理，可判断故障串绝缘子中至少有7片都是劣化、劣质绝缘子。根据绝缘电阻值测试数据，故障后仍挂在导线上的绝缘子很可能也是劣质绝缘子。

4 共同特征

（1）同一条线路、同一基杆塔、同一个厂家绝缘子反复出现多次；（2）外部条件一致性：基本都是在潮湿天气情况下发生的；（3）现象一致性：基本都是一串中多片绝缘子内部击穿，爆炸脱落。

5 存在问题及措施

第一，从B相大号侧第4片和小号侧第一片试验数据，可得知火花间隙法检测绝缘子只能检测出零值绝缘子，对于低值和劣质绝缘子就不能做出判断。但低值和劣质绝缘子在一定条件下又可能造成线路故障。针对110kV高南一线、高御线，计划停电更换档距较大2～3基耐张塔绝缘子进行首先选取部分进行绝缘电阻和耐压试验，另选取部分西高所绝缘子检测中心进行机电试验，根据试验情况决定处理方式。

第二，按照运行规程规定的绝缘子检测周期已不能满足实际需求（2001版运行规程规定盘型绝缘子绝缘测试周期为2年，但2010年版规定220kV及以下为10年、330kV及以上为6年），不能及时发现在检测周期内出现的由劣质、低值演变成零值绝缘子。请全面统计分析目前挂网运行瓷绝缘子运行情况，要求以线路为单位统计具体杆塔号、绝缘子具体型号、挂网年限、生产厂家及批次、上次零值检测时间。并根据统计分析情况，针对江西萍乡、自贡红星厂绝缘子和挂网年限已超过20年及以上的绝缘子缩短检测周期，其他按照规程周期执行。

第三，根据近几年瓷绝缘子出现掉串的频率，今后在线路上尽量还是少使用瓷绝缘子，条件允许情况下尽可能使用玻璃绝缘子，结合以往的运行经验，玻璃绝缘子未出现过掉串情况。

第四，进网绝缘子严控把控质量关口，按照“标称电压高于1000V的架空线路绝缘子 第1部分：交流系统瓷或玻璃绝缘子元件——定义、试验方法和判定准则（GB/T 1001.1-2003）”要求抽取试样进行检测，检测内容主要有拉伸负荷试验、工频耐受电压试验、温度循环试验、机电破坏负荷试验、击穿耐受试验、空隙性试验等，严禁不合格绝缘挂网运行。

参考文献

[1] 罗真海，陈雄一，肖定辉.送电线路瓷绝缘子掉串的原因分析及对策[J].广东电力，2015，（5）.

[2] 陶元忠，包建强.输电线路绝缘子运行技术手册[M].北京：中国电力出版社，2003.