330kV输电线路复合绝缘子断裂坠线分析探讨*

郭 陆，张时钧，张广东，刘 康，高立超，王 津，包艳艳，吴玉硕

(国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃 兰州 730070)

0 引 言

目前，复合绝缘子在输电线路中的应用越来越普及，与传统的绝缘子相比，复合绝缘子具有重量轻、强度高、不需测零值。耐污性能好，不需要频繁清扫，易于运输和安装等优点。然而任何事物都有两面性，随着复合绝缘子使用量的剧增，其闪络和损坏的事故日益增多，在复合绝缘子专项检测过程中也发现了一些问题，笔者表现为芯棒不耐酸、绝缘护套材料在运行中密封及绝缘失效的问题。笔者通过一起线路绝缘子故障通过试验分析发现非耐酸型芯棒在绝缘护套密封失效的情况下，随着绝缘子使用年限的增长，护套会老化，长期运行过程中的受到各种应力作用导致芯棒腐蚀造成机械性能下降，最终导致芯棒断裂。对已发现非耐酸型芯棒的绝缘子在网运行若处于较湿润的地区，应及早全部更换；若处于干旱地区，应视电压等级、降水量情况缩短使用年限。同时应加强对这些运行线路复合绝缘子的红外测温、密封性、机械强度检测力度，以便及时发现有缺陷运行绝缘子。

1 事故情况

2021年6月23日，330 kV输电线路某某Ⅰ线跳闸，重合闸动作不成功。经巡视发现145号中(A)相合成绝缘子芯棒断裂，导线掉下后悬挂在塔窗上。运维单位于当天完成故障绝缘子更换工作，并于7月进行了抢修换线工作，将更换下的复合绝缘子送至检测机构开展质量分析。

据悉，该330 kV输电线路所在地区属北温带大陆性气候，年降雨量639 mm，且集中在农历七八月间，平均年日照2457 h，无霜期133天，年均气温5 ℃。2010年06月投运，之前未发生过类似事故。

2 试验检测情况

对故障断裂绝缘子和同线路更换下来的绝缘子分别进行试验，以相互印证，确定事故原因。

2.1 事故绝缘子检测

通过检测分析发现：故障绝缘子断口断面有明显腐蚀痕迹，超过50%断面齐整，符合芯棒脆断的特点。同时，断口附近导线侧向上第一片伞裙根部有裂隙，裂隙一侧积污明显，如图1、2所示。

图1 下端断口断面及护套缝隙 图2 最下端伞裙下表面根部裂纹

剥离护套对芯棒进行外观检查：故障绝缘子断口至上段110 mm处表面有明显腐蚀痕迹，均在有裂纹部位的一侧。如图3所示。

图3 故障绝缘子绝缘护套剥离后芯棒状态

对断裂破口附近污垢进行溶解化学检测，发现硝酸根离子及硫酸根离子，证明绝缘子绝缘护套破损的地方存在酸性环境。

2.2 同线路送检绝缘子检测情况

设备运维单位将该线路更换下的同批次绝缘子共21支送检，分7组并对其进行编号，开展十多个项目试验，其中质量分析检测不合格项目如下。

2.2.1 外观检查

编号4-2的绝缘子出现与事故绝缘子相同的典型高压侧伞套根部积污及裂隙。

剖开污垢堆积及存在裂隙的部分绝缘护套，可见绝缘护套已完全粉化变硬，其包覆的芯棒已被侵蚀变色，如图4所示。

图4 外观检查

2.2.2 冲击耐受电压试验

编号1-1的绝缘子发生击穿。击穿侧芯棒受腐蚀变色，渗透试验显示高压测第一伞裙根部绝缘伞套密封已失效，如图5所示。

图5 冲击耐受试验后

2.2.3 芯棒应力腐蚀试验

所有7支应力腐蚀试验绝缘子均不合格。证明该批次绝缘子芯棒均为非耐酸型芯棒，如所图6所示。

图6 应力腐蚀试验后芯棒状态

3 故障原因分析

(1) 故障绝缘子存在原生缺陷，运行过程中在导线端第一片伞裙根部形成裂纹，水汽由此裂纹进入护套与芯棒的间隙，在高场强作用下，水汽、空气、粘接剂发生化学反应，生成酸性物质，对芯棒产生腐蚀。同时，该批次绝缘子芯棒为非耐酸型芯棒，且耐酸性能极差，在长期运行中，芯棒的玻璃纤维和环氧树脂不断遭受侵蚀，芯棒承载能力不断下降，在其无法承受荷载的时候发生断裂。

(2) 该批绝缘子所有芯棒均为非耐酸芯棒。非耐酸型芯棒在绝缘护套密封失效的情况下，将发生芯棒腐蚀并导致机械性能持续下降，发展到一定阶段最终导致芯棒断裂。

(3) 在送检21支绝缘子中，出现1支绝缘子与事故绝缘子相同的外观积污、伞套破损，芯棒腐蚀变色；另外1支绝缘子伞套密封、绝缘失效，芯棒遭受腐蚀。证明该线路复合绝缘子绝缘伞套材在运行条件下不能有效保证密封、绝缘性能。

(4) 该批次绝缘子同时存在芯棒不耐酸，以及绝缘护套材料在运行中密封、绝缘失效的问题。同时该线路所处地域属半湿润地区，绝缘破损的芯棒更容易受潮腐蚀，破坏芯棒机械性能，存在重大安全隐患。

4 结 论

(1) 做好挂网运行复合绝缘子抽检工作复合绝缘子大规模的使用已有30余年的时间，在此期间，复合绝缘子的材料、工艺水平也在不断提高。其中耐酸芯棒技术也是在一次次事故的背景下引进并推广应用的。在数量庞大的在运复合绝缘子中，存在材料、技术已淘汰的产品，以及老化、劣化，质量状态已不合格的产品，这些都是电网安全运行的隐患。所以，必须加强在运挂网复合绝缘子的试验检测工作，及时发现事故隐患，防患于未然，这是防止此类事故发生，确保电网安全的重要手段。

(2) 加强新入网复合绝缘子抽检工作，将输电线路复合绝缘子应力腐蚀等试验列入必做项目。耐酸型芯棒可有效抵御酸性环境侵蚀，保持芯棒机械性能，也是国网要求推广应用的产品。但一些厂家为节约成本，仍然使用普通芯棒。由于种种原因，输电线路复合绝缘子的应力腐蚀试验等一些试验项目在一定时期内并未作为强制抽检项目，导致一些不合格绝缘子投入运行，为线路的安全运行带来隐患。所以要从源头上杜绝产品质量引起的事故，必须进一步做好抽检工作。

(3) 本次事故的发生是几个因素同时作用的结果：①绝缘子芯棒为非耐酸型；②绝缘子护套发生了密封失效；③当地的年降雨量属于半湿润区，潮气侵入芯棒的时间和强度较高，导致该批次绝缘子在挂网10年之后就发生脆断事故。