超高壓線路復(fù)合絕緣子掉串故障分析

熊文歡

（湖北省送變電工程公司 武漢 430063）

超高壓線路復(fù)合絕緣子掉串故障分析

熊文歡

（湖北省送變電工程公司 武漢 430063）

本文基于超高壓輸電線路運(yùn)行中的復(fù)合絕緣子芯棒斷裂掉串引起的故障跳閘，就該故障進(jìn)行分析，查找導(dǎo)致復(fù)合絕緣子掉串的原因，并提出相關(guān)的處理意見。

超高壓；輸電線路；復(fù)合絕緣子；掉串；分析處理

1 引言

2015年10月14日，500kV興咸一回A相（右相）故障跳閘，重合閘不成功。檢查發(fā)現(xiàn)500kV興咸一回線#398塔A相（右相），合成絕緣子導(dǎo)線側(cè)第3片傘裙處芯棒斷裂，導(dǎo)致A相導(dǎo)線脫落，造成對(duì)地短路故障。

故障發(fā)生后，運(yùn)維單位立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，各級(jí)人員迅速就位，制定搶修方案，調(diào)集人員、備品備件和工具開展搶修，對(duì)斷裂的合成絕緣子進(jìn)行更換。

2 基本情況

500kV興咸一回線#398塔，桿塔型式ZB1V-39，小號(hào)側(cè)檔距444m，大號(hào)側(cè)檔距307m，垂直檔距511m，絕緣配置為左、右相單I串300kN合成絕緣子（FXBW4-500/300），該合成絕緣子生產(chǎn)廠家為揚(yáng)州市雙寶電力設(shè)備有限公司，掛網(wǎng)時(shí)間為2009年6月20日。

500kV興咸一回#398塔地處咸寧市溫泉開發(fā)區(qū)溫泉街道辦事處肖橋村，故障時(shí)天氣為晴天14～21℃，微風(fēng)，無持續(xù)穩(wěn)定風(fēng)向。

3 故障原因分析

3.1 外觀及憎水性測(cè)試

對(duì)故障絕緣子外觀進(jìn)行檢查，護(hù)套、傘裙、端部密封處外觀及密封性完好，未見明顯老化現(xiàn)象，外表面未見明顯孔洞或破損。噴水分級(jí)表明，表面憎水性為HC2級(jí)，滿足運(yùn)行要求

3.2 斷口分析

對(duì)故障絕緣子芯棒斷口進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)故障絕緣子斷面90%區(qū)域斷面平整，斷口與軸線垂直，呈階梯狀；剩余10%斷面呈現(xiàn)“掃帚形”，與復(fù)合材料短時(shí)拉伸破壞特征相同。從斷口形態(tài)分析，故障絕緣子表現(xiàn)出典型的脆性斷裂（脆斷）特征。

3.3 護(hù)套解剖分析

為了分析芯棒劣化的范圍，對(duì)斷口兩端護(hù)套進(jìn)行解剖分析。分析發(fā)現(xiàn)：

（1）呈現(xiàn)黃色的芯棒表面已經(jīng)嚴(yán)重粉化，如圖1所示為劣化芯棒表面情況，護(hù)套與芯棒粘接層已經(jīng)被破壞，可以輕松將護(hù)套從芯棒上撕裂開；正常芯棒側(cè)芯棒與護(hù)套粘接層情況，無法直接撕開，且由于芯棒表面強(qiáng)度較高，可以利用刀具從芯棒上將護(hù)套刮開，界面干凈。

（2）斷口附近大量芯棒樹脂基體粉化，玻璃纖維粘連在護(hù)套內(nèi)表面，且護(hù)套內(nèi)表面明顯放電痕跡，如圖2所示。

（3）端部芯棒產(chǎn)生劣化，并已產(chǎn)生顆粒物，如圖3所示。端部金具護(hù)套內(nèi)表面已劣化，并產(chǎn)生顆粒物；金具與芯棒壓接面則產(chǎn)生了顆粒物；而正常芯棒側(cè)護(hù)套與金具粘接正常。

圖1 表面解剖圖（劣化芯棒側(cè)表面）

圖2 斷口附近護(hù)套內(nèi)表面

圖3 故障絕緣子端部（劣化芯棒側(cè)）

（4）解剖測(cè)量發(fā)現(xiàn)，斷口位于距離端部金具15～17cm處，斷口兩端芯棒均有劣化現(xiàn)象。導(dǎo)線側(cè)一直劣化延伸到端部金具；對(duì)側(cè)一直劣化到距離金具約25cm處，劣化芯棒界面逐漸變小，直至正常。

（5）解剖傘裙護(hù)套發(fā)現(xiàn)護(hù)套內(nèi)存在多處氣隙，如圖4所示。

圖4 剖開后的護(hù)套

3.4 運(yùn)行歷史情況分析

興咸一回398#A相復(fù)合絕緣子型號(hào)為FXBW4-500/300，該批復(fù)合絕緣子于2009年6月20日掛網(wǎng)運(yùn)行，生產(chǎn)廠家為揚(yáng)州市雙寶電力設(shè)備有限公司。同批次的興咸一回391#和395#復(fù)合絕緣子曾在運(yùn)行中于2014年11月10日發(fā)現(xiàn)局部發(fā)熱缺陷并及時(shí)處理，根據(jù)當(dāng)時(shí)的缺陷分析報(bào)告，絕緣子芯棒剖開后呈現(xiàn)的劣化現(xiàn)象與本次相同，說明缺陷產(chǎn)生的原因與本次斷串的原因相同，本次斷串為同類缺陷繼續(xù)發(fā)展結(jié)果。

運(yùn)維單位曾在2015年8月5日對(duì)本故障相復(fù)合絕緣子開展紅外測(cè)溫。測(cè)溫結(jié)果顯示最大溫差為0.7℃，未發(fā)現(xiàn)異常情況。

3.5 故障原因分析結(jié)論

根據(jù)對(duì)復(fù)合絕緣子進(jìn)行的外觀和解剖檢查，排除天氣、外力等原因造成的損害，認(rèn)為興咸一回398#A相復(fù)合絕緣子發(fā)生脆斷是由于生產(chǎn)工藝控制不嚴(yán)導(dǎo)致硅橡膠內(nèi)有雜質(zhì)存在，且硅橡膠在擠包穿傘過程中未完全排出空氣，造成芯棒護(hù)套存在多處氣隙。絕緣子在運(yùn)行過程中，由于導(dǎo)線側(cè)端部電位梯度較大、場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)集中，氣隙處產(chǎn)生長(zhǎng)期放電，引起芯棒表面粉化，通過芯棒表面泄漏電流增加，溫度升高。由于存在局部過熱點(diǎn)，使芯棒纖維逐步斷裂，最終導(dǎo)致芯棒脆斷，導(dǎo)線落地，造成永久短路故障，線路跳閘。

4 故障暴露的問題

此次故障絕緣子與前期發(fā)現(xiàn)存在發(fā)熱缺陷的395#絕緣子屬于同一廠家同一批次產(chǎn)品，通過故障原因分析，說明該廠家該批次絕緣子存在嚴(yán)重質(zhì)量缺陷。

運(yùn)維單位雖在2015年8月5日在地面對(duì)故障絕緣子開展過紅外測(cè)溫，但是并未發(fā)現(xiàn)缺陷，而2014年11月10日芯棒發(fā)熱缺陷則首先由國(guó)網(wǎng)通航公司經(jīng)直升機(jī)巡線發(fā)現(xiàn)，說明雖然紅外檢測(cè)能夠有效檢測(cè)復(fù)合絕緣子界面發(fā)熱缺陷，但是地面紅外測(cè)量卻很難發(fā)現(xiàn)缺陷點(diǎn)，針對(duì)疑似發(fā)熱點(diǎn)應(yīng)登塔進(jìn)行紅外測(cè)量。

5 需要采取的措施

（1）對(duì)該廠家同批次的復(fù)合絕緣子進(jìn)行更換，完成更換前，應(yīng)加強(qiáng)巡視（截止發(fā)稿時(shí)，該廠家同批次復(fù)合絕緣子全部更換完畢）。

（2）對(duì)超高壓及以上線路復(fù)合絕緣子進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí)，因絕緣子距地面較高，應(yīng)使用安裝有長(zhǎng)焦鏡頭的紅外熱像儀或者采用裝有紅外熱像儀的無人機(jī)進(jìn)行紅外測(cè)溫，以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。使用未安裝長(zhǎng)焦鏡頭的紅外熱像儀進(jìn)行紅外測(cè)溫或者對(duì)測(cè)溫結(jié)果有懷疑時(shí)，應(yīng)登桿進(jìn)行精確檢測(cè)。

6 結(jié)語

目前，超高壓及特高壓線路上存在著大量的復(fù)合絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行，復(fù)合絕緣子是否運(yùn)行正常關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全，而紅外測(cè)溫是檢測(cè)合成絕緣子運(yùn)行情況的非常重要的手段，必須保證檢測(cè)手段的先進(jìn)性和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，防止因復(fù)合絕緣子掉串引起的電網(wǎng)故障。

TM216

A

1004-7344（2016）25-0064-02

2016-7-25

熊文歡（1982-），男，工程師，本科，主要從事超特高壓輸電線路運(yùn)維檢修及施工工作。