絕緣子抽檢質(zhì)量分析與改進(jìn)對(duì)策研究

摘要：絕緣子產(chǎn)品是事關(guān)國(guó)網(wǎng)線路及變電站站內(nèi)安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，絕緣子質(zhì)量的好壞是電網(wǎng)能否可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。文中通過(guò)對(duì)近5年福建省內(nèi)絕緣子送檢情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析不合格項(xiàng)目出現(xiàn)的原因，結(jié)合工作實(shí)際給出相應(yīng)的改進(jìn)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：絕緣子；質(zhì)量分析；改進(jìn)對(duì)策研究

Quality Analysis and Improvement Countermeasures of Insulator Sampling

HUANG Tianyi

（ Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou 350015， Fujian， China ）

Abstract： Insulator products are crucial equipment for the safe operation of national power grid lines and substations， and the quality of insulators is crucial for the reliable operation of the power grid. This article conducts a statistical analysis of the inspection status of insulators in Fujian Province over the past 5 years， analyzes the reasons for the occurrence of unqualified projects， and proposes corresponding improvement measures based on practical work.

Key Words：" Insulator; Quality analysis; Improvement countermeasures

0前言

2023年的央視“3·15”晚會(huì)曝光了河北省河間市多家絕緣子企業(yè)違規(guī)翻新舊絕緣子以次充好，提供虛假試驗(yàn)報(bào)告、假的合格證，通過(guò)各種手段方式流向多地電力施工現(xiàn)場(chǎng)，揭開(kāi)了絕緣子生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中存在的各方面的問(wèn)題以及給電網(wǎng)安全運(yùn)行埋下的隱患。

1福建省國(guó)網(wǎng)物資絕緣子質(zhì)量狀況分析

絕緣子是輸變電線路和變電站的元器件，對(duì)輸變電線路及站內(nèi)高壓設(shè)備起著電氣絕緣和機(jī)械支撐作用[1]。在電氣性能上，要求絕緣子產(chǎn)品能夠承受線路運(yùn)行過(guò)程中的正常工作電壓以及雷電沖擊過(guò)電壓與線路操作沖擊過(guò)電壓的作用，而不出現(xiàn)絕緣子產(chǎn)品閃絡(luò)、擊穿、損壞等引起線路跳閘或其他嚴(yán)重事故；在機(jī)械支撐性能上，要求絕緣子產(chǎn)品既能承受長(zhǎng)期機(jī)械應(yīng)力作用，又能適應(yīng)惡劣的自然環(huán)境條件，以及具備良好的應(yīng)對(duì)突發(fā)性外力能力[2]。在各種惡劣氣象條件下保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此絕緣子產(chǎn)品質(zhì)量的好壞是電網(wǎng)能否可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司物資分公司歷來(lái)重視各種輸變電設(shè)備的質(zhì)量管控工作，嚴(yán)格落實(shí)設(shè)備質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)多年對(duì)入網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)前檢測(cè)，嚴(yán)把設(shè)備準(zhǔn)入關(guān)；同時(shí)加強(qiáng)中標(biāo)后的抽檢工作，強(qiáng)化電力設(shè)備技術(shù)監(jiān)督，不斷提高設(shè)備質(zhì)量安全水平。

1.1近五年國(guó)網(wǎng)絕緣子物資抽檢質(zhì)量情況

從近五年絕緣子產(chǎn)品抽檢數(shù)據(jù)分析，絕緣子產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，如表1所示。

主要不合格項(xiàng)目如表2所示。

從上述表格分析得出，近幾年絕緣子不合格發(fā)現(xiàn)率明顯下降。國(guó)網(wǎng)物資抽檢工作成效顯著。

1.2不合格情況分析

從主要不合格項(xiàng)目情況表可知，絕緣子不合格項(xiàng)目主要集中在尺寸檢查、機(jī)械性能檢查、鋅層試驗(yàn)這三方面。

1.2.1尺寸檢查

尺寸檢查不合格項(xiàng)目主要集中在爬電距離測(cè)量這一指標(biāo)上，造成爬電距離不合格的主要原因有：

1）生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝問(wèn)題，譬如懸式瓷絕緣子在成型過(guò)程中需要人工進(jìn)行修坯、膠裝，人為影響因素大，一些企業(yè)不重視過(guò)程控制，容易造成不合格。

2）生產(chǎn)企業(yè)同一型號(hào)的產(chǎn)品可能存在多種不同規(guī)格，企業(yè)在供貨過(guò)程中未按國(guó)網(wǎng)招標(biāo)要求進(jìn)行供貨，爬電距離與規(guī)定要求值相差甚大，這種情況在復(fù)合絕緣子的履約過(guò)程中時(shí)常發(fā)現(xiàn)。

1.2.2機(jī)械性能檢查

機(jī)械性能是絕緣子生產(chǎn)過(guò)程中極為重要的指標(biāo)，現(xiàn)重點(diǎn)對(duì)使用最為廣泛的支柱絕緣子及交流懸式絕緣子進(jìn)行分析。

1）瓷柱式絕緣子

支柱瓷絕緣子產(chǎn)品機(jī)械性能下降導(dǎo)致不符合標(biāo)準(zhǔn)或抽檢規(guī)范要求，主要原因是產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)而出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題及生產(chǎn)工藝不完善而造成產(chǎn)品缺陷。通過(guò)對(duì)同批次支柱絕緣子進(jìn)行機(jī)械破壞試驗(yàn)，觀察斷裂支柱絕緣子樣品的斷面結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)各種典型缺陷進(jìn)行解剖，分析可能出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因，進(jìn)而有針對(duì)性地提高產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1到圖3是試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的部分典型缺陷特征，支柱絕緣子斷裂面裂紋及分層明顯、瓷質(zhì)致密性差、瓷件坯體燒結(jié)過(guò)程未進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制出現(xiàn)瓷芯未燒透現(xiàn)象、水泥膠裝質(zhì)量差、無(wú)緩沖層等。

出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因，分析如下：瓷件坯體未燒透導(dǎo)致的瓷芯黃芯與正常生產(chǎn)工藝控制下燒結(jié)的瓷件的瓷質(zhì)膨脹系數(shù)要求有很大差異，通過(guò)試驗(yàn)后的斷裂面可發(fā)現(xiàn)該批次瓷件在燒結(jié)過(guò)程中還原氣氛或還原時(shí)間不夠，導(dǎo)致瓷件出現(xiàn)黃芯。出現(xiàn)黃芯現(xiàn)象的絕緣子在正常運(yùn)行過(guò)程中受到氣溫驟變或劇烈震動(dòng)時(shí)，瓷件與金屬附件連接處容易出現(xiàn)開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)直接斷裂；出現(xiàn)裂紋、碎片多等現(xiàn)象屬于原材料缺陷，主要原因是未嚴(yán)格按照工藝文件要求進(jìn)行控制，進(jìn)廠的礦土原材料質(zhì)量參差不齊，未按工藝要求進(jìn)行篩選，必要的關(guān)鍵性工藝程序未完全進(jìn)行，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣子機(jī)械強(qiáng)度降低，不符合設(shè)計(jì)要求。在惡劣的空間環(huán)境及外部綜合應(yīng)力作用下，絕緣子的機(jī)械性能強(qiáng)度下降明顯；絕緣子頭部金屬附件里面所使用的水泥標(biāo)號(hào)不足或者其膠裝工藝控制不當(dāng)、無(wú)緩沖層或緩沖層工藝不符合設(shè)計(jì)要求，均有可能造成裂紋源。在自然環(huán)境條件下的溫差應(yīng)力、電沖擊及外部操作沖擊應(yīng)力、多種材質(zhì)之間的膨脹應(yīng)力等多應(yīng)力綜合作用下，產(chǎn)生的裂紋不斷伸展，最后導(dǎo)致絕緣子開(kāi)裂折斷[2]。

從上述分析可知：

①瓷支柱絕緣子在機(jī)械力及各種應(yīng)力作用下的損壞部位大部分為下金屬附件與瓷件連接處，多為瓷件與金屬附件連接處的瓷件開(kāi)裂或斷裂。該部位又是以瓷件、水泥和鑄件為主的多種材質(zhì)結(jié)合處，各種材質(zhì)本身內(nèi)部應(yīng)力各不相同，在外力作用下更是承受力的薄弱區(qū)域，在超過(guò)其臨界的受力閾值時(shí)極易發(fā)生斷裂。

②瓷支柱絕緣子斷裂面有大量的瓷碎片，說(shuō)明該批次產(chǎn)品的瓷質(zhì)致密性存在嚴(yán)重缺陷，而瓷質(zhì)致密性對(duì)支柱絕緣子抗彎曲性能影響大是導(dǎo)致絕緣子機(jī)械性能降低的根本原因。

③從圖3可以看出，斷裂的瓷支柱絕緣子的水泥膠裝質(zhì)量較差，膠裝的水泥均出現(xiàn)裂紋且裂紋程度不一，同時(shí)存在水泥填充不飽和現(xiàn)象。絕緣子膠裝部位均無(wú)涂抹緩沖層，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知無(wú)緩沖層的試樣破壞值基本較小。從側(cè)面也可反映出絕緣子的膠裝質(zhì)量是影響瓷支柱絕緣子抗彎性能的因素之一。

2）復(fù)合支柱絕緣子產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題比較單一，如圖4所示。

主要原因：①所選用的鋼腳及螺栓強(qiáng)度不夠，在施加彎曲試驗(yàn)力的時(shí)候滑絲，形成極大的剪切力，造成鋼腳斷裂。②芯棒老化或工藝控制不當(dāng)，造成強(qiáng)度降低，在試驗(yàn)過(guò)程中芯棒發(fā)生開(kāi)裂折斷。

3）交流懸式瓷絕緣子

盤(pán)形懸式絕緣子是由絕緣件、上下金屬附件通過(guò)水泥膠合劑粘結(jié)而成的組合體，各種材質(zhì)界面間的良好粘結(jié)是絕緣子良好運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是絕緣子承受重力及其他機(jī)械應(yīng)力的前提，因此要提高絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度，要依托絕緣子各個(gè)組成元器件的尺寸大小、形狀結(jié)構(gòu)、彈性模量、膠合劑的粘結(jié)強(qiáng)度等要素的合理設(shè)計(jì)[3]。最新在研的標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4307-XXXX《絕緣子膠裝用水泥膠合劑》對(duì)絕緣子用水泥膠合劑的性能、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、檢驗(yàn)方法進(jìn)行規(guī)范，以滿足絕緣子膠合劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

在絕緣子型式試驗(yàn)項(xiàng)目中，溫度循環(huán)試驗(yàn)的目的是考核絕緣子材質(zhì)及工藝是否符合設(shè)計(jì)工藝要求。在極端溫差下由于不同材料的膨脹系數(shù)不同，溫度降低引起帽收縮，絕緣子頭部瓷件受到較強(qiáng)的金屬應(yīng)力作用，瓷帽所受的內(nèi)應(yīng)力會(huì)更大。應(yīng)力加速惡化，長(zhǎng)期使用將引起瓷件產(chǎn)生微小裂紋，造成內(nèi)部缺陷。在高電壓下，泄漏電流增大，發(fā)展到一定程度引起絕緣子擊穿[4]，如圖5和圖6所示。

研究數(shù)據(jù)表明在低溫及較大溫差環(huán)境下，更容易引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。

機(jī)電破壞試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題與企業(yè)的生產(chǎn)工藝息息相關(guān)。在生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)工藝控制不嚴(yán)，原料配比不合理，金屬附件與瓷件之間的膠裝不符合工藝要求，水泥膠裝粘結(jié)層有孔隙或者填充不充分，絕緣子胚體在燒結(jié)過(guò)程中，氧化還原氣氛或還原時(shí)間不夠，造成成品瓷質(zhì)致密性差，存在微小的孔隙，在惡劣的自然環(huán)境或釉面受損時(shí)瓷件極易發(fā)生吸濕性劣化等，這一系列問(wèn)題都是影響絕緣子機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度的重要因素[5]。

1.2.3鋅層試驗(yàn)

鋅層試驗(yàn)不合格主要有如下原因：

①生產(chǎn)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)的金屬附件未按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行鍍層；

②鍍層工藝不當(dāng)無(wú)法保證鋅層厚度的均衡性；

③企業(yè)為了減少成本偷工減料購(gòu)買(mǎi)回收的金屬附件，二次加工后進(jìn)行膠裝出售。

2 改進(jìn)對(duì)策研究

為了更好地對(duì)國(guó)網(wǎng)絕緣子物資產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行全方位的監(jiān)管，建議加強(qiáng)采購(gòu)部門(mén)、項(xiàng)目單位、施工單位多方聯(lián)合多領(lǐng)域監(jiān)管，防止翻新絕緣子、不合格產(chǎn)品流入電網(wǎng)工程，同時(shí)可以采取以下幾個(gè)方面措施來(lái)嚴(yán)格把控產(chǎn)品質(zhì)量：

1）進(jìn)一步完善絕緣子生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量制度監(jiān)管。適時(shí)引入飛行檢查及現(xiàn)場(chǎng)目擊制度，從第一現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地了解企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)及關(guān)鍵件工藝監(jiān)管；從源頭遏制不良產(chǎn)品的出廠，同時(shí)也能不斷提高生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平。

2）開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)抽檢，加大抽檢力度。在原有抽檢工作的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)等級(jí)進(jìn)行提級(jí)監(jiān)管。對(duì)C類(lèi)檢測(cè)項(xiàng)目增加相應(yīng)的檢測(cè)項(xiàng)目，如交流懸式瓷絕緣子增加溫度循環(huán)試驗(yàn)、機(jī)電破壞試驗(yàn)、擊穿耐受試驗(yàn)、孔隙試驗(yàn)；交流懸式玻璃絕緣子增加溫度循環(huán)試驗(yàn)、擊穿耐受試驗(yàn)、熱震試驗(yàn)等；對(duì)懸式絕緣子產(chǎn)品B類(lèi)檢測(cè)項(xiàng)目增加熱機(jī)械性能試驗(yàn)、擊穿耐受試驗(yàn)等。

3）完善樣品抽取機(jī)制。引入雙隨機(jī)抽取方式，成立專(zhuān)項(xiàng)抽檢小組對(duì)各個(gè)地市的庫(kù)存產(chǎn)品進(jìn)行隨機(jī)抽取，進(jìn)一步增強(qiáng)抽檢工作的可信度，更能真實(shí)反映供應(yīng)商產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

4）加大事后處罰力度，迫使企業(yè)不敢“假”、不想“假”，不斷促進(jìn)企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

絕緣子產(chǎn)品是電網(wǎng)線路及電站內(nèi)的重要設(shè)備，其質(zhì)量好壞將直接影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行及人員安全。作為生產(chǎn)企業(yè)，要嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，不斷提升工藝水平，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量；作為監(jiān)管者，則要在履行監(jiān)管職責(zé)的同時(shí)，不斷優(yōu)化監(jiān)管方案，杜絕發(fā)生安全事故。

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[5]張秀斌，彭鵬，溫定筠，等.一起330kV懸式絕緣子炸裂故障分析[J].電氣技術(shù)，2017（1）：129-131.

收稿日期：2023-12-15

作者簡(jiǎn)介：黃天益，男，福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，檢驗(yàn)師，工程師