高 健，苗 興，李 軍

(國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730070)

0 概況

2015-09-08T08：35，某330 kV變電站Ⅱ母線擴建延長部分(第5串)與原母線門型架(相鄰第4串)連接處新安裝的懸式絕緣子串A相炸裂，A相母線下垂，僅依靠跳、引線固定，A相母線與絕緣子掛點處存有肉眼可見放電痕跡。圖1為該絕緣子炸裂后的鋼帽和瓷片。

該變電站Ⅱ母線擴建延長部分于2014-09-23投運，其懸式瓷絕緣子供貨商為國內(nèi)某電瓷公司(以下簡稱甲公司)，型號為XXX-160，為防污瓷質(zhì)絕緣子；鋼帽型號為24016R-1，商標(biāo)為XXX-160KN，23片連接。

為了排除事故隱患，對全站瓷絕緣子進行了紫外成像檢測，然后對其中1串存在電暈放電的絕緣子進行逐片絕緣電阻測量，最后對零值片和正常片開展對比試驗和檢測，進而找出了該串瓷絕緣子失效的原因。

1 紫外成像在線檢測

常規(guī)絕緣子檢測方法分為帶電檢測和停電檢測2種。紫外成像檢測是一種非接觸式帶電檢測方法，可以對高壓電氣設(shè)備表面的電暈放電實施直觀地檢測。為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，分別從出線側(cè)和主變側(cè)2個方位對該站懸式瓷絕緣子進行了紫外成像檢測，范圍包括由甲公司供貨的24串和其他公司供貨的39串瓷絕緣子。檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：甲公司供貨的瓷絕緣子有8串存在不同程度放電，其中2串持續(xù)放電、6串間歇放電；而其他廠家供貨的瓷絕緣子未發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象。放電檢測結(jié)果如表1所示。

圖1 炸裂絕緣子鋼帽及瓷片

表1 紫外成像檢測結(jié)果

由紫外成像檢測結(jié)果可知，甲公司供貨的瓷絕緣子多串出現(xiàn)放電現(xiàn)象，其放電率達到33．3 %，而其他公司供貨的絕緣子均未發(fā)現(xiàn)問題。因此，可以斷定甲公司供貨的瓷絕緣子存在家族性缺陷。

2 絕緣電阻檢測

DL/T741—2010《架空輸電線路運行規(guī)程》規(guī)定，運行中的瓷質(zhì)絕緣子絕緣電阻不得小于300 MΩ。對甲公司供貨的第5間隔東側(cè)龍門架A相懸式瓷絕緣子逐片進行了絕緣電阻檢測，測得低、零值絕緣子17片，合格6片，檢測結(jié)果如表2所示。

表2 絕緣電阻檢測結(jié)果 MΩ

由表2可知，該串瓷絕緣子低、零值絕緣子片數(shù)量多于合格絕緣子片，且合格絕緣子片間隔分布于整串絕緣子。每種材料的電阻是其固有的物理屬性，而上述絕緣子片的電阻值分布在0—10 000 MΩ，說明該串瓷絕緣子制造質(zhì)量參差不齊。

3 解剖檢測試驗

為進一步分析其失效原因，對更換下來的懸式瓷絕緣子解剖取樣，進行檢測試驗。樣品為上述第5間隔東側(cè)龍門架A相懸式瓷絕緣子的第4片(正常絕緣子片)和第3片(零值絕緣子片)各1只。檢測項目為瓷體電阻測量、聲速測定和超聲波探傷、硬度測量等。

3.1 試樣制備

首先采用角向砂輪機切開瓷絕緣子鋼帽頂部，沿膠裝水泥與瓷體結(jié)合面取下鋼帽上半部，再對影響切割的瓷絕緣子傘裙部分進行切除，然后沿縱向破開鋼帽下半部，使其與瓷體脫離，最后將絕緣子瓷體及其內(nèi)部膠裝水泥沿縱向切開，使瓷絕緣子整個縱切面暴露。切割后的試樣形貌如圖2所示。

圖2 切割后試樣形貌

3.2 絕緣子瓷體電阻測量

為找出絕緣子瓷體絕緣薄弱點位置，采用KYORITSU3125型兆歐表對2個樣品瓷體各部位絕緣電阻進行測試。測試發(fā)現(xiàn)，正常絕緣子片瓷體各部位檢測點間電阻均為無窮大或在數(shù)百GΩ數(shù)量級，整個瓷體絕緣性能較好且較均勻；而零值絕緣子片瓷體部分區(qū)域電阻明顯下降，最小值位于鋼帽內(nèi)部瓷體頂端球形區(qū)域，僅為3．2 MΩ。此區(qū)域瓷體外部未掛釉，內(nèi)表面釉色呈黃褐色，與其他部位的灰白色釉質(zhì)存在差異，并且在測試過程中試筆接觸點可見明顯的打火放電現(xiàn)象，其他部位電阻值基本正常(數(shù)百GΩ以上)。

測量結(jié)果說明，該串瓷絕緣子部分絕緣子片的某些部位在制造過程中存在質(zhì)量偏差，其絕緣性能遠遠低于正常絕緣子片。

3.3 絕緣子聲速測量及超聲波檢測

為測定2只絕緣子的聲速差別，采用游標(biāo)卡尺對絕緣子瓷體鋼帽內(nèi)球形部分頂端平整區(qū)域瓷體厚度進行了測量，并根據(jù)厚度測量值采用超聲波測厚對該區(qū)域瓷體聲速進行了測量，同時對測量區(qū)域瓷體內(nèi)部有無宏觀缺陷也進行了超聲波探傷檢測，結(jié)果如表3所示。

檢測結(jié)果表明，零值絕緣子鋼帽內(nèi)瓷體球形部分頂端厚度大于正常絕緣子，而瓷體聲速明顯小于正常絕緣子，說明零值絕緣子瓷質(zhì)彈性模量較低，2者的微觀組織應(yīng)具有明顯差異。超聲波檢測結(jié)果表明2個樣品檢測區(qū)域均未發(fā)現(xiàn)宏觀缺陷。

3.4 硬度測量

對上述2個絕緣子樣品鋼帽內(nèi)瓷體球形部分頂端采用里氏硬度計進行測量，結(jié)果如表4所示。

表3 聲速測量及超聲波檢測結(jié)果

表4 瓷體里氏硬度測量結(jié)果 HL

測量結(jié)果表明：正常絕緣子硬度明顯高于零值絕緣子；而對于同一絕緣子來說，傘裙部位的硬度又明顯高于鋼帽內(nèi)瓷體球形頂端部位硬度。在硬度測試過程中，可明顯聽出2只絕緣子在受到探頭敲擊時發(fā)出的聲響存在差異，其中正常絕緣子發(fā)出的聲音較零值絕緣子更為清脆。

4 綜合分析

從以上各項試驗結(jié)果來看，引起該站懸式瓷絕緣子失效的直接原因是存在零值絕緣子，而形成零值絕緣子的主要原因是絕緣子鋼帽部分內(nèi)部瓷體的瓷質(zhì)不良，其組織結(jié)構(gòu)與正常絕緣子存在較大差異。具體表現(xiàn)在電阻偏低、聲速偏小、硬度值偏小，因而整串絕緣子的絕緣性能較正常絕緣子存在很大差異。根據(jù)紫外成像檢測和解剖試驗檢測結(jié)果，可以判定：甲公司在生產(chǎn)瓷絕緣子時，存在制造工藝控制不嚴(yán)的情況，從而引起該批絕緣子性能不良、產(chǎn)品不良率較高，而且在該批瓷絕緣子出廠時，甲公司未嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行絕緣電阻測試。

5 結(jié)論

（1）對于懸式瓷絕緣子，絕緣電阻測試是一種簡單高效的絕緣性能判定方法，不論在出廠檢驗或者到貨驗收時，都應(yīng)該嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進行此項測試。

(2) 紫外成像技術(shù)作為一種帶電檢測方法，可通過瓷絕緣子表面的電暈放電的圖像檢測，達到確定絕緣子電暈的強度和具體部位的目的，從而為絕緣子運行情況提供可靠的依據(jù)。

(3) 根據(jù)解剖試驗檢測中聲速測定和硬度測量結(jié)果，可以初步判斷瓷絕緣子絕緣電阻值和聲速、硬度之間存在某種對應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系可用于瓷絕緣子絕緣性能的深入研究。

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