隔离开关支柱瓷绝缘子断裂实例及预防措施

《宁夏电力》2012年第4期
隔离开关支柱瓷绝缘子断裂实例及预防措施
孙杰
（宁夏电力公司中卫供电局，宁夏中卫755000）
摘
要：针对一起220kV 隔离开关支柱绝缘子断裂的事故，进行绝缘子现场试验和分析，从
提高瓷绝缘子质量和加强运行维护管理2方面提出了预防支柱绝缘子断裂事故的建议。

分析结果表明：绝缘子的断裂是由于其抗弯强度不足和未按照工艺要求涂抹沥青层等原因引起的。

关键词：变电站；隔离开关；支柱绝缘子；抗弯强度中图分类号：TM855
文献标志码：B
文章编号：1672-3643（2012）04-0029-02
Example analysis and countermeasures for the post porcelain insulator
rupture of isolating switch
SUN Jie
（Ningxia Zhongwei Electric Power Supply Bureau,Zhongwei Ningxia 755000,China ）
Abstract:Aiming at the accident of post porcelain insulator rupture in 220kV isolating switch,
made the field test and analysis,From technology and management aspects puts forward to prevent the suggestions of post porcelain insulator rupture.The analysis result shows that insulator rupture is
caused by its bending strength insufficient and not according to technology request to lay on the bitu⁃men layer.
Key words:substation;isolating switch;post insulator;bending strength
收稿日期：2012-04-13
作者简介：孙杰（1977），男，工程师，从事电力系统生产管理工作。

近年来，隔离开关支柱绝缘子断裂事故时有发生，给电网安全运行造成严重威胁。

尤其是国内早期生产的支柱绝缘子，制造工艺不良，抗弯强度达不到设计要求，安全裕度偏低，易在倒闸操作过程中发生断裂。

1事故经过
2008年春检期间，某220kV 变电站在进行
220kV 204-1隔离开关由I 母倒至II 母的操作过程中，A 相母线侧支柱瓷瓶从根部断裂坠地，造成一起220kV 地区变电站全停事故。

2现场检查情况
（1）204-1隔离开关为沈阳高压开关厂1994年8月生产的GW7-220DW/1250型产品。

断裂瓷柱为下节瓷柱，抚顺电瓷厂1994年8月出厂产品，
《宁夏电力》2012年第4期
瓷柱断口无陈旧性裂纹。

（2）经外观检查，断裂瓷柱为ZSW-252/4型的
普通防污瓷柱，抗弯强度为4kN，瓷柱在法兰内偏
心，水泥浇装薄厚相差10mm。

瓷柱浇装部位没
有沥青缓冲层，无明显露砂（正常露砂高度为10mm~ 15mm），且水泥胶合剂外露，没有涂防水硅橡胶。

瓷柱外边缘有10mm为青色，内部为白色；下法兰
瓷柱内部靠中心约有1/5面积存在“叠层”现象。

3绝缘子试验情况
（1）对退出运行的204-1隔离开关的其他8柱
瓷柱现场进行超声波探伤检测，结果正常。

（2）从故障隔离开关更换下来的的支柱绝缘
子中，随机抽样3柱6节外观检查完好的支柱瓷绝
缘子送到西安电瓷研究所检验。

依据文献［1］进行
验证性抽样检验，2柱未通过弯曲负荷耐受试验，3
柱均在孔隙性试验呈现渗透现象，具体试验如下。

3.1机械破坏负荷试验
第一柱负荷加至2.73kN时，下节断裂；
第二柱负荷加至4.02kN时，保持10s正常；
加至4.66kN时，下节根部断裂；
第三柱负荷加至4.01kN，保持9s后下节根
部断裂。

3.2孔隙性试验
试验标准为施加20MPa压力，持续9h，试品
应无渗透现象。

从每只元件上的最厚部位取1块，共6块瓷块
进行渗透试验，3块上节试块未见渗透现象，3块下
节抚瓷试块中2块呈现严重渗透现象，1块呈现渗
透吸红现象，只有1块未见渗透吸红现象。

4绝缘子断裂原因技术分析
（1）按照验证性抽样检验结论，该批次隔离开
关支柱绝缘子抗弯强度不满足设计要求，未达到4kN。

（2）断裂的绝缘子未按照工艺要求涂抹沥青
层，起不到应有的缓冲作用。

一是在设备运行中
由于热胀冷缩产生强大分子应力和倒闸操作时机械荷载产生的力都无法缓冲；二是冬、春季节气温变化剧烈，铸铁法兰受环境温度影响，热胀冷缩的速度远高于瓷，由于无沥青缓冲层，铸铁法兰收缩后对瓷柱造成很大的剪切应力作用。

（3）断裂瓷柱在法兰内径向偏离轴心10mm，且断裂处有虚层。

偏心瓷柱长期承受隔离开关导电部分及引线重力、隔离开关在操作中的冲击力等引起的额外力矩作用，尤其是在操作时承受力最大，在瓷柱根部发生断裂，反映出制造厂安装时没有按标准进行抽样检验，检验项目不全，对外形尺寸如高度偏差、轴线垂直度、上下法兰平行度、上下安装孔角度偏移等的检验要求偏松。

致使支柱长期受力不均，久而久之易产生伤痕、形成裂纹。

（4）法兰和瓷件的胶装外部未进行可靠密封处理、工艺粗糙，胶装处水泥外露，没有涂防水硅橡胶。

当胶装处进水遇冷结冰膨胀后，更加剧了应力集中和瓷质老化，极易产生断裂。

5防范措施
（1）严格落实国网公司关于预防瓷柱断裂的各项反事故措施，对运行年限久的普通瓷产品，可考虑按运行环境、重要程度等因素分期分批更换。

（2）对新使用、更换的瓷质支柱绝缘子进行超声探伤检测，合格后方可投入运行。

自投运之日起，3年为一个周期进行超声波检测，3个周期后检测周期缩短为1年。

（3）加强支柱绝缘子选型工作。

瓷质支柱绝缘子优先选用等静压干法成型工艺制造的铝质高强瓷产品，110kV隔离开关支柱瓷绝缘子强度选择4kN~6kN，220kV、330kV隔离开关支柱瓷绝缘子选择6kN~8kN。

（4）加强绝缘子验收工作。

工程交接时对支柱绝缘子逐只进行超声波探伤检测，必要时进行抗弯强度的抽查工作。

外观检查瓷件表面釉层光滑、色泽一致且不应有明显的析晶釉；金属附件胶装部位采用上砂水泥胶装工艺，胶装处胶合剂外露表面应平整且应均匀涂以防水密封胶；绝缘子
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的主要尺寸偏差及形位偏差应符合文献［2］规定。

（5）为防止瓷柱断裂造成人身伤害，运行人员在对隔离开关进行就地操作时，应站在隔离开关转动方向的外侧位置上。

正常操作时使用电动操作，发现卡滞时要按“紧急停止”按钮。

对隔离开关检修时要使用检修平台、检修车等，禁止将安全带系在支柱绝缘子上。

6建议
（1）制造企业要努力提高瓷绝缘子质量。

一是不断改进产品结构和生产工艺，提高主要生产工序控制水平，提高强度均衡性，减小强度分散性；二是严格按照标准和标书规定进行出厂检验。

检验项目可考虑增加无损探伤、打击试验等，以保证产品质量。

三是隔离开关制造厂要努力改进隔离开关结构设计，充分考虑隔离开关操作时传动力矩对支柱瓷绝缘子的影响，避免造成支柱瓷绝缘子异常受力。

（2）设计要充分考虑瓷绝缘子的强度裕度，在价格可比的前提下，设计上应适当提高强度等级，尽可能多留些裕度。

（3）加强运行维护管理，确保产品安全可靠运行。

一是要充分利用电网检修，认真地进行高压支柱瓷绝缘子的检查和维护工作；二是要加强运行、检修人员培训，提高检修质量，防止隔离开关操动机构锈蚀、卡滞、卡死、别劲；要正确操作，严禁蛮力操作；四是及时检测、及时发现、及时更换可能存在事故隐患的断裂瓷绝缘子。

7结论
（1）某220kV 变电站隔离开关支柱绝缘子事故的主要原因为绝缘子抗弯强度未达到设计要求，同时存在瓷柱偏心、水泥浇装薄厚相差大、浇装部位没有沥青缓冲层、未涂防水硅橡胶等问题，随着气温变化，在隔离开关操动的机械力作用下发生断裂。

（2）生产厂家要提高绝缘子制造工艺水平，运行单位加强设备验收和运行维护，严格按照规程要求开展外观检查、超声探伤，可防止绝缘子断裂事故的发生。

参考文献：
［1］GB/T 775.3—2006，绝缘子试验方法［S ］.
［2］GB 8287.2—2008，标称电压高于1kV 系统用户内和
户外支柱绝缘子［S ］.
除；没有完全恢复的“灯笼”可采用软绳索赶压或用预绞丝包覆等措施。

5结论
（1）线路增容改造中，采用碳纤维复合芯铝导线，无需更换杆塔，就可达到增容目的，使宁夏电网新技术(材料)应用和技术装备水平进一步提升。

（2）通过对铝绞层采取加强措施，解决了导线芯棒内缩、外层铝松散的问题；
（3）采用大轮径尼龙滑轮、大轮径张力机，可有效解决施工过程中出现的外层铝股松散和损伤现象，可保证内芯不受损伤。

（4）采用分散压接方式，解决了导线压接和压接管过滑车易弯曲的难题。

（5）改造后线路的输电能力及事故情况下抵御风险的能力成倍提高，满足了电网安全稳定供
电的需要。

参考文献：
［1］余虹云.耐热导线应用技术［M ］.北京：中国电力出版
社，2008.
［2］Q/GDW 388-2009，碳纤维复合芯铝绞线施工工艺及
验收导则［S ］
.
图7压接后管端“灯笼”状变形
碳纤维复合芯铝导线张力架线施工技术。