输电线路复合绝缘子运行状态抽样检测试验

输电线路复合绝缘子运行状态抽样检测试验
黄振;许志海;彭向阳;王锐;张英;周华敏
【摘要】为了掌握在运复合绝缘子的运行性能变化情况,介绍了广东电网连续4年开展输电线路运行复合绝缘子抽样检测的情况,以及对其宏观性能进行的系统性试验检测情况,主要包括憎水性检查、机械破坏负荷、密封性能试验和带护套水扩散等.抽检结果表明:运行复合绝缘子机械性能和端部密封性能稳定,但界面粘接性、憎水性能和伞裙耐电蚀等性能发生较明显老化;复合绝缘子性能发生老化同运行年限有关,界面粘接性和伞裙耐电蚀性能在复合绝缘子运行超过8 a 后下降较为明显;复合绝缘子界面粘接性下降,可能导致芯棒机械性能下降甚至造成断裂故障,应在运维过程中重点关注.%In order to control the situation of operating performance change of the running composite insulator, this paper introduces development of sampling inspection on transmission line composite insulator in the last four years of Guangdong power grid, and systematic experimental inspection on its macroscopic performance including hydrophobicity inspection, mechanical failure load, sealing property test , water diffusion with sheath, and so on. Sampling inspection results indicate that mechanical property of the composite insulator and sealing property of its ends are stable but performance such as interface adhesion, hydrophobicity and electrical erosion resistance of the umbrella skirt is clearly aging. Aging of performance is related with operating years of the composite insulator, performance of interface adhesion and electrical erosion resistance of the umbrella decreases obviously after the insulator operating over 8 years. In addition, declination of interface adhesion may
cause declination of mechanical property of the core rod and even cause breakage fault, which should be closely paid attention to in operation and maintenance process.
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2017(030)005
【总页数】5页(P114-118)
【关键词】复合绝缘子;老化;抽检;界面粘接性;憎水性;运行年限
【作者】黄振;许志海;彭向阳;王锐;张英;周华敏
【作者单位】广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司机巡作业中心,广东广州 510160;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司,广东广州 510060;广东电网有限责任公司,广东广州510060
【正文语种】中文
【中图分类】TM85
复合绝缘子具有优异的憎水性和憎水迁移性，且重量轻、安装维护方便，使用后有效遏制了电网污闪事故，被广泛应用于高压输电线路[1-5]。

但复合绝缘子因采用有机材料制造，户外长期运行过程中受日照、污秽、雨淋、潮气和电场等作用发生老化，轻则伞裙粉化、憎水性能发生下降，重则复合绝缘子异常发热甚至发生断串等故障，威胁输电线路的安全稳定运行[6-8]。

因此，对于运行复合绝缘子老化状况开展评估和研究已成为亟需解决的问题[9]。

广东电网复合绝缘子使用规模巨大，据统计截止到2016年35 kV及以上输电线
路复合绝缘子使用数量达到55.1万支，占据广东电网35 kV及以上输电线路绝缘子使用总量的38.5%。

广东电网所辖区域地处沿海、属亚热带季风气候区，气候
特征高温高湿，台风等极端天气频频发生，工业发达，积污较为严重，酸雨较多，复合绝缘子运行环境较为恶劣。

近几年广东电网已发生十多起复合绝缘子断串故障，造成了输电线路掉线、线路故障停运等后果。

为掌握输电线路运行复合绝缘子运行状况和老化情况从而针对性提出复合绝缘子运维措施，广东电网持续开展运行复合绝缘子抽样检测(以下简称“运行抽检”)。

本文对广东电网2012—2015年间负荷绝缘子运行抽检情况进行了总结，并依据
相关国家和行业标准，制定了系统性试验检测方案，并根据试验方案对抽样的运行复合绝缘子开展试验检测。

并通过对其憎水、电气和机械性能等试验结果进行统计，分析了复合绝缘子运行性能下降同运行年限之间的关系。

1.1 抽检试验方案和标准
制定复合绝缘子运行抽检试验项目参考相应的国家标准和行业标准，主要包括
GB/T 19519—2014《架空线路绝缘子标称电压高于1 000 V交流系统用悬垂和
耐张复合绝缘子定义、试验方法及接收准则》、DL/T 1000.3—2015《标称电压
高于1 000 V架空线路用绝缘子使用导则第3部分：交流系统用棒形悬式复合绝
缘子》、GB/T 6553—2014 《严酷环境条件下使用的电气绝缘材料评定耐电痕
化和蚀损的试验方法》和JB/T 8177—1999 《绝缘子金属附件热镀锌层通用技术条件》等。

为综合考察老化情况，参照DL/T 1000.3完成运行抽检的全部试验项目，并参考GB/T 19519增加了部分型式试验项目。

根据考察性能的不同，试验
项目分为预备项目、电气试验项目、机械性能试验项目等，具体试验项目和方案详见表1，试验检测指标参照GB/T 19519中相应指标。

1.2 复合绝缘子运行抽检样品分析
2012—2015年，广东电网35～500 kV输电线路共抽检580支复合绝缘子，涉及129条线路，抽检情况详见表2，可知运行抽检各个电压等级复合绝缘子均有覆盖到，其中500 kV复合绝缘子抽检数量最多，共312支，占比为53.7%；其次为110 kV复合绝缘子，共抽检148支，占比25.5%；220 kV复合绝缘子共抽检110支，占比19.0%；35 kV复合绝缘子抽检数量最少，抽检10支，占比1.7%。

根据抽检运行复合绝缘子运行年限情况可知抽检复合绝缘子运行年限在4～14 a，其中运行年限8 a的最多，超过10 a有140支，占比为24.1%；运行在5～10 a 的有350支，占比为60.3%；运行小于5 a的有90支，占比为15.5%。

2.1 外观检查情况
运行复合绝缘子外观检查结果见表3。

由表3可以看出，运行复合绝缘子存在脏污、伞裙表面龟裂/裂纹以及粉化发白为等现象，伞裙脏
污的比例超过了90%，有超过50%的样品存在粉化现象；个别存在伞裙烧灼、伞裙大面积破损等现象。

这主要是由于长期运行环境下，复合绝缘子受电场、日晒雨淋、污秽、紫外照射等因素影响，从而有脏污发黑、粉化甚至破损开裂情况发生。

在污秽严重环境下，复合绝缘子放电较频繁，从而在伞套表面形成粉化层。

部分伞裙发生材料老化受外力作用影响造成伞片损坏。

2.2 憎水性检查
憎水性是反映复合绝缘子性能的关键指标，是其具有优异防污性能的主要原因。

每支复合绝缘子样品随机抽取高压、中间和低压3段进行HC分级法测试，不同运行年限复合绝缘子不合格率如图1所示。

从图1可知抽检复合绝缘子憎水性总体不合格率为32.2%，而不同运行年限的复合绝缘子其憎水性不合格率差异较大，没有呈现出明显的规律，运行年限4～6 a
的憎水性不合格率比运行年限9～10 a的还高。

这主要是由于复合绝缘子憎水性受生产工艺、原料配方、电压等级、运行环境、运行年限、紫外照射、积污状况、伞裙位置等多因素影响，因此其憎水性下降呈现出不均匀性，同运行年限未表现出明显规律。

2.3 伞裙耐漏电起痕试验
伞裙硅耐漏电起痕试验，用于检验硅橡胶伞裙材料的耐电蚀能力，是检测材料耐电弧烧蚀能力的试验手段。

不同运行年限复合绝缘子样品伞裙耐漏电起痕试验结果如图2所示，可知抽检复合绝缘子的总体不合格率高达46.7%，表明运行复合绝缘子的耐电蚀能力发生了较为明显下降。

分析不同运行年限结果，发现运行年限超过6 a产品不合格率大体维持在大于40%(除了个别年限，由于样品较少，其不合格率存在分散性)，表明运行超过6 a的复合绝缘子伞裙耐电蚀能力下降明显。

2.4 机械破坏负荷试验
机械破坏负荷反映运行后产品芯棒、端部压接工艺方面的老化情况。

从机械破坏抽检结果(见表4)看，按机械破坏负荷与额定机械负荷比值计算，各额定机械负荷抽检样品比值最小值均超过1，表明运行复合绝缘子机械性能方面未发生显著老化，主要是由于复合绝缘子端部采用压接工艺后，机械性能质量控制大为改善。

2.5 芯棒耐应力腐蚀试验
芯棒耐应力腐蚀试验，主要是考验芯棒的长期耐酸性能。

芯棒耐应力腐蚀共测试115支，试验结果见表5，试品采用非耐酸棒的占比为27.8%。

其中62支500 kV试品仅有1支未通过耐应力腐蚀试验，说明500 kV复合绝缘子耐酸性芯棒已基本得到覆盖。

由表5可知，对于500 kV电压等级以下，产品没有全部采用耐酸棒，且随着电压等级降低，产品非耐酸芯棒比例越高。

复合绝缘子采用非耐酸芯棒，对其极端条件下耐蚀损性能有影响。

2.6 水煮后干工频电压温升试验
不同运行年限复合绝缘子水煮后工频电压温升情况分布如图3所示，抽样复合绝
缘子总体不合格率为27.7%。

由图3可知，运行超过7 a复合绝缘子不合格率维持在30%以上(除了个别年限，由于样品较少，其不合格率存在分散性)，表明随着运行年限达到7 a以后，复合
绝缘子密封性能有着较明显老化情况的发生。

2.7 芯棒带护套水扩散试验
芯棒带护套水扩散试验可检测芯棒以及芯棒和护套界面的粘接质量。

不同运行年限复合绝缘子芯棒带护套水扩散试验结果如图4所示，可知复合绝缘子运行超过8 a 的不合格率维持在较高水平，大于30%；而运行年限小于8 a的不合格率较低，
小于20%。

表明运行超过8 a的复合绝缘子其界面粘接性能发生较大程度下降。

2.8 芯棒和护套粘接强度试验
芯棒和护套粘接强度试验采用人工垂直扯拔的方式，直接检验复合绝缘子芯棒和护套之间的粘接性能。

芯棒和护套粘接强度试验结果如图5所示，可知复合绝缘子
运行超过7 a的不合格率维持在较高水平，大于30%；而运行年限小于7 a的不
合格率较低，小于30%。

表明运行7 a的复合绝缘子芯棒和护套粘接性能产生较
大的下降。

2.9 结果讨论
复合绝缘子运行抽检试验结果汇总见表6。

由表6可知，镀锌层厚度、机械破坏负荷试验、端部密封性和水煮后陡波冲击等
几个项目的合格率达到或接近100%，而芯棒带护套水扩散、伞裙耐漏电起痕、芯棒和护套粘接强度以及憎水性能5项试验，合格率小于70%。

其中合格率最低为
伞裙耐漏电起痕试验，仅为53.3%。

上述试验结果表明，镀锌层厚度、机械破坏、端部密封性等性能并未受到长期运行而发生明显下降，表明复合绝缘子早期应用出
现的端部密封失效、机械强度下降等问题已经解决。

样品性能老化主要表现为伞裙材料漏电起痕、水煮试验后干工频电压温升和护套粘接性等项目的性能下降。

伞裙耐漏电起痕合格率较低，表明伞裙受长期运行影响发生老化从而导致耐漏电起痕性能下降明显。

水煮后干工频温升和护套粘接性强度合格率较低，表明芯棒和护套界面粘接性能受长期运行影响而发生较大程度老化。

芯棒和护套粘接性能下降明显，界面受电场等因素影响可能会导致界面缺陷发展，导致局部放电和异常发热从而发生老化，甚至导致复合绝缘子断串故障，因此应给予重视。

a) 抽检结果显示，运行复合绝缘子机械强度、端部密封等性能未发生明显老化，
表明复合绝缘子早期出现的端部密封性、机械强度下降等问题通过工艺改进等措施目前已经得到解决。

b) 抽检结果表明，运行复合绝缘子憎水性能、界面粘接性和伞裙耐电蚀能力发生
明显老化，是现阶段复合绝缘子的主要老化特征。

复合绝缘子憎水性能下降同运行年限规律不明显；而复合绝缘子界面粘接性和伞裙耐电蚀能力老化同运行年限有关，界面粘接性和伞裙耐电蚀能力在复合绝缘子运行超过8 a后下降明显。

c) 复合绝缘子护套和芯棒界面粘接性能下降，可能会引起界面缺陷发展产生异常
发热，严重情况下甚至导致复合绝缘子断串故障，应在运维过程中重点关注。

黄振(1987)，男，湖南郴州人。

工程师，工学硕士，主要从事输电线路运行技术、高电压绝缘与试验方面的研究工作。

许志海(1982)，男，辽宁辽阳人。

高级工程师，工学博士，主要从事输电线路及
高电压外绝缘技术研究。

彭向阳(1971)，男，湖北麻城人。

教授级高级工程师，工学硕士，主要从事高电
压绝缘与试验技术、输电线路运行与故障诊断、电力系统过电压与绝缘配合方面的研究工作。

【相关文献】
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