500kV悬式瓷绝缘子绝缘降低原因分析及克服措施

    金文建 吕兆俊

    

    

    

    摘?要：漕泾电厂500kV系统XWP2型悬式瓷绝缘子，通过人工巡检、定时跟踪和无人机辅助巡视等手段，检测到绝缘瓷瓶发生表面局部烧灼伤、釉彩失色和内碗结垢等一系列异常;甚至部分钢脚出现发热变色、金具烧伤等严重现象。对设备停电检修与维护、人工清扫和清洗处理后，绝缘数值仍然偏低。电气设备绝缘性能下降，对电网的安全运行会带来威胁。本文简要介绍绝缘子整体性能降低的原因，并结合现场实际情况提出克服措施。

    关键词：悬式绝缘子;绝缘降低;克服措施

    1 概述

    XWP2盘型耐污型悬式瓷绝缘子（以下简称瓷绝缘子），是一种将架空输电线路导线绝缘地固定和悬挂在杆塔上的特殊的绝缘控件，其作用是悬挂导线并使导线与杆塔、大地间保持绝缘。漕泾电厂500kV线路上运行的XWP2-160瓷绝缘子串，长处于上海电力系统污秽区域E级气候环境，运行至今10年多，在内力和外力的长期作用下，且地理位置位处杭州湾易受台风侵袭之地。2019年10月，在2号机组C级检修中，结合危险有害因素分析、预评估情况，重点排查2号主变500kV瓷绝缘子隐患点，瓷绝缘子（主变侧、GIS套管侧）经历绝缘测量、多次清揩，再复测，95%以上绝缘片绝缘电阻均在《电力设备预防性试验规程》（DL/T596-1996）要求标准500兆欧以下;单串（每串40片）总绝缘值10000兆欧以下，其中GIS套管侧B相、C相左联整串，甚至是5000兆欧，单片50兆欧普及面较广。举一反三，10月24日，01号高备变停电检修，架空线绝缘子例行维护的试验结果与2号主变基本一致，瓷绝缘子（变压器侧、GIS套管侧）在绝缘电阻测量及多次清揩和复测后90%以上不合格。通过二次紧急抢修更换项目施工，2号主变、01号高备变500kV悬式绝缘子全部更换完毕，双联绝缘子全达50000兆欧以上;60kV交流耐压10%抽样试验，全合格，符合《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2016）要求。

    2 现场尝试及外观检查

    2.1 现场尝试

    （1）10月22日，在环境湿度60%，气温26℃，利用SJC-6数显绝缘子测试仪对悬挂的瓷绝缘子进行了绝缘测试，单片最低R<9兆欧;另一片酒精擦拭后R>500兆欧，5分钟后R=360兆欧，均不合格。

    （2）10月24日，在01号高备变停役当日即进行GIS侧悬式绝缘子绝缘数值测量，以干布、气泵气吹瓷瓶钢脚的方式进行清扫，绝缘子仍无法达到合格标准;并且观察到瓷瓶内碗处积油污，上述清揩也无法根除油腻污垢，只能百洁布清揩干净;再测试绝缘值可大于500兆欧。

    （3）10月25日，将1串30片绝缘子用高压水枪反复冲洗，第二天下午复测绝缘子，18片合格（其中5片正好为500兆欧），12片不合格，合格率60%。

    （4）10月27日，将拆卸下01号高备变本体侧绝缘子串测量总长度时，发现总长度（单片结构高度公称值：155mm左右，共40片）一般在620cm变化到640cm以上，A相瓷串（最东侧）652cm，明显有拉伸变长现象。

    （5）交流耐压试验是判断绝缘子抗电强度直接的方法。10月28日18：30将拆卸三单元旧绝缘子作被试品，进行交流耐压试验，试验电压至10kV，铁帽与瓷面结合面有激烈放电现象，试验电压至30kV-40kV时，瓷串间沿面放电、拉弧现象更为明显。

    2.2 外观检查

    （1）绝缘子瓷裙内碗处积油污严重（图1编号1所示）。

    （2）钢脚附近的水泥胶合剂失效、脱落（图1编号2所示）。

    （3）绝缘子内碗部结垢严重（图1编号3所示）。

    （4）绝缘子钢脚热镀锌层腐蚀、皱皮（图2编号4所示）。

    （5）悬垂绝缘子瓷面烧伤（图2编号5所示）。

    （6）绝缘子内碗深处放电，钢脚发热、变色（图2编号6所示）。

    （7）绝缘子铁帽放电灼伤（图3编号7所示）。

    （8）绝缘子钢脚发生“脚延伸”（图3编号8所示）。

    （9）金具连板电弧烧伤（图3编号9所示）。

    3 原因分析

    双伞耐污型盘型悬式瓷绝缘子，理论运行周期30年。对漕泾电厂500kV悬式绝缘子运行至今十年多，短周期运行演变，其绝缘数值降低剧变主要原因，分析如下。

    （1）瓷绝缘子采用内胶装结构，胶装粘合剂和钢脚、铁帽以及瓷质伞群的热膨胀系数各不相同，在长期昼夜不同温差的环境下瓷质伞群将受到压应力和剪切应力。

    （2）绝缘子头部结构决定本身机电强度，作用到绝缘子上的机械负荷由钢脚、铁帽、瓷瓶头部以及钢脚和铁帽附近的水泥胶合剂所承受，这些承受机械负荷的组成部分构成一弹性系统，因此绝缘子的机械强度取决于各组成部分的形状、尺寸、弹性以及其机械性能。

    （3）瓷绝缘子在500kV超高压作用下，对以往电厂和附近化工区排放的石膏雨及其他污染物有一定吸附作用，单靠人员每年上架空线一次无法做到彻底清洁，尤其XWP2盘型耐污型瓷绝缘子下表面结垢明显，无法进行清揩，导致瓷釉化学稳定性下降;受污秽而放电，瓷面灼伤、钢脚承受高温发热、变色，瓷面和热镀锌钢材性能发生“质”变化。

    4 克服措施

    （1）对双联绝缘子串进行清揩后總长度参数数据化建立，观察绝缘子在受额定拉伸负荷时，各部位的位移和应力情况，论证瓷绝缘子胶合部分和瓷件部分受压的特性，并通过分析判定绝缘子钢脚变形或瓷件的破裂。

    （2）加强巡视检查，如果发现绝缘子闪络、脏污、破裂、烧伤、铁帽及钢脚发热、损坏，连接金具是否损坏、变形、接线端子处是否发热等，要及时组织停电清扫或冲洗，甚至更换。

    （3）自然恶劣天气、电网系统发生短路故障、天气暴冷暴热、受到台风等破坏时要加强巡视检查。

    （4）根据污秽等级区域分布，采取不同地域相应预防解决方法，延长绝缘子使用寿命，保证发变输送电。

    （5）推广应用绝缘子模态分析，建立绝缘子的三维模型，对绝缘子进行模态分析，提取结构的前阶模态固有频率和振型，分析绝缘子的振动特性，从而为后续的动力研究以及故障的诊断提供依据。

    （6）瓷绝缘子表面污秽物的等值盐密，每年定期执行一次。盐密度测试样本瓷瓶，1∶1质量、安装方式参照，检查其机械强度及观察钢脚、胶合体变化。在天气晴朗且大气湿度小于80%的条件下、避开清晨与傍晚时间，定期测量绝缘电阻;交流耐压下观察火花放电和声音。

    （7）加强红外测温及紫外测温手段巡检手段，通过温度场的分布监测判断绝缘子是否有潜在隐患，及时对耐张串进行更换。

    5 结论

    瓷绝缘子在超高压下，瓷釉化学稳定性、内碗积油污放电、铁帽灌装水泥膨胀和机械过载劣化等，都是导致绝缘子绝缘数值下降主要原因。瓷绝缘子性能取决于其绝缘本身，结合不同天气、不同地理环境建立完善的巡视检查和定期维护保养制度，及时检查出运行中存在的不良绝缘子，排除隐患，对于杜绝该类缺陷是可能的并且是有效的。

    参考文献：

    [1]中华人民共和国机械行业标准，盘形绝缘子钢脚，JB/T9677-1999.

    [2]王政源.浅谈瓷绝缘子的老化与检测[J].广东电力，1997（2）.

    [3]廖福才.输变电设施的电磁污染与防护措施[J].中国化工贸易，2019：175-176.

    作者简介：金文建（1970—?），男，汉族，上海人，专科，助理工程师/技师，主要从事电力系统发变配电电气设备检修及隐患缺陷排查工作;吕兆俊（1972—?），男，汉族，上海人，专科，工程师/技师，主要从事电力系统电气、继电保护专业的技术管理及实践工作。