摘要：通过比对电网系统内几次不同类型的500kV复合绝缘子断串事件，分析了在高压线路上复合绝缘子断串的主要原因。发现高压端局部放电造成护套锈蚀，绝缘子端部密封不严，潮气侵入芯棒，最终造成芯棒腐蚀脆断，绝缘子断串。针对断串现象，本文结合运维实际，提出采用现有的红外热成像技术、紫外电晕放电检测技术、无人机拍照等带电检测手段及时发现绝缘子缺陷，提高复合绝缘子管控水平。
关键词：复合绝缘子；断串；带电检测；运维管控
0 引言
随着社会发展，电网架构的增大与完善，高压输电线路规模在近年增长很快。绝缘子是高压架空输电线路的重要设备之一，起着电器绝缘和机械支撑的作用。与瓷质及玻璃绝缘子相比，复合绝缘子具有耐污性能好、绝缘强度高、重量轻、体积小等优点，近年来在高压架空输电线路中应用越来越广泛。但从近年几次500kV交流架空输电线路的复合绝缘子断串事件来看，复合绝缘子在材料以及结构方面还有很多问题未解决。复合绝缘子自身电容相对瓷质和玻璃绝缘子小，杂散电容的影响相对较大，以至于复合绝缘子串上电场分布不均匀，特别是靠近导线的高压端附近，电场畸变严重。在复合绝缘子制作时，采用常温封胶、芯棒护套粘接工艺差等问题都将导致潮气侵入绝缘子内部，继而造成芯棒酸蚀脆断的问题。复合绝缘子断串不仅严重影响到高压线路的稳定运行并且极易造成社会事件及人员伤亡，是绝缘子运维管控的重点工作之一。
1 复合绝缘子断串案例
惠州地区高压架空输电线路应用复合绝缘子较晚，但应用规模较大，目前110kV~500kV交流线路上运行的复合绝缘子六万七千余支。复合绝缘子分内外绝缘两部分，外绝缘为硅橡胶伞裙，内绝缘为耐酸芯棒，同时芯棒也是绝缘子机械力的承载部件。硅橡胶与芯棒通过密封胶进行绝缘密封，目前负荷绝缘子端部密封已经历三代产品：第一代为真空灌胶内嵌，第二代为挤包穿伞内嵌（常温封胶），第三代为整体注射压接（高温封胶）。
通过数起500kV复合绝缘子断串事件可见其断串位置均位于导线端第二至五个伞群之间。断口芯棒约30%呈相对正常的乳白色，约70%呈褐色，断口不平整，可见芯棒均已严重腐蚀。断串直接原因是芯棒蚀损后机械性能下降严重，当机械性能不能满足导线重量时绝缘子即被拉断。
图1 绝缘子断串现场
图2 断串绝缘子局部图
2 断串绝缘子解剖分析案例
2.1绝缘子端部封胶方式
相比目前通用的高温包胶工艺，常温包胶工艺为早期工艺，存在着以下两个问题：1.常温胶采用常温固化工艺，固化不易完成，密实性和密封性能不足；2.常温胶容易发生老化、密封性能易下降等缺点，给复合绝缘子运行带来隐患。
常温胶密封（图3）在芯棒护套和金具连接处通过涂抹常温胶进行密封，厚度较薄，未包裹凸起的“O”型金具，因此外观可看到明显的凸起的“O”型金具裸露；
高温胶密封（图4），采用一体注射高温硫化成型，高温胶全部包裹凸起的“O”型金具，因此外观看不到明显的凸起的“O”型金具裸露。
图3 常温封胶复合绝缘子端部
图4 高温封胶复合绝缘子端部
2.2芯棒与伞群粘接情况
在部分断串的复合绝缘子解剖过程中发现，绝缘子芯棒部分无附胶，芯棒与硅橡胶伞群粘接不良。尤其是高压端护套界面粘接性下降明显、存在界面缺陷，造成局部场强集中，引起电晕放电，不断蚀损端部包胶产生贯通蚀孔，潮气入侵伞群内部，在电晕放电和潮气共同作用下造成复合绝缘子局部异常发热并且导致绝缘子断串。
图5 芯棒与伞群粘接良好
图6 芯棒与伞群粘接不良
2.3高压端局部放电对硅橡胶伞群的侵蚀
复合绝缘子由于在海边、化工厂恶劣运行环境下，憎水性丧失较快，表面局部放电和电弧逐步加剧，使复合绝缘子伞裙和护套发生由表及里的蚀损，运行中因端部密封不良以及护套击穿导致护套蚀损不断扩大，最终由局部电蚀损导致潮气侵入芯棒导致断串或是造成绝缘子贯穿性击穿。
图7 硅橡胶伞群由于局部放电侵蚀
3 带电检测手段
3.1红外热成像检查
由于复合绝缘子在伞群破损，潮气侵入芯棒，伞群表面积污放电等情况下都将造成绝缘子局部升温。按照运行经验，上诉故障会造成1~3℃的温升。在常规的热成像检测中不易发现缺陷，应在操作时注意：1.避免在阳光照射绝缘子时检测，因绝缘子受阳光照射部分温升明显，影响判断；2.在塔下检测后如发现大于1℃的疑似局部温升应进一步登塔靠近绝缘子检测；3.绝缘子局部温升对热成像仪灵敏度及分辨率要求较高，建议红外热像仪要求分辨率不低于320*240；4.检测注重在绝缘子高压端。
图8 复合绝缘子红外热成像检测图例
3.2紫外检测（局部放电检测）
对复合绝缘子开展紫外检测有助于了解绝缘子周围电晕放电（局部放电）情况。通过案例分析得出，电晕放电集中的位置极易造成硅橡胶外套烧蚀进而使故障扩展至绝缘子内部。紫外检测应注意：1.与红外检测同时开展，便于结合判断缺陷；2.尽量选择干扰少的背景；4.检测注重在绝缘子高压端。
图9 复合绝缘子紫外检测图例
3.3无人机可见光拍摄
无人机可见光拍摄可在不人员不登塔的情况下观察伞裙护套有无击穿、开裂、破损等细节，并且无人机的移动性强，可针对部分登塔观察不到的地方进行检查。不仅提高了排查效率也提高了排查的质量。
图10 复合绝缘子无人机可见光拍摄图例
4 结论
4.1加强设备准入及到货抽检，杜绝不合格复合绝缘子流入电网。规范招标技术条件书，提高设备准入门槛，淘汰过时的生产工艺。
4.2及时更换有批次缺陷的复合绝缘子，消除可能存在的安全隐患，如发现复合绝缘子均压环缺陷应及时消除，避免电场集中损伤硅橡胶伞群。
4.3加大力度实施复合绝缘子的带电检测，及早发现绝缘子缺陷。
4.4对于安装在重污区的复合绝缘子，因其硅橡胶伞群一旦形成严重积污并产生局部放电后极易发展形成护套烧蚀甚至断串事件，需加强管控并适当提前更换。
参考文献
[1]党镇平,彭宗仁. 运行断裂的500kV棒形悬式复合绝缘子蚀损实验和电厂计算分析[J].电磁避雷器,2005,(4):1-7.
[2]钱之银,包建强.进口复合绝缘子断裂原因分析 [J].高电压技术,2003,30(5):3-4.
[3]GB/T 19519-2004 标称电压高于1000V的交流架空线路用复合绝缘子--定义、试验方法及验收准则[S].
[4] DL/T 864-2004 标称电压高于1000V交流架空线路用复合绝缘子使用导则[S].
论文作者:陈晓儒
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：绝缘子论文; 护套论文; 局部论文; 常温论文; 高压论文; 硅橡胶论文; 潮气论文; 《电力设备》2018年第16期论文;