摘要：输电线路绝缘子的主要作用是用来支持固定导线，使导线与杆塔保持可靠绝缘。绝缘子在运行中，不但长期承受工作电压的作用，而且还要受到操作和雷电等电压的作用，加之导线自重、风力、冰雪以及环境温度变化的机械荷载等的作用，致使绝缘子蒙受电气和机械两方面荷载的影响，工作条件恶劣。基于此，本文结合当前玻璃绝缘子运行状况，深入分析了玻璃绝缘子掉串的原因，并提出了可行性的建议。
关键词：输电线路；玻璃绝缘子；问题探析；措施
引言
绝缘子是输电线路的重要组成部分，对输电线路的安全稳定运行至关重要。钢化玻璃绝缘子因其优良的耐振疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能，在输电线路上得到广泛应用，同时因其“零值自爆”的特性，不需要检测绝缘电阻、缺陷易于发现、可以踩踏，而深受运行检修单位欢迎。近几年，在河源境内35-110kV线路上发生多起玻璃绝缘子掉串现象，严重威胁电网安全稳定运行。2018年08月04日，110kV和阳甲线1251线路两侧开关跳闸，重合成功，查线发现110kV和阳甲线#13塔A相双串玻璃绝缘子其中一串掉串，同时发现B相绝缘子自破一片、C相有明显放电闪络痕迹。本文针对110kV和阳甲线玻璃绝缘子掉串进行了深入分析，提出一些整改建议，并着重强调玻璃绝缘子在运行维护工作的着力点。
1 110kV和阳甲线玻璃绝缘子掉串分析
1.1 外观检查及分析
经外观检查，未自爆的玻璃绝缘子污秽程度较轻，绝缘子完好，玻璃件有电弧烧蚀发黑痕迹，同时发现有熔融痕迹，表明玻璃绝缘子跳闸时刻由于电弧作用受到高温冲击。观察自爆后玻璃绝缘子残锤，碎玻璃渣呈现鱼鳞状，钢帽和钢脚有明显电弧烧蚀和高温熔融痕迹，自爆起始点推测位于玻璃件靠近铁帽底部即钢脚附近。钢帽残片已发生破裂，钢帽内壁可见明显电弧烧蚀和高温熔融痕迹，钢帽内壁断口锈蚀；钢帽凹槽可见明显压痕，压痕穿透到钢帽内壁，压痕形状跟W销较一致，钢帽凹槽边缘有多道细裂纹，说明故障时刻由于雷电流作用，雷电流还通过绝缘子钢帽→钢帽内部胶合水泥→钢脚形成放电通道，在雷电流的作用下使钢帽内部胶合水泥产生高温，胶合水泥和钢帽急剧热胀冷缩、产生加大压力造成钢帽和玻璃件发生爆裂，爆裂瞬间产生极大冲击力，冲击力挤压钢帽凹槽，以致产生压痕和裂纹。
1.2 机械破坏负荷试验及分析
经机械破坏负荷试验，完整玻璃绝缘子试验结果满足标准要求，而残锤机械破坏负荷不合格，略小于额定机械破坏负荷，表明残锤样品机械性能已发生较明显下降，说明跳闸时刻雷电流除在绝缘子表面形成放电通道外，并由于雷电流通过导致钢帽和内部胶合水泥发生热胀冷缩引起内部胶合水泥原有的紧密性受到影响，从而造成机械性能发生下降。试验结果如表1。
表1 机械破坏性试验
1.3 热震试验及分析
将#1玻璃绝缘子放入烘箱加热到高于水温100K，然后将温度均匀的绝缘子迅速而完全浸入水温不超过50℃的水中，绝缘子在水中至少2min，未发现绝缘件破坏。#1玻璃绝缘子本项试验合格。试验结果如表2。
表2 热震试验
1.4 冲击击穿电压分析
冲击过电压击穿耐受试验中，正、负极性各10次，每5次换极性。冲击耐受电压(峰值)Um＝2.8-0+0.28p.u. 其中1p.u.为5片串标准雷电冲击50%放电电压U50的单片平均值。根据产品结构高度和盘径，选取U50=100kV。
将热震试验后的#1号样品进行冲击击穿试验，试验电压波形如下图1所示，玻璃绝缘子试品未发生破坏，试验结果合格。
表3 冲击击穿试验
1.5 雷电活动情况分析
2018年08月04日15时52分47秒，河源局110kV和阳甲线发生跳闸，查询雷电定位系统，结果如图2所示。由图可知，跳闸时刻发生雷击，雷电流为-80.9kA，最近杆塔为#15～#16,并且该次雷击还有一次回击，回击雷电流为-11.9kA，最近杆塔未#13～#14。典型110kV线路反击耐雷水平为50kA～60kA，且考虑到雷电定位系统存在一定误差，因此110kV和阳甲线跳闸由主放电引起，其雷电流较大，达到-80.9kA。
1.6分析结果
(1)试验结果：依据检测标准GB/T 1001.1-2003，完整玻璃绝缘子样品机械破坏负荷试验、热震试验、冲击过电压击穿耐受试验均符合标准要求，玻璃绝缘子残锤样品机械性能略有下降。表明完整玻璃绝缘子试品未表现出明显劣化现象。
(2)外观检查：送检未自爆样品污秽程度较轻，样品完好，玻璃件有电弧烧蚀发黑痕迹，同时发现有熔融痕迹。残锤样品和钢帽残片内壁可见明显电弧烧蚀和高温熔融痕迹。
(3)爆炸原因：结合上述分析，由于较大雷电流作用，造成#13塔发生雷电反击跳闸，故障时刻由于雷电流作用，雷电流通过绝缘子钢帽→钢帽内部胶合水泥→钢脚形成放电通道，在雷电流的作用下使钢帽内部胶合水泥产生高温，胶合水泥和钢帽急剧热胀冷缩、产生极大压力造成#13塔A相玻璃绝缘子钢帽和玻璃件发生爆裂，导致A相玻璃绝缘子掉串；同时由于雷电流造成瞬间高温导致B相玻璃绝缘子发生自爆。
（a）正极性电压波形 （b）负极性电压波形
图1 试品冲击击穿电压试验电压波形
图2 110kV和阳甲线跳闸时刻雷电活动情况
2 110kV和阳甲线玻璃绝缘子掉串的整改措施
2.1 及时统计和排查同批次玻璃绝缘子的安装及运行情况
建议统计和排查同批次玻璃绝缘子运行和自爆情况，并对同批次玻璃绝缘子加大抽检，以进一步确定同批次玻璃绝缘子是否存在质量隐患。同时，连接部分的螺栓应配有垫片和弹簧垫片，防止螺栓松动，处理好连接点的接触问题，消除接触电阻的影响。
2.2 建议提供技术分析报告
要求绝缘子生产厂家提供技术分析报告，就此批次玻璃绝缘子产品质量、材质和工艺等因素对玻璃绝缘子自爆率方面的影响。
2.3 实施综合防雷措施
a)对该线路易段加装线路避雷器，根据线路雷击特点，线路避雷器应优先安装在下列杆塔：线路易击段易击点的杆塔；线路杆塔接地电阻超过100Ω且发生过闪络的杆塔；水电站升压站出口线路接地电阻大的杆塔；大跨越高杆塔；多雷区双回路线路易击段易击点的一回线路。b)降低杆塔接地电阻，降低接地电阻是提高线路耐雷水平防止反击的最有效措施。降低杆塔接地电阻，一般可采用增设接地装置，如延长水平接地极、增设垂直接地极等；采用长效降阻剂；采用引外接地装置或连续伸长接地体；连续伸长接地体是沿线路在地中埋设1～2根接地线，并与下一基杆塔的接地装置相连；采用石墨接地体等措施。c)采取不平衡绝缘。通过采用不同材质、不同电弧距离的盘形悬式绝缘子或复合绝缘子进行不平衡绝缘改造。采用复合绝缘子的线路，可保持其中一回为复合绝缘子，其它回路改造为高绝缘的盘形悬式绝缘子。
2.4 更换绝缘子
及时更换自爆绝缘子。如同批次玻璃绝缘子抽检发现存在质量隐患时，应及时更换同批次玻璃绝缘子，彻底消除该线路绝缘子存在的安全隐患，防止类似事件的发生。
3 玻璃绝缘子运行维护的着力点
玻璃绝缘子的运行环境恶劣，极易出现一些缺陷，因而对架空线路玻璃绝缘子应进行定期巡视和维护，特别应加强以下几方面的巡视检查和维护工作。
a)定期巡视检查玻璃绝缘子是否完好，双串绝缘子受力是否均衡、连接是否牢固等。如发现自爆绝缘子应及时更换，消除安全隐患。b)加大玻璃绝缘子及连接的红外检测，发现问题及时处理。c)结合停电及时更换雷击玻璃绝缘子。d)结合停电及时做好玻璃绝缘子表面污秽清扫工作。
4 结语
目前，输电线路玻璃绝缘子掉串原因主要是雷击，减少雷电流对玻璃绝缘子的冲击是关键。因此，需要进一步提升输电线路的耐雷水平，以及优化输电线路防雷措施，减少雷电对绝缘子及输电线路的影响。另外，应加强玻璃绝缘子的运行维护，及时消除玻璃绝缘子存在缺陷或隐患，确保输电线路安全稳定运行。
参考文献
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作者简介
杨柳辉，男，1978-，本科学历，高级技师，工程师，长期从事输电设备运行、维护管理工作。
论文作者:杨柳辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：绝缘子论文; 玻璃论文; 线路论文; 杆塔论文; 雷电论文; 电弧论文; 发生论文; 《电力设备》2019年第16期论文;