摘要：复合绝缘子的断串是威胁输电线路安全稳定运行的关键问题。本文对复合绝缘子断串类型及成因进行了系统的分析，并提出了有效的防范措施，提升复合绝缘子运行的稳定性和安全性。
关键词：复合绝缘子；断串原因；防范措施
1 前言
复合绝缘子因其耐污闪性能好、重量轻、运行维护方便等优点，在高压输电线路中得到了广泛应用。伴随着近年来输电线路复合化趋势，复合绝缘子在电网中使用比例逐步增大。然而，随着复合绝缘子使用量的剧增，其发生事故的概率也日趋增大。
2 断串的主要类型
2.1 金具破损引起的掉串
复合绝缘子端部通过端部金具连接导线和杆塔，在长久运行过程中，容易在外力作用下弯曲变形，导致球头脱落造成掉串事故。我国500kV紧凑型输电线路曾发生多起Ⅴ型复合绝缘子掉串事故，且掉串绝缘子串均是夹角在90°以内的背风侧复合绝缘子。事故时复合绝缘子球头自碗头中脱出，严重将碗头中R销冲击变形。目前，国内已通过采用槽型连接金具等措施，有效避免复合绝缘子弯曲变形，解决因金具破损而导致的绝缘子掉串事故。
2.2 芯棒断裂引起的断串
复合绝缘子芯棒作为内绝缘件和机械负荷的载体，其电气与机械性能直接关系到复合绝缘子的运行可靠性。脆断是复合绝缘子的一种特有故障现象。根据国际大电网会议CIGRE的统计和估计，全世界脆断复合绝缘子占全部运行复合绝缘子的比例不超过万分之一。一般认为，脆断是复合绝缘子芯棒在机械负荷与酸性液体的共同作用下发生的应力腐蚀断裂。近年来，国内绝缘子标委会大力推动复合绝缘子采用耐酸芯棒，从而有效减少芯棒脆断事故率。酥朽断裂是近年来发现的第二种断裂形式，并不是一种单纯的机械破坏。现有研究认为，在复合绝缘子内部，芯棒由于界面粘结失效或其他原因导致的气隙会引起放电;芯棒受潮会导致流过绝缘子内部的电流增大，温度升高。这种放电和电流的作用，最终导致了复合绝缘子的酥朽断裂。
3 复合绝缘子断串防范措施
3.1 重视复合绝缘子性能检测
(1)开展机械性能检测分析。额定机械负荷试验和端部装配件与绝缘子伞套间的密封性检查主要用于检测复合绝缘子整体机械强度，与断串事故发生有直接关系，因此在入网抽样试验和运行性能分析试验中均要求开展。
(2)开展电气性能检测分析。陡波前冲击电压试验主要用于检测护套与芯棒界面粘结特性，及时发现界面缺陷，防止因雷击过电压而导致的复合绝缘子内绝缘击穿事故。
(3)开展材料性能检测分析。端部装配件检查和镀锌层试验主要用于检测端部金具的机械、材料特性，在入网检测过程中需开展该项目以便在源头把关，杜绝设计制造缺陷。对运行绝缘子伞套、芯棒有机材料的老化，开展伞套憎水性试验和芯棒水扩散试验，可以及时发现材料老化缺陷，防止由此而产生的绝缘子断串事故。
(4)性能检测新技术。微波和太赫兹界面检测方法，利用电磁波在界面上的反射波携带的信息，对芯棒与护套交界面的脱粘、缺陷等进行判断。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主动红外热成像缺陷检测方法，主要利用不同物质的比热容、热传导系数等的不同，通过识别主动红外热成像的特点，初步分析护套、芯棒及界面的缺损、劣化。橡胶材料孔隙率检测方法，用于检测硅橡胶护套的孔隙情况，分析护套的透水性是否足够低。改进水扩散试验方法，针对目前水扩散试验结果与运行年份相关性较弱的问题，采用水煮100h，200h，300h后解剖交界面，观察粘接性的方法判断交界面的质量。
综合上述分析，开展复合绝缘子入网检测和运行性能分析，可以整体把关复合绝缘子性能，从整体上做到预防断串事故发生。
3.2 加强复合绝缘子带电检测工作
运行复合绝缘子带电检测方法主要包括巡检观察法、红外测温法、紫外成像法、电场分析法等。
(1)巡检观察法。主要采用无人机、直升机、地面人员相结合的巡检手段，检查复合绝缘子表面缺陷，如绝缘子外护套是否被侵蚀、裂化、破损等;观察复合绝缘子上是否有鸟啄、鸟粪、异物等;检查均压环、锁紧销、端部配件是否出现异常等。该法主要用于进行复合绝缘子外部检查。
(2)红外测温法。该法可以有效发现输电线路运行复合绝缘子发热缺陷。近年来研究发现，复合绝缘子芯棒酥朽断裂前，芯棒表层由于质量问题或其他原因导致的气隙会引起放电;芯棒受潮会导致流过绝缘子内部的电流增大，温度升高。因此通过红外精确测温，可以及时发现绝缘子芯棒受潮缺陷，预防芯棒酥朽断裂事故发生。值得说明的是，由于复合绝缘子的内部发热缺陷属于电压致热型缺陷，温度差在0.5℃～3℃左右，开展红外精确测温时，必须考虑测量点与绝缘子的直线距离，通常需要辅助红外望远镜头进行补偿。如果红外仪分辨率为320×240，须增加6°～7°镜头;如果分辨率为640×480，配12°镜头或6°～7°镜头。除此之外，采用精确测温时，须在阴天或夜间环境下进行。同时，测量过程中应注意收集绝缘子表面污秽情况，防止因污秽受潮后伞裙表面过热而造成的误判。
4 实例分析
4.1 故障原因
该故障绝缘子挂网运行4年多,经过检查发现断裂绝缘子芯棒断口呈现出与脆性材料断裂特征相似的平整断裂面;外护套未见龟裂、老化现象,未发现陈旧性断口;断裂点处外护套内侧贴近芯棒的地方有一处月牙形的痕迹,用手触试,可发现该处的交界面明显粘接不良。经检测,复合绝缘子芯应力腐蚀试验不合格,分析认为该断裂的复合绝缘子在断裂点处交界面存在粘接不良缺陷。当绝缘子带电运行时,气隙放电使氧气和氮气反应生成臭氧和氮氧化物;氮氧化物在气隙中易形成硝酸,硝酸与伞套材料Al(OH)3发生反应,生成Al(NO)3并析出大量水分,最终Al(NO)3在芯棒和硅橡胶护套之间留下白色痕迹,硝酸侵蚀芯棒导致脆断。
4.2 整改措施
此类绝缘子脆断故障在其他网区公司已多次发生,但多是由于金属接头制造工艺不佳导致硅橡胶破损、密封性能下降及芯棒进水等,从而引起绝缘子芯棒脆断。结合本次故障,总结出以下防范措施:
(1)利用紫外红外成像技术进行综合诊断,可尽早发现复合绝缘子芯棒缺陷,从而防止复合绝缘子脆断。例如,在对某500kV线路上巡视时,发现了绝缘子紫外成像异常,带电更换后发现其芯棒已出现腐化现象。
(2)目前GB/T19519—2014未将芯棒的试验检测项目纳入绝缘子出厂抽样检测范围之内,各复合绝缘子使用部门可制定相关的验收抽样要求,严把增量设备质量关,加强物资品控抽检力度,从源头杜绝质量不良的复合绝缘子入网运行。一年来,对中标广西电网线路复合绝缘子的厂家进行抽样检测时,均未发现耐应力腐蚀试验不合格情况。
5 结束语
绝缘子断串有一定的随机性,虽然概率不高,但是危害巨大,故应加强排查早期投运的复合绝缘子。在DL/T1000.3—2015的基础上,完善对运行时间达到10年的复合绝缘子的抽检试验,并加入芯棒检测试验项目,尽快掌握早期使用的非耐酸芯棒复合绝缘子分布情况,加强其日常运行管理。文中选取的近几年输电线路实际复合绝缘子断串样品进行分析，提出了针对性的防范措施，为电网运行部门提供应对线路复合绝缘子断串事故的具体措施。
参考文献：
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[2]刘泽洪.复合绝缘子使用现状及其在特高压输电线路中的应用前景［J］.电网技术，2016，30(12):1－7.
论文作者:赵普振,刘晓林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
标签：绝缘子论文; 护套论文; 测温论文; 缺陷论文; 界面论文; 事故论文; 发现论文; 《防护工程》2018年第35期论文;