陡河厂2207-5刀闸B相支柱绝缘子断裂原因分析

摘 要 ：针对陡河厂2207-5刀闸B相支柱绝缘子发生断裂的原因及机理进行了分析，指出绝缘子瓷质劣化及操作时冲击应力作用是断裂的二大原因。为防止同类事故的再次发生，提出对类似支柱绝缘子仍需运行的应经超声波探伤检测的观点。

关键词 ：支柱绝缘子 ；断裂 ；原因 ；分析

中图分类号： TM216 文献标识码： A

引 言：支柱绝缘子是输电线路的重要组成部件，近年来时常出现支柱瓷绝缘子断裂而发生严重的电网事故，影响安全供电，并对运行及检修人员的人身安全构成威胁，成为电力系统安全运行的一大隐患。支柱绝缘子的断裂是一种突发现象，它的发生既有绝缘子本身的原因，又有运行过程中外部因素的影响。国内早期的支柱绝缘子制造工艺落后，产品质量不高是绝缘子断裂的内在原因，运行和操作中受伤是产生缺陷和断裂的另一原因。为了确保支柱瓷绝缘子的安全可靠运行，有必要开展对支柱绝缘子的无损检测。

1 支柱绝缘子断裂故障

陡河厂2207-5刀闸小修中，发现隔离刀闸B相开关侧支柱绝缘子下节的上法兰根部处断裂，由于检修的及时避免了造成 220 kV变电站全站停电的重大事故。

陡河厂220KV变电站于80年代建成投运 ，全站同期使用 220 kV隔离开关支柱绝缘子型号为zsw-110/400+ ZSW-1100/850，刀闸支柱绝缘子统一使用西安电瓷厂产品。

2 支柱绝缘子性能试验

2．1 超声波探伤试验

支柱绝缘子的破坏不象金属件有一定的塑性变形，微小损伤和夹渣等缺陷就能引起应力集中。超声波检测法是基于当超声波从一种介质进入到另一种介质的传播过程中，会在两介质的交界面发生反射、折射和模式变换的原理实现的，

通过接受超声波发生器发出的脉冲超声波在进人绝缘子介质和穿出绝缘子介质时的反射波，来界定绝缘子缺陷的位置区间。当绝缘子出现开裂时，在接收到反射波的时间轴上将出现该缺陷的反射波，由时间轴上的该缺陷波的大小及时刻，即可判断出缺陷在绝缘子中的具置。

对支柱绝缘子作超声波探伤检测，检测部位见图 1，通过波形变化可以判断出支柱绝缘子是否存在裂纹。有裂纹缺陷的绝缘子示波图见图 2，无缺陷绝缘子示波图见图3。

图2存在裂纹缺陷的绝缘子示波图

图3无缺陷绝缘子示波图

2．2 机械性能试验

在查找原因的时候，陡河厂抽取2226-6的支柱绝缘子进行机械性能试验（2226外线已不再使用，且与2207-5所用是同一批绝缘子产品）。

实验数据：

#2变电站瓷瓶抽检结果： 67%未达到规定荷力即断裂，该批产品按规定判废。具体检测数值如下：

2226-6 A相（ZSW—110/400+ ZSW-1100/850）

弯曲破坏负荷：4.24KN 合格

2226-6B相（ZSW—110/400+ ZSW-1100/850）

弯曲破坏负荷:3.65KN （出厂标准：4KN） 断裂

2226-6C相上节（ZSW—110/400）

扭曲耐受试验1.56KN．m（出厂标准2KN．m） 断裂

2226-6C相下节（ZSW-1100/850）

下节弯曲耐受试验: 6.2KN，m（出厂标准8.5KN．m）断裂

根据实验数据看出绝缘子的机械性能已明显下降，陡河厂#2变电站支柱绝缘子已存在很大的安全隐患，在平时巡检中应随时检查支柱绝缘子是否倾斜或其他异常加大监控，在今后检修中应当进行更换。

3 支柱绝缘子断裂原因分析

根据该批支柱绝缘子的试验结果，认为造成刀闸支柱绝缘子断裂的原因有以下几点。

3.1 绝缘子瓷质劣化

该批绝缘子主要由粘土、长石、石英等硅酸盐原料混合配制，经加工成形。陶瓷结合键是强固的离子键和共价键，由于结合键的变化，材质性能有极大的差异。陶瓷材料的显微组织复杂且不均匀，显微组织由晶体相、玻璃相和气相组成，而且各相的相对量差异很大，分布也不均匀。这类性质的原料长期经受自然环境条件的变化和运行中机电联合作用的影响，材料的石英琉璃相有可能发生一定转变，对于瓷质较差的绝缘子，其瓷质可能已发生劣化，致使其机械强度大大的降低。

3.2 操作引起的冲击应力

2207-5刀闸架设在10M高平台上，该平台基础已存在稳定性差的问题。因此，闸刀在操作时易引起晃动，尤其是慢加速的合闸过程 ，在合上闸的瞬间对支柱绝缘子产生较大的冲击力，在操作冲击力作用下，可能使机械性能下降的支柱绝缘子断裂。

3.3 温度差引起的应力

支柱绝缘子与法兰的连接是用水泥胶装剂胶装，由于法兰、水泥 、瓷是3种不同的物质，三者的膨胀系数必然不同，铸铁法兰的膨胀系数为12×10^(-6)／K，水泥为 10×10^(-6)／K，瓷为(3．5～4．0)×10^(-6)／K，因此当温度降低时，法兰的收缩量大，而瓷件收缩量小，其收缩约束了铸铁的收缩，此时二者之间产生应力，温差变化大而导致应变力也相应增大，长此以往对绝缘子胶装部位的瓷件产生累积损伤效应。

4 结论与建议

综合分析认为 ，形成2207-5刀闸支柱绝缘子断裂的主要原因，是绝缘子瓷质发生劣化导致机械性能明显下降，操作时冲击应力作用致使支柱绝缘子断裂。建议对闸刀支柱绝缘子进行超声波探伤检测 和机械性能抽样试验，特别应加强对早期投运的同类型支柱绝缘子的检测力度，剔除存在缺陷的支柱绝缘子，防止类似性质事故的再次发生。