绝缘子故障对输电线路的影响与解决

员莹 赵慧峰

（1.三门峡职业技术学院 电气工程学院；2.河南省高校节能照明工程技术研究中心，河南 三门峡 472000）

绝缘子故障对输电线路的影响与解决

员莹1，2赵慧峰1，2

（1.三门峡职业技术学院 电气工程学院；2.河南省高校节能照明工程技术研究中心，河南 三门峡 472000）

综 合辖区 10KV 线 路 先 后多次 出 现 的跳闸 案 例 ，分 析 因 支 柱 绝 缘 子 破 损 和 爆 炸 ，造 成 10KV 配电线路 跳闸的原因，从管理与技术改进等方面提出了针对支柱绝缘子故障的相应控制措施，避免电网运行的隐性故障，降低线路跳闸事故的发生。

支柱绝缘子；10KV 线路故障；跳闸；解决方法

引言

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，是架空输电线路的重要设备。绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地。 在实际工作中，绝缘子不但要承受工作电压、耐受雷电和开关操作引起的过电压冲击，还必须承受恶劣天气情况下的风载荷、雪载荷、导线舞动以及运输安装过程中操作不当引起的冲击负荷。所有的外部因素都会对绝缘子的性能产生影响，因此绝缘子的两个作用必须得到保证，不应该由于环境和负荷条件发生变化导致的各种机电应用而失效，否则就会损害 整条线 路 的使用 和 运 行寿 命 。[1]笔 者针对 支 柱 绝缘子破损、 爆炸引起的 10KV 线路跳闸事故的问题，结合故障的发生过程和绝缘子爆炸机理分析了事故原因并提出整改措施，以避免此类事故的再次发生。

1 故障发生过程及现场检查情况

进入雨季以来，随着降水量增加，致使某地一集控站下辖的 110kV 某变电站的 10kV 线路接地故障率显著增加。曾在一天晚上先后发生了多次10kV 线路跳闸事件，当夜 11 时 57 分左右，集控站后台机报出 “该变 10kV 线路甲过流Ⅲ段保护动作开关跳闸”， 汇报调度进行查线。 紧接着在当晚 12时许，后台机报出“该变小电流接地选线装置总告警信号”， 查看监控机发现 10kV 东母 C 相电压0.9kV，A 相电 压 9.6kV，B 相电 压 10.1kV，将上 述 情况汇报调度后， 随即按调度令断开了 10kV 线路丁Ⅰ开关，接地现象消失。

10 分钟后， 调度要求试送 10kV 线路丁Ⅰ开关，合上该开关后设备恢复正常。 而后，后台机连续报出该变 “10kV 线路乙过流Ⅲ段保护动作开关跳闸”，“10kV 线路丙过流Ⅰ段保护动作开关跳闸”，“10kV 线路丁Ⅱ过流Ⅰ段保护动作开关跳闸”，查看监控机 10kV 东母电压正常， 将上述情况汇报调度，并在指挥下前去变电站检查设备情况。

经现场检查发现，10kV 线路甲、线路乙、线路丙、线路丁Ⅰ、线路丁Ⅱ的线路侧乙刀闸支柱绝缘子均存在放电及破损痕迹，且破损的绝缘子相别不同，其中线路甲乙刀闸B相支柱绝缘子已经完全被炸飞，碎片散落在 10kV 设备区地面上，且 C 相支柱绝缘子也严重破损。通过红外热像仪对故障设备进行精确测量后发现 10kV 线路丁Ⅰ乙刀闸 B相支柱绝缘子发热 135℃，在红外图像中呈现出分布较广的温度场，随即汇报调度，断开了 10kV 线路丁Ⅰ开关。

2 故障原因分析

（1）10kV 线路甲过流Ⅲ段保护动作是由于线路侧乙刀闸支柱绝缘子破损，导致 B、C 两相间接短路造成的。

（2）随后发生的 10kV 东母线接地现象也是由于 10kV 线路丁Ⅰ乙刀闸 B 相支柱绝缘子缺陷造成

的，虽然试送线路丁Ⅰ开关后没有母线接地现象，但是红外检测得出的图像中仍表明其线路侧乙刀闸B相支柱绝缘子有过热缺陷，所以仍有可能因绝缘子破损导致再次接地。

（3）10kV 线路乙开关、线路丙开关、线路丁Ⅱ开关跳闸是由于其线路侧乙刀闸支柱绝缘子破损为非同相，在绝缘子破损后，发生单相接地，非故障相对地电压升至线电压，导致原本绝缘性能不良的支柱绝缘子被击穿，最终使得多相短路造成开关跳闸。

3 绝缘子破损原因分析

故障前对该变电站 10kV 线路乙刀闸的检测记录（见图 1）表明，其支柱绝缘子均有轻微发热现象，由于当时设备带电，无法近距离观察绝缘子表面，忽视了裂纹存在的可能性。 此外通过 10KV 线路侧乙刀闸支柱瓷瓶表面的图片（见图 2）可看到，绝缘子存在表面污秽现象。在干燥气象条件下，表面脏污的绝缘子仍有很高的绝缘强度。但在雨雾天等气象条件下，污层中的电解质会充分溶于水中，在绝缘子表面形成 导 电通路，使绝 缘强度大大降 低。[2]在发生故障前两天的时间内，该地一直有大雨，造成了绝缘子受潮，绝缘能力下降，并在持续的降雨下逐步恶化。

图1 跳闸前 10KV 线路甲乙刀闸支柱瓷瓶发热的红外图谱

图2 10KV 线路侧乙刀闸支柱瓷瓶表面污秽现象

在电气设备运行过程中，实际电介质均具有一定电导，电介质在交变电压的作用下，由于贯穿电导电流会引起电介质损耗（焦耳损耗），这种能量损耗称为电介质电导损耗，简称介质损耗。介质损耗W的大小是衡量绝缘介质电气性能的一项重要指标。用公式表示为：

式中，C 为电介质电容，U 为外施电压，tgδ 称为电介质损耗角正切，又称介质损耗因数，是用来衡量电介 质损耗大小、材 料品质的重 要 参数。[3]

当绝缘介质的绝缘性能下降，会引起绝缘的介质损耗因数 tgδ 增大，使得介质损耗发热功率增加，设备运行温度升高并可能引起电介质的热击穿。在发生故障的当晚，天气为零星小雨，在绝缘子严重发热的时候无法借助降雨条件进行散热，使得介质损耗产生的热量无法散发致使瓷瓶快速膨胀炸裂，并在接地时伴随的电压升高一同作用下导致了多条 10kV 线路跳闸。

4 整改措施及建议

（1）制定支柱绝缘子的改造方案，对已经劣化、破裂、电气强度和机械强度不达标准的支柱绝缘子进行更换。 做到“及时检测、及时发现、及时更换”，提高支柱绝缘子的在网安全运行。

（2）加强对线路的巡视和监测，尽可能地及时发现耐压型元件的发热缺陷，防止不易判断的电压制热型缺陷的发展。

（3）对于小接地电流系统发生单相接地时的非故障相电压升高应提高警惕，特别是绝缘性能有所下降的设备更加注意，对监控后台报出的接地信号应及时判断并到现场检查设备的实际情况。

（4）某些设备存在有表面污秽情况，应在条件允许的 情况下，及时 清 污。[4]对投入运行 5 年以上的设备应及时进行安全性能检测，对设备绝缘、导电部分探伤，及时发现裂纹、放电痕迹。

（5）加强对支柱绝缘子及其检测技术的研究。运行人员应掌握检测瓷绝缘子的技术，配备适用的检测仪器和设备， 应注意在测温时的检测方法，用多个角度、视场进行检测，并及时拍摄红外图片，归档总结，坚持对发热设备的跟踪检测，防止逐步发展成威胁安全生产的隐患。

5 结语

总之，只有保持输电线路中的设备性能良好，及时消除威胁电网安全的隐性故障，加强线路维护管理，加强安全性能监督，严格质量管理，才能确保电网安全可靠运行。

[1]温 带银.浅谈 架空 输电线 路绝 缘子更 换工 作[J].中 国高新 技术 企业，2012(06)：142～144.

[2]关志 成，王绍 武，梁曦 东等.我国电 力系 统绝缘 子污 闪事 故及其 对策[J].高 电压 技术，2000，26(6)：37～39.

[3]詹俊 春.电 气设 备运行 绝缘 介质损 耗测 量结果 分析 与判 断[J].电子 科学，2013，31(2)：196～199，244.

[4]李志学.绝缘子损坏的原因与预防[J].农村电工，2006(2)：37.

（责任编辑 梁红艳）

Influence of Insulator Fault on Transmission Line and the Solution

YUNYing1，2ZHAOHui-feng
（1.Sanmenxia Polytechnic; 2.Engineering Technology Research Center of energy-efficient lighting，University of Henan Province， Sanmenxia Henna 472000，china）

According to the case of 10KV line tripping has repeatedly appeared， analyzed the cause because of breakage and explosion on post insulator， cause of 10KV distribution line tripping， the corresponding controlmeasures for post insulator fault in the management and technical improvement， to avoid the hidden trouble of power grid operation， reduce line tripping.

Post insulator；10KV line fault；Tripping operation；Solution

TM85

：

：1671-9123（2014）04-0110-02

2014-10-11

员莹（1974-），女，河南陕县人，三门峡职业技术学院电气工程学院、河南省高校节能照明工程技术研究中心副教授，主要从事控制工程研究。