220kV变电站组合电器盆式绝缘子漏气原因分析

2014-04-02刘东亮何瑞东李晓峰罗衍岭

河北电力技术 2014年6期

刘东亮，李良，何瑞东，李晓峰，罗衍岭

(1.国网河北省电力公司沧州供电分公司，河北沧州 061000;2.国网河北省电力公司，石家庄 050021;3.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

2014年2月8日，在对某220 kV 变电站进行巡视时，发现220 kV 组合电器某间隔W 相母线隔离开关气室及母线气室压力偏低，通过手持式SF6检漏仪、激光检漏仪和肥皂水检漏3 种方法最终确定漏气部位，漏点位于母线隔离开关与母线之间隔离盆式绝缘子处，且盆式绝缘子两侧均有漏气现象。缺陷设备为ZF9A-252 型组合电器，2012年8月出厂，扩建时现场随母线整体对接，并于当年10月投运。

1 现场检查

1.1 解体检查情况

现场对漏气盆式绝缘子气室进行解体，发现该部位密封式盆式绝缘子存在长120 mm 的贯穿性裂纹，已穿越密封垫。

1.2 地基不均匀沉降检测

为判断是否地基沉降造成缺陷，对该站220 kV组合电器设备的安装基础进行了地基沉降监测，20 m 不均匀沉降在4 mm 以内，符合标准要求，排除因地基不均匀沉降造成盆式绝缘子受应力产生裂纹的可能。

1.3 盆式绝缘子防水结构检查

该次漏气位置盆式绝缘子安装孔为光孔(非螺纹孔)，该位置加装有隔离开关操作机构安装板，机构安装板与壳体法兰配合不紧，法兰及盆式绝缘子安装孔内易渗水，法兰下部螺栓同步配有防雨帽，安装孔内进水后无法排出，现场对相同结构的其他间隔进行了检查，发现有2 个螺栓处进水，其他安装孔未发现进水现象。

2 试验检测

2.1 盆式绝缘子安装记录及出厂试验检查

查阅该间隔设备的安装记录及出厂试验，发现导体安装等关键环节安装情况有详细记录，未见盆式绝缘子安装工艺控制记录。盆式绝缘子在安装过程中，由于该位置需加装机构安装板，而安装板在制造厂内随其他附件后期装配，装配人员可能在该处螺栓紧固时，未正确执行力矩预紧，造成该部位应力集中。出厂试验整体局放合格(局放量1.9 pC)，证明出厂前该盆式绝缘子良好，无裂纹。

2.2 盆式绝缘子X 光检测

经X 光检测，现场更换下来的盆式绝缘子裂纹部位明显，其他部位未见裂纹及气孔等不良情况。

2.3 盆式绝缘子机械强度试验

在缺陷盆式绝缘子裂纹周围取样，制作8 块样块分别进行冲击强度试验和抗弯性能试验等力学性能试验，试验结果均合格。

2.4 盆式绝缘子孔内注水冰冻试验

为验证盆式绝缘子孔内积水、结冰，诱发盆式绝缘子裂纹导致漏气的缺陷的可能性，进行盆式绝缘子安装光孔内注水冰冻模拟试验，取和该次裂纹盆式绝缘子型号相同的产品，按安装工艺要求装配，并在2 个光孔内注满水，室温条件下以2 ℃/min 速率降至－40 ℃，保持4 h，再以2 ℃/min 速率升至10℃，模拟极端环境运行工况。试验结束后两处光孔位置均出现贯穿性裂纹。

试验结果证明:在极度严寒、螺孔内注满水且结冰的情况下，盆式绝缘子会出现裂纹。

3 原因分析

a.查阅出厂试验报告，缺陷间隔设备整体局放量1.9 pC，满足国家标准要求(标准值≤5 pC)，证明出厂前盆式绝缘子完好无裂纹。

b.安装基础不均匀沉降测量结果合格，排除因不均匀沉降造成盆式绝缘子受应力导致开裂的可能性。

c.缺陷绝缘子的样本抗弯、冲击试验等力学性能试验及X 光监测结果良好，排除绝缘子本身存在质量问题导致开裂的可能性。

d.盆式绝缘子模拟冰冻试验结果证明，在极度严寒、孔内注满水且结冰的情况下，盆式绝缘子会出现裂纹，裂纹方向为由螺孔向盆式绝缘子整体薄弱点即螺孔外侧延伸。

e.盆式绝缘子在安装过程中，由于该位置加装机构安装板，厂内后期附件装配过程中，装配人员可能在该处螺栓二次紧固时未正确执行力矩预紧，造成该部位应力集中，同时该部位存在积水隐患。

综上所述，该次盆式绝缘子产生裂纹的原因为:制造厂内产品设计未充分考虑盆式绝缘子安装孔积水问题，厂家在采用防雨帽代替涂防水胶工艺后，未考虑到机构安装板等特殊位置的密封情况，导致运行中盆式绝缘子安装孔积水，同时厂内装配过程中盆式绝缘子安装紧固环节记录缺失，未正确执行力矩预紧，造成该部位应力集中，冬季孔内积水结冰膨胀，造成绝缘子运行过程中裂纹漏气。

4 处理措施及效果

对河北省南部电网在运同厂家的220 kV 户外组合电器进行排查，去除盆式绝缘子光孔下部防雨帽，若有存水彻底排出，去除防雨帽后对该螺栓按工艺83.5 N·m 力矩进行紧固，沿机构安装板或壳体跨接连片与壳体结合面涂覆防水胶，防水胶涂覆厚度不应小于3 mm;对盆式绝缘子螺纹孔进行抽查，抽查原则为每站不少于5 条，若发现有进水现象或痕迹，对所有螺栓进行检查处理。现场整改后未见该处漏气及异常现象。