220 kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂原因及预防

肖辉，孙伟兵，陈仁刚，吕楠

（国网山东省电力公司检修公司，山东济南250021）

220 kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂原因及预防

肖辉，孙伟兵，陈仁刚，吕楠

（国网山东省电力公司检修公司，山东济南250021）

针对一起220 kV GW4型隔离开关支柱瓷绝缘子断裂故障，在支柱绝缘子质量、受外力影响以及日常运维等几个方面进行分析总结，并结合实际情况，提出相应的预防和反事故措施。

隔离开关；支柱瓷绝缘子；断裂

0 引言

电瓷是电力工业发展中必不可少的绝缘材料，由于其具有绝缘性能好，机械强度高，耐冷热骤变性能强，抗老化等优良的性能，在电力行业主要用于断路器、隔离开关、CT、CVT等高压电气设备的绝缘和机械支撑。但近年来由于瓷绝缘子本身质量问题或外力等原因时常出现绝缘子断裂现象，对电网的安全生产特别是人身安全构成极大威胁，成为电网安全运行的一大隐患［1-3］。支柱瓷绝缘子断裂事故中涉及隔离开关的占81%［4］，针对一起GW4型隔离开关支柱瓷绝缘子断裂的实例，分析总结支柱瓷绝缘子断裂的原因，并结合现场实际情况提出相应的预防性措施。

1 事故经过

2013年5月，某变电站220 kV线路在由线路204开关运行倒旁路母线2140开关运行操作时，2045隔离开关B相支柱瓷绝缘子发生断裂，线路差动保护动作，迫使该线路非计划停运。此隔离开关为沈阳高压开关厂1989年出厂的GW4-220型隔离开关，1990年投入运行，瓷绝缘子为1983年抚顺电瓷厂生产的产品。

此隔离开关为双柱水平旋转式结构（属于π型结构），支柱绝缘子每极有上下两节绝缘支柱，下节固定在轴承座上端的转动板上，由普通瓷瓶制成，允许接线端水平拉力为1 000 N，上节固定主导电部分，由高强瓷制成的高强度瓷瓶，允许接线端水平拉力为1 500 N。隔离开关配用CJ2-G型电动机操动机构，由操动机构带动底座转轴使一侧支柱绝缘子旋转90°，通过交叉连杆带动另一侧支柱绝缘子反向旋转90°，于是两闸刀便向一侧分开或闭合。

2 事故原因分析

2.1 瓷绝缘子质量问题

支柱瓷绝缘子是高温烧结成的电瓷产品，属于脆性材料。根据现场瓷绝缘子断裂情况，绝缘支柱断裂的部位发生在法兰端面，表明该处受力较大且较为薄弱，如图1所示。

图1 断裂瓷瓶的断面

由图1中绝缘支柱的断面上可以看出，部分绝缘支柱为纵向开裂，而且材质粗糙，存在杂质，为瓷瓶烧制过程中的质量问题造成。从加工工艺上分析，绝缘支柱和法兰的水泥胶装不良，有细微的间隙和空洞，或胶装深度过浅，都会使隔离开关在操作时，使该处受力不均匀。另外由于法兰、水泥和瓷的膨胀系数不同，在不同温度运行状态下收缩量也不相同，由此产生的累积应力也可使绝缘支柱在法兰处断裂。

2.2 附加扭矩影响

GW4型隔离开关每相有两个绝缘支柱，可以水平旋转，转角为90°，左、右触头通过导电管在两个支柱中间接触，隔离开关的绝缘支柱，承担着支持和传动的作用。在运行过程中，导线拉力和合闸时的阻力共同作用于绝缘支柱，产生附加扭矩，作用时间越长越会加重绝缘子的疲劳和老化程度。

如果隔离开关安装调试不当，会在操作时受到不应有的附加应力，例如左、右触头调整高、低位置不一致，或调整好的隔离开关在运行一段时间后受外力影响，左、右触头位置发生变化，在操作时就会发生左、右触头相抗使开关不能合闸到位，而机构在电机的作用下继续运动，绝缘支柱受到附加扭矩影响，造成瓷瓶断裂。

由于隔离开关露天运行，GW4型隔离开关所有的金属件都暴露在大气中，加上近年来大气污染严重，受酸雨的严重腐蚀，如果金属件表面防腐措施不足，则会造成金属部分氧化生锈，如图2所示，导致传动部分与旋转瓷绝缘子底部法兰开焊，从而使得支柱瓷绝缘子受附加扭矩作用时固定支撑力降低，绝缘子发生倾斜而发生断裂。

图2 锈蚀严重的开关

2.3 运维工作不力

支柱瓷瓶在检修维护中的不合理受力和运行人员操作不当也是造成断裂的重要原因。

检修时隔离开关受外力过大。为防止瓷绝缘子表面因受灰尘及冰雪等因素影响造成污闪事故的发生，在到达一定年限后都要对瓷绝缘子设备进行清洗、擦拭、涂刷RTV工作，而大多数情况下，在进行此项工作时都是由工作人员身系安全带，侧吊在设备上进行，导致这些支柱瓷绝缘子不可避免地受到弯曲力的作用，而且随着工作人员用力及侧吊角度的变化，致使支柱受力不均，易产生伤痕、形成裂纹，久而久之则会导致绝缘子断裂。

运行人员操作不当。当遇到机构卡涩时，操作人员有时未采取相应措施，强行操作，由于传动、转动各环节的间隙内缺少润滑油或干枯、锈蚀，使静摩擦力很大，操作时会产生很大的冲击力，势必造成瓷绝缘子的断裂。

3 预防及反事故措施

加强支柱瓷绝缘子的选型及验收工作。瓷质支柱绝缘子优先选用等静压干法成型工艺制造的铝质高强瓷产品，新设备验收时，应重点检查法兰和瓷件的胶装外部是否进行可靠密封处理，是否涂防水硅橡胶，瓷绝缘子表面是否光滑且完好无损。

避免支柱绝缘子受外力因素的影响。检查一次引线对隔离开关支柱绝缘子的拉力情况，在基建投运前或大修技改后应考虑一次引下线的尺寸长短对隔离开关的影响，一次引下线过长或过短都会增加绝缘支柱的拉力，设备大修后应打开线夹检查引线对隔离接线板的拉力情况。另外，开关调试时应重点进行触头高度一致、行程及插入深度合适、三相同步等调试工作，这些问题处理不好将使隔离开关在操作时瓷绝缘子附加扭矩增加，增大绝缘子断裂的概率。

规范设备运维工作。在平时运行维护过程中要及时清除隔离开关绝缘表面尘垢，仔细检查绝缘子表面有无破损、裂纹、绝缘支柱和法兰的水泥胶装连接处有无松动。设备检修时，严禁检修人员把绝缘支柱作为攀登工具和安全带支撑受力点，禁止将绝缘体直接搭在绝缘支柱上，检修开关应有专用的检修平台或高空作业车，检修时应对金属部分进行除锈防腐处理，并检查传动部分能否灵活动作，作为定期检修项目进行润滑油添加。

开展绝缘子带电探伤工作。超声波探伤技术作为一种预防性试验，能有效检测出瓷绝缘表面的裂纹、夹层等缺陷，但是进行超声波探伤时需要停电和登高作业，对检测人员经验要求较高，存在误判现象，效率低、成本高，难以满足现场工作的要求。基于振动声学检测原理的支柱瓷绝缘子带电检测技术已日臻成熟，能有效检测出绝缘子内部缺陷，具有可带电检测、操作简单、安全可靠等优点。利用振动法开展绝缘子带电探伤工作，在提高检测效率的同时，可以避免检测人员高空作业，从根本上杜绝了高空坠落事故的发生，是目前支柱瓷绝缘子带电检测工作的发展趋势。

4 结语

结合一起220 kV GW4型隔离开关在运行中支柱瓷绝缘子发生断裂的实例，在设备质量、安装调试、运行中所受外力影响以及日常运维等方面对支柱瓷绝缘子发生断裂的原因进行分析，并得出了绝缘子断裂是由于胶装不良、受外部附加扭矩过大以及运维工作不力等原因造成的结论，并针对上述原因，提出了相应的预防和反事故措施，对增强瓷绝缘设备运行可靠性，提高运维人员专业化水平具有一定的参考意义。

［1］宿志一，车文俊.电网运行中绝缘子的损坏原因及检测［J］.电力设备，2005，6（3）：10-13.

［2］关志成.绝缘子及输变电设备外绝缘［M］.北京：清华大学出版社，2006.

［3］雍军.浅析山东电网高压支柱瓷绝缘子断裂原因［J］.高电压技术，2005，3（3）：90-91.

［4］国家电力公司发输电运营部.高压支柱瓷绝缘子事故调查分析及预防措施［J］.电力设备，2002，3（4）：32-37.

Reason and Prevention of Post Porcelain Insulator Rupture of 220 kV Disconnecting Switches

In response to a post porcelain insulator rupture fault of 220 kV GW4 disconnecting switch，the reasons are summarized from aspects of the post insulator quality，the influence of external force，daily operations and maintenance. Combined with the actual situation，the appropriate preventive and anti-accident measures are given.

disconnecting switch；post porcelain insulator；rupture

TM216

：B

：1007－9904（2014）05－0049－03

2014-06-08

肖辉（1975—），男，工程师，从事变电检修工作；

孙伟兵（1988—），男，工程师，从事变电检修工作；

陈仁刚（1985—），男，工程师，从事高压电气设备检修工作。