一起220 kV瓷绝缘子钢帽炸裂故障分析

常 彬，吴旭涛，闫振华，李 刚，韩宏伟，周 秀

（1.宁夏电力能源科技有限公司，银川 750002；2.国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，银川 750002）

引言

盘形悬式瓷绝缘子在电力系统中应用广泛，变电站、换流站构架、输电线路铁塔上均大量安装应用。其在强电场、机械应力以及恶劣自然环境共同作用下，极易产生劣化，进而发生电击穿，最终造成机械强度和绝缘性能丧失，导致绝缘子爆炸、断串等恶性事故，故绝缘子的安全运行问题直接影响着整个系统的安全水平[1-4]，本文通过对故障串及并行非故障串进行了检测，并结合现场实际情况分析了故障原因。

1 故障现场情况简介

220 kV某线路A相故障，光纤差动保护、距离I段动作A相开关跳闸，620 ms后重合闸动作，重合成功。故障相为水平双串耐张瓷绝缘子，处于e级污秽区，单挂点形式，绝缘子片数均为15片，其中故障串9片钢帽炸裂，6片瓷裙完全破碎，整串绝缘子完全击穿且烧伤严重，并发生吊串，地面有大量瓷片、铁帽、钢脚，并行非故障串在线路不平衡张力的冲击下低压侧两片绝缘子瓷裙破裂。

2 检测结果分析

2.1 故障串检查及试验

2.1.1 外观检查

故障串绝缘子共计15片，其中9片钢帽炸裂，6片瓷裙完全破碎，整串绝缘子完全击穿且烧伤严重，见图1。

图1 故障串绝缘子外观

2.1.2 憎水性检查

防污闪涂料憎水性检查按喷水分级法(HC法)进行。憎水性分为六个等级，其中HC1级相当于优良的憎水性，HC6级相当于表面完全被水膜覆盖[5]。

故障串憎水性为HC4，根据标准要求可以继续运行但是检测周期缩短至3年[6]。

2.1.3 绝缘电阻测试

对6片钢帽未炸裂试品进行测试，测试结果分别为33.33 MΩ、1.925 MΩ、2.002 MΩ、17.921 MΩ、3.824 MΩ、7.824 MΩ，均低于300 MΩ，属于低值绝缘子，但是鉴于故障串发生贯穿性击穿，此结果仅供参考。

2.2 非故障串检查及试验

2.2.1 外观检查

非故障串2片瓷裙破损1半（其中一片为故障时破损），1片下瓷裙破损1/5，2片瓷裙完全破损，2片瓷裙轻微破损，大部分为更换、运输时破损，只有1片是故障时破损。

2.2.2 憎水性检查

非故障串防污闪涂料憎水性为HC3，按DL/T 627要求可以继续运行，但是检测周期缩短至3年。

2.2.3 绝缘电阻测试

整串15片试品中有3片低值绝缘子，劣化率20%，其余均大于300 MΩ，详见表1。

表1 非故障串绝缘电阻测试结果

2.2.4 工频交流耐压试验

对瓷裙完好的8片瓷绝缘子进行工频交流耐压试验，试验结果见表2。

表2 工频交流耐压试验结果

2.2.5 机械破坏负荷试验

对非故障串8片外观完好绝缘子进行机械破坏负荷试验，经检测全部试品机械破坏负荷均不低于100%额定机械负荷，符合标准的规定[7]，详见表3。

表3 机械破坏负荷试验结果

3 故障原因分析

故障时未发生雷雨，杆塔周围无落雷，线路两端变电站内无操作，可以排除操作过电压、大气过电压的影响，故障串只是承受正常运行电压，相邻并行的非故障串机械破坏负荷大于100 kN，可以间接证明故障串机械性能满足运行要求；故障串中9片绝缘子钢帽炸裂，并且未炸裂的6片均为低值绝缘子，考虑到故障串发生贯穿性击穿，故其中至少有9片低、零值绝缘子，而非故障串本次试验中检出3片低值绝缘子,这间接证明故障串中低、零值绝缘子片数过多。

由以上分析可以看出故障串中低、零值绝缘子过多导致A相在运行电压下发生整串击穿导致接地故障，一次故障接地电流（17 700 A）通过绝缘子钢帽、钢脚时，致使钢帽内部有限空间急剧发热膨胀最终导致炸裂，并将其内部水泥和胶合物完全烧掉，发生掉串，重合闸动作重合成功。

4 结论及建议

（1）综上所述认为此次故障原因为220 kV某线路#1A相大号侧瓷绝缘子串中低、零值绝缘子片数过多，在运行电压作用下导致整串绝缘子击穿，进而发生接地故障。

（2）鉴于改批次瓷绝缘子在运行一定年限后可能会存在低、零值绝缘子集中出现的问题，建议对已挂网运行10年以上该批次盘形悬式瓷质绝缘子加强运行状态管控，并按照轻重缓急的原则，择机更换。

（3）各运维单位应制定变电站、输电线路瓷质绝缘子零值检测工作计划，严格按照计划内容开展检测工作，重点排查运行10年以上瓷绝缘子有无漏检现象，并对其安全运行负责。

（4）应采用较为安全的方法对瓷绝缘子零值情况进行筛查，最后在确保安全的情况下用火花间隙检测法（短路叉）复测，如无法确保在安全的情况下开展零值带电检测，则应在停电情况下逐片进行绝缘电阻检测。