绝缘子抽检质量分析与改进对策研究

摘要：绝缘子产品是事关国网线路及变电站站内安全运行的关键设备，绝缘子质量的好坏是电网能否可靠运行的关键。文中通过对近5年福建省内绝缘子送检情况进行统计，分析不合格项目出现的原因，结合工作实际给出相应的改进对策。

关键词：绝缘子；质量分析；改进对策研究

Quality Analysis and Improvement Countermeasures of Insulator Sampling

HUANG Tianyi

（ Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou 350015， Fujian， China ）

Abstract： Insulator products are crucial equipment for the safe operation of national power grid lines and substations， and the quality of insulators is crucial for the reliable operation of the power grid. This article conducts a statistical analysis of the inspection status of insulators in Fujian Province over the past 5 years， analyzes the reasons for the occurrence of unqualified projects， and proposes corresponding improvement measures based on practical work.

Key Words：" Insulator; Quality analysis; Improvement countermeasures

0前言

2023年的央视“3·15”晚会曝光了河北省河间市多家绝缘子企业违规翻新旧绝缘子以次充好，提供虚假试验报告、假的合格证，通过各种手段方式流向多地电力施工现场，揭开了绝缘子生产企业在生产过程中存在的各方面的问题以及给电网安全运行埋下的隐患。

1福建省国网物资绝缘子质量状况分析

绝缘子是输变电线路和变电站的元器件，对输变电线路及站内高压设备起着电气绝缘和机械支撑作用[1]。在电气性能上，要求绝缘子产品能够承受线路运行过程中的正常工作电压以及雷电冲击过电压与线路操作冲击过电压的作用，而不出现绝缘子产品闪络、击穿、损坏等引起线路跳闸或其他严重事故；在机械支撑性能上，要求绝缘子产品既能承受长期机械应力作用，又能适应恶劣的自然环境条件，以及具备良好的应对突发性外力能力[2]。在各种恶劣气象条件下保证电网的稳定性和可靠性。因此绝缘子产品质量的好坏是电网能否可靠运行的关键。

国网福建省电力有限公司物资分公司历来重视各种输变电设备的质量管控工作，严格落实设备质量安全标准，连续多年对入网设备进行标前检测，严把设备准入关；同时加强中标后的抽检工作，强化电力设备技术监督，不断提高设备质量安全水平。

1.1近五年国网绝缘子物资抽检质量情况

从近五年绝缘子产品抽检数据分析，绝缘子产品质量明显提高，如表1所示。

主要不合格项目如表2所示。

从上述表格分析得出，近几年绝缘子不合格发现率明显下降。国网物资抽检工作成效显著。

1.2不合格情况分析

从主要不合格项目情况表可知，绝缘子不合格项目主要集中在尺寸检查、机械性能检查、锌层试验这三方面。

1.2.1尺寸检查

尺寸检查不合格项目主要集中在爬电距离测量这一指标上，造成爬电距离不合格的主要原因有：

1）生产企业生产工艺问题，譬如悬式瓷绝缘子在成型过程中需要人工进行修坯、胶装，人为影响因素大，一些企业不重视过程控制，容易造成不合格。

2）生产企业同一型号的产品可能存在多种不同规格，企业在供货过程中未按国网招标要求进行供货，爬电距离与规定要求值相差甚大，这种情况在复合绝缘子的履约过程中时常发现。

1.2.2机械性能检查

机械性能是绝缘子生产过程中极为重要的指标，现重点对使用最为广泛的支柱绝缘子及交流悬式绝缘子进行分析。

1）瓷柱式绝缘子

支柱瓷绝缘子产品机械性能下降导致不符合标准或抽检规范要求，主要原因是产品在生产过程中没有严格按照生产工艺要求进行生产而出现质量问题及生产工艺不完善而造成产品缺陷。通过对同批次支柱绝缘子进行机械破坏试验，观察断裂支柱绝缘子样品的断面结构及其内部的微观结构，对各种典型缺陷进行解剖，分析可能出现质量问题的原因，进而有针对性地提高产品质量。

图1到图3是试验过程中发现的部分典型缺陷特征，支柱绝缘子断裂面裂纹及分层明显、瓷质致密性差、瓷件坯体烧结过程未进行严格的工艺控制出现瓷芯未烧透现象、水泥胶装质量差、无缓冲层等。

出现上述现象的原因，分析如下：瓷件坯体未烧透导致的瓷芯黄芯与正常生产工艺控制下烧结的瓷件的瓷质膨胀系数要求有很大差异，通过试验后的断裂面可发现该批次瓷件在烧结过程中还原气氛或还原时间不够，导致瓷件出现黄芯。出现黄芯现象的绝缘子在正常运行过程中受到气温骤变或剧烈震动时，瓷件与金属附件连接处容易出现开裂，严重时直接断裂；出现裂纹、碎片多等现象属于原材料缺陷，主要原因是未严格按照工艺文件要求进行控制，进厂的矿土原材料质量参差不齐，未按工艺要求进行筛选，必要的关键性工艺程序未完全进行，进而导致绝缘子机械强度降低，不符合设计要求。在恶劣的空间环境及外部综合应力作用下，绝缘子的机械性能强度下降明显；绝缘子头部金属附件里面所使用的水泥标号不足或者其胶装工艺控制不当、无缓冲层或缓冲层工艺不符合设计要求，均有可能造成裂纹源。在自然环境条件下的温差应力、电冲击及外部操作冲击应力、多种材质之间的膨胀应力等多应力综合作用下，产生的裂纹不断伸展，最后导致绝缘子开裂折断[2]。

从上述分析可知：

①瓷支柱绝缘子在机械力及各种应力作用下的损坏部位大部分为下金属附件与瓷件连接处，多为瓷件与金属附件连接处的瓷件开裂或断裂。该部位又是以瓷件、水泥和铸件为主的多种材质结合处，各种材质本身内部应力各不相同，在外力作用下更是承受力的薄弱区域，在超过其临界的受力阈值时极易发生断裂。

②瓷支柱绝缘子断裂面有大量的瓷碎片，说明该批次产品的瓷质致密性存在严重缺陷，而瓷质致密性对支柱绝缘子抗弯曲性能影响大是导致绝缘子机械性能降低的根本原因。

③从图3可以看出，断裂的瓷支柱绝缘子的水泥胶装质量较差，胶装的水泥均出现裂纹且裂纹程度不一，同时存在水泥填充不饱和现象。绝缘子胶装部位均无涂抹缓冲层，从试验数据分析可知无缓冲层的试样破坏值基本较小。从侧面也可反映出绝缘子的胶装质量是影响瓷支柱绝缘子抗弯性能的因素之一。

2）复合支柱绝缘子产品质量问题比较单一，如图4所示。

主要原因：①所选用的钢脚及螺栓强度不够，在施加弯曲试验力的时候滑丝，形成极大的剪切力，造成钢脚断裂。②芯棒老化或工艺控制不当，造成强度降低，在试验过程中芯棒发生开裂折断。

3）交流悬式瓷绝缘子

盘形悬式绝缘子是由绝缘件、上下金属附件通过水泥胶合剂粘结而成的组合体，各种材质界面间的良好粘结是绝缘子良好运行的基础，也是绝缘子承受重力及其他机械应力的前提，因此要提高绝缘子的机械强度，要依托绝缘子各个组成元器件的尺寸大小、形状结构、弹性模量、胶合剂的粘结强度等要素的合理设计[3]。最新在研的标准JB/T 4307-XXXX《绝缘子胶装用水泥胶合剂》对绝缘子用水泥胶合剂的性能、关键技术指标、检验方法进行规范，以满足绝缘子胶合剂产业发展需求。

在绝缘子型式试验项目中，温度循环试验的目的是考核绝缘子材质及工艺是否符合设计工艺要求。在极端温差下由于不同材料的膨胀系数不同，温度降低引起帽收缩，绝缘子头部瓷件受到较强的金属应力作用，瓷帽所受的内应力会更大。应力加速恶化，长期使用将引起瓷件产生微小裂纹，造成内部缺陷。在高电压下，泄漏电流增大，发展到一定程度引起绝缘子击穿[4]，如图5和图6所示。

研究数据表明在低温及较大温差环境下，更容易引发产品质量问题。

机电破坏试验过程中出现的产品质量问题与企业的生产工艺息息相关。在生产过程中，生产工艺控制不严，原料配比不合理，金属附件与瓷件之间的胶装不符合工艺要求，水泥胶装粘结层有孔隙或者填充不充分，绝缘子胚体在烧结过程中，氧化还原气氛或还原时间不够，造成成品瓷质致密性差，存在微小的孔隙，在恶劣的自然环境或釉面受损时瓷件极易发生吸湿性劣化等，这一系列问题都是影响绝缘子机械强度和电气强度的重要因素[5]。

1.2.3锌层试验

锌层试验不合格主要有如下原因：

①生产企业购买的金属附件未按标准规定进行镀层；

②镀层工艺不当无法保证锌层厚度的均衡性；

③企业为了减少成本偷工减料购买回收的金属附件，二次加工后进行胶装出售。

2 改进对策研究

为了更好地对国网绝缘子物资产品质量进行全方位的监管，建议加强采购部门、项目单位、施工单位多方联合多领域监管，防止翻新绝缘子、不合格产品流入电网工程，同时可以采取以下几个方面措施来严格把控产品质量：

1）进一步完善绝缘子生产企业质量制度监管。适时引入飞行检查及现场目击制度，从第一现场实地了解企业各个生产环节及关键件工艺监管；从源头遏制不良产品的出厂，同时也能不断提高生产企业产品的整体质量水平。

2）开展专项抽检，加大抽检力度。在原有抽检工作的基础上，对产品的检测等级进行提级监管。对C类检测项目增加相应的检测项目，如交流悬式瓷绝缘子增加温度循环试验、机电破坏试验、击穿耐受试验、孔隙试验；交流悬式玻璃绝缘子增加温度循环试验、击穿耐受试验、热震试验等；对悬式绝缘子产品B类检测项目增加热机械性能试验、击穿耐受试验等。

3）完善样品抽取机制。引入双随机抽取方式，成立专项抽检小组对各个地市的库存产品进行随机抽取，进一步增强抽检工作的可信度，更能真实反映供应商产品的质量水平。

4）加大事后处罚力度，迫使企业不敢“假”、不想“假”，不断促进企业提高产品质量。

3结语

绝缘子产品是电网线路及电站内的重要设备，其质量好坏将直接影响电网的安全运行及人员安全。作为生产企业，要严格按照生产工艺要求进行产品生产，不断提升工艺水平，降低生产成本，提高产品质量；作为监管者，则要在履行监管职责的同时，不断优化监管方案，杜绝发生安全事故。

参考文献

[1]高嵩.超高压线路绝缘子覆冰闪络特性研究[D].北京：华北电力大学，2009：1.

[2]魏晓伟.支柱绝缘子机械性能研究[D].北京：华北电力大学，2015：1-5.

[3]徐偲达.极寒地区盘型悬式绝缘子机械形变特性研究[D].湖北：湖北工业大学，2019：1-2.

[4]邱志贤.高压绝缘子的设计与应用[M].北京：中国电力出版社，2006：286.

[5]张秀斌，彭鹏，温定筠，等.一起330kV悬式绝缘子炸裂故障分析[J].电气技术，2017（1）：129-131.

收稿日期：2023-12-15

作者简介：黄天益，男，福建省产品质量检验研究院，检验师，工程师