瓷绝缘子范文（精选7篇）

瓷绝缘子 第1篇

关键词：双伞瓷绝缘子,缺陷,电气性能

瓷绝缘子是输变电系统中重要的组成部分, 其中双伞瓷绝缘子占很大的比例。瓷绝缘子在运行过程中因长期经受机电负荷、日晒雨林、冷热变化等作用,可能出现绝缘电阻降低、绝缘开裂甚至击穿等故障。运行中的双伞瓷绝缘子,随着时间的增长,其绝缘性能或机械性能会下降,从而产生零值或低值瓷绝缘子,这种现象称为瓷绝缘子的劣化。在高压输变电系统中,若瓷绝缘子串中存在零值或低值绝缘子, 相当于瓷绝缘子串有部分被短路,其整体爬电距离也相应减少,含有劣化瓷绝缘子的绝缘子串的闪络概率大大增加, 对供电可靠性带来潜在威胁[1]。因此,对于双伞瓷绝缘子电气性能状态的检测意义重大。针对近期江苏220 k V C线路杆塔上双伞瓷绝缘子发生炸裂事件, 通过对同厂家同生产批次双伞瓷绝缘子电气性能试验结果进一步分析,发现该厂家双伞瓷绝缘子可能存在家族性缺陷,为了保障电网的安全运行, 应对即将入网及运行中的双伞瓷绝缘子加强电气性能试验检测。

1 双伞瓷绝缘子电气性能试验方法

2014年3月至4月,根据同厂家双伞瓷绝缘子的型号、运行地点、运行时间等三方面因素选取5个运行地点共71只双伞瓷绝缘子为试品,如表1所示。

根据GB/T1001.1—2003[2]、DL/T626—2005[3]GB/T 775.3—2006[4]要求,对上述送检双伞瓷绝缘子进行电气性能检测试验,其流程如图1所示,试验从号开始顺序编号。

2 双伞瓷绝缘子电气性能试验结果

2.1库存A双伞瓷绝缘子

库存A双伞瓷绝缘子检测结果如表2所示,库存A双伞瓷绝缘子均通过电气性能检测试验。

库存A双伞瓷绝缘子电气性能检测试验均通过。

2.2 35 k V B线路双伞瓷绝缘子

35 k V B线路双伞瓷 绝缘子检 测结果见表3。35k V B线路双伞瓷绝缘子中检出劣化绝缘子。其中,绝缘电阻及油中击穿试验合格,其他项目都有不合格现象。

2.3 220 k V C线路双伞瓷绝缘子

220 k V C线路双伞瓷 绝缘子检 测结果如表4所示。220 k V C线路双伞瓷绝缘子中检出劣化绝缘子。其中,绝缘电阻测量发现2只零值绝缘子;工频火花隙试验检出11只劣化绝缘子;温度循环试验7只抽检绝缘子中,6只绝缘子未通过; 机电联合试验3只抽检绝缘子均未通过。

2.4 35 k V D线路双伞瓷绝缘子

35 k V D线路双伞瓷绝缘子检测结果如表5所示。35 k V D线双伞瓷绝缘子中有1只孔隙性试验未通过,其他均合格。

2.5 110 k V E线路双伞瓷绝缘子

110 k V E线路双伞瓷绝 缘子检测 结果如表6所示。110 k V E线路双伞瓷绝缘子中有1只机电联合试验未通过,其他均合格。

3 试验结果分析

(1) 通过对5个批次双伞瓷绝缘子检测试验发现 ,除第1批次库存A (未挂网运行)10只双伞瓷绝缘子外,其余4个批次61只运行双伞瓷绝缘子均检出劣化绝缘子。其中绝缘电阻试验检出零值绝缘子2只,工频火花隙试验检出劣化绝缘子12只;温度循环试验抽检17只,有8只未通过;机电联合试验抽检13只,有7只未通过;孔隙性试验抽检11只,有3只未通过。

(2) 绝缘电阻、火花隙、油中击穿试验,发现2只零值绝缘子(零值瓷绝缘子的误判防止措施[5])及12只劣化绝缘子,说明绝缘子内部绝缘部件已经导通或达不到标准(运行中500 k V绝缘电阻大于500 MΩ,500 k V以下绝缘电阻大于300 MΩ[5])要求 , 造成的原 因可能是瓷绝缘子在制造过程中,绝缘部件材料不够致密、有残渣,导致瓷件中有空隙和裂纹等缺陷。

(3) 温度循环 试验 ,17只抽检的 双伞瓷绝缘 子中有8只未通过试验,证明其耐温度变化特性差。进一步分析认为,可能该次抽检绝缘子生产工艺存在问题,瓷件玻璃相成分偏高(瓷件玻璃相成分起连接Al2O3晶体和填充气孔的作用,使瓷成为一个致密的整体,同时也可以使瓷的烧成温度降低和晶粒细化),导致耐温度变化特性差,随着运行时间的增加,在冷热温度长时间交替作用下,导致瓷件逐步劣化。

(4) 孔隙性试验,11只抽检的双伞瓷绝缘子中有只未通过试验,结果说明瓷绝缘子伞裙有裂纹,伞裂以较小开裂较为普通,有时坯检时不易发现,到烧成瓷件时较为明显;也有扩展后的较大裂纹。裂纹多沿伞的直径方向,发生区域一般在伞根部和伞中部[6],发生此类缺陷主要与厂商制造工艺及原料选用有关。

(5) 库存及运行双伞瓷 绝缘子中 机电联合 试验抽检合格绝缘子数据如表7所示。送检双伞瓷绝缘子中机电联合试验合格的绝缘子其试验数据偏低:在42 k V电压作用下, 绝缘子瓷件击穿的机械拉伸载荷为75~84 k N。与规定标准(机械拉伸载荷为80~100 k N[2])相比结果偏低。

k N

4 结束语

检测结果显示, 送检4个批次运行双伞瓷绝缘子均发现不同程度劣化现象, 其主要表现形式是绝缘电阻下降和绝缘击穿, 也表现为瓷盘脱落或裂纹以及表面烧伤等。考虑到目前送检双伞瓷绝缘子运行时间较短(仅7年),劣化现象已较为普遍;而同生产批次双伞瓷绝缘子就是因为带劣化的绝缘子串发生闪络, 工频短路电流在劣化绝缘子的内部流过, 强大的短路电流所产生的热效应造成220 k V C线路发生瓷绝缘子炸裂事件。建议结合停电计划对同生产批次双伞瓷绝缘子进行更换处理;在绝缘子未更换期间,应加强特殊天气情况下的巡视和红外精确测温工作; 同时建议加强双伞瓷绝缘子的入网检测, 避免发生大批量存在家族性缺陷的绝缘子投入电网,严把设备入网质量关。

参考文献

[1]夏强峰.瓷质悬式绝缘子劣化非接触式检测方法的研究[D].重庆:重庆大学硕士论文,2010.

[2]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 1001.1—2003标称电压高于1000 V的架空线路绝缘子第1部分:交流系统用瓷或玻璃绝缘子元件——定义、试验方法和判定准则[S].北京:中国标准出版社,2003.

[3]国家发展和改革委员会.DLT 626—2005劣化盘形悬式绝缘子检测规程[S].北京:中国电力出版社,2005.

[4]国家质量监督检验检疫总局,中国家标准化管理委员会.GB/T775.3—2006绝缘子试验方法第3部分:机械试验方法[S].北京:中国标准出版社,2006.

[5]王卫国.零值绝缘子误判原因分析及防止措施[J].江苏电机工程,2011,30(5):66-68.

瓷绝缘子 第2篇

姚宏业 王 中

（山西大唐国际临汾热电有限责任公司，山西 临汾 041000）

摘要：为解决火电厂空冷岛下布置的220kV架空线耐张绝缘子串在空冷冲洗时的污闪问题，首次将纯瓷绝缘子更换为在高压输电线路上已广泛应用的悬式瓷复合绝缘子，有效增大了爬电距离，保证了绝缘子串的机械性能，避免了纯瓷绝缘子喷涂RTV需后期多次复涂且质量无法控制的缺点，提高了绝缘子串抗污闪能力。

关键词：悬式瓷复合绝缘子；污闪 空冷岛下纯瓷绝缘子存在的问题

北方缺水地区火力发电厂现普遍采用空冷机组，空冷岛通常与主变一起布置在主厂房A列外场地，主变及其高压架空引线位于空冷岛下，架空线绝缘子一般采用纯瓷悬式绝缘子。

为保持空冷岛散热效果，除冬季外，空冷岛散热片经常需要冲洗。

与露天变电站不同，受空冷岛遮挡影响，空冷岛下的绝缘子不能被洁净雨水直接冲刷。不管是下雨还是空冷岛冲洗，淋到绝缘子上的水全是污水，绝缘子自洁能力较差。同时，空冷风机减速机漏油及空冷岛冲洗掉的柳絮、灰尘掉落到绝缘子上，空冷岛下的高压电气设备远较一般变电所环境恶劣，架空导线悬式绝缘子串更易发生污闪。

为避免空冷冲洗时造成下方的绝缘子污闪，火电厂普遍采取给线路绝缘子喷涂RTV的措施来提高抗污闪能力。

PRTV涂料有效期一般在5～10年，但经调查，山西南部同煤蒲洲、汾泽、河津、大唐临汾四家火电厂喷涂PTV涂料两三年后即再次出现拉弧现象。

大唐国际临汾热电2010年底双机投产，2011年6月份对出线间隔的出线套管、避雷器、悬式绝缘子喷涂了PRTV，2012年5月份1号机检修时线路停电清扫，2011年、2012年空冷冲洗时悬式绝缘子有放电声，未见拉弧现象。2013年3月份空冷第一次冲洗，冲洗到出线间隔上

方时悬式绝缘子出现间断拉弧冒火现象。2 线路绝缘子串爬距分析

按照爬电比距定义，电力设备外绝缘的爬电距离与设备最高电压之比，单位为mm/kV。220kV系统最高运行电压252kV，污秽等级为Ⅳ级，设备外绝缘泄漏比距为31mm/kV，升压站电气设备爬电距离应达7812mm，才满足220kV变电站外绝缘爬电距离要求。

火电厂升压站爬电比距应参照变电站来进行选择。按照山西省电力公司规定，Ⅲ级污区及Ⅳ级污区户外220kV变电站采用瓷（玻璃）绝缘时最小几何爬电距离必须达7812mm，喷涂RTV时最小几何爬电距离不得小于6300mm。

220kV升压站架空线耐张、悬垂绝缘子串普遍采用双串爬距为450mm的XWP3-70型耐污盘形悬式瓷绝缘子，每串18片，有效爬距为8100mm。

由上可见，火电厂220kV升压站架空线选用18片一串的纯瓷绝缘子串理论上可满足防污闪要求。

但中华人民共和国机械行业标准《污秽地区绝缘子使用导则》指出：划分污秽等级要“依据运行经验、污湿特征、外绝缘表面污秽物质的等值附盐密度(以下简称盐密)三个因素综合考虑。”当由三个因素作出的污级判定有差异时，应分析原因，并以运行经验作为确定污级的主要依据。

发电企业对污闪事故采用零容忍态度，各

级单位安全生产目标均明确提出杜绝污闪事故。而目前情况下，发电厂出线清扫必须与电力公司检修计划协调才可实施，电力公司采用状态检修，因变电站远较发电厂空冷岛下的出线间隔环境好，电力公司的线路每年最多停电检修一次，甚至3年才计划检修一次，发电厂的出线间隔按照反事故措施要求的“逢停必扫”难以实施，且必须做大量的协调工作才能做到每年清扫一次。所以，对不便于经常维护的空冷岛下的电瓷外绝缘绝缘水平应适当加强。2013年安徽电科院下达的绝缘专业技术监督通知单中，爬电比距要求不低于3.5cm/kV，厂属运行设备外绝缘爬距要达到8820才能满足当地要求。可见，爬电距离不能只拘泥于满足最小要求。瓷复合绝缘子的优点

瓷复合绝缘子近十年在输电线路中已广泛使用，同时在山西污染严重的一些焦炭、水泥、钢铁厂也有使用，设备可靠性和抗污闪能力得到了检验。而目前发电厂尚未有瓷复合绝缘子的使用运行经验。

瓷复合绝缘子汲取了瓷、玻璃绝缘子和硅橡胶绝缘子的优点：端部联接金具与瓷芯盘牢固胶装结构，保持了原瓷绝缘子的稳定可靠的机械拉伸强度。在瓷芯盘表面注射模压成型硅橡胶复合伞裙，又使其具备了优良的憎水性、抗老化、耐电蚀能力强、防污闪、重量轻等一系列优于瓷、玻璃绝缘子的特点，解决了高压线路中耐张绝缘子串不能使用复合绝缘子的现状。该产品端部联接金具与相同规格的盘形悬式瓷、玻璃绝缘子一致，可以互换。

对于玻璃绝缘子和瓷质来讲，其在使用当中有一个非常严重的缺陷，假如碰到了外力的冲击或者是特定的情况，使绝缘子出现了“零值”的时候，就会出现破损的情况。而瓷复合绝缘子，因为运用包裹的材料是硅橡胶复合的外套，所以可以抵抗一定的冲击，这样在空冷岛下使用瓷复合绝缘子还减少了上方空冷岛异物掉落砸伤绝缘子的风险。瓷复合绝缘子在火电厂升压站的使用

XWP3-70型耐污盘形悬式瓷绝缘子高度160mm，一串18片长度2880mm。FXWP-120型瓷复合绝缘子高度155mm，一串18片长度2790mm。整串更换后绝缘子串长度减少90mm，线路弧垂将会减少。增加一片瓷复合绝缘子，绝缘子串长度增加65mm，可通过绝缘子串固定金具的调整板来补偿，或取掉调整板，线路弧垂基本不变。

XWP3-70型耐污盘形悬式瓷绝缘子额定机电破坏负荷为70KN，FXWP-120型瓷复合绝缘子额定机电破坏负荷为120KN，可见瓷复合绝缘子串的机械强度远大于原纯瓷绝缘子，可满足耐张绝缘子串使用要求。

2014年3月14日和5月5日，大唐临汾热电厂在两条220kV出线间隔检修时，将单片爬距450mm的XWP3-70型出线纯瓷绝缘子串更换为爬距450mm的FXWP-120型瓷复合绝缘子，且每串由18片调整为19片，使悬瓶串爬距由8100mm增大至8550mm，远大于有机复合绝缘最小爬电距离6600mm的要求。每条线路新换114片瓷复合绝缘子，工期两天，两条线路连同人工共花费9万元。

检查拆除下的喷涂RTV涂料的旧瓷绝缘子串，流淌、起皮现象较多。可见高空作业喷涂RTV时，质量工艺不易把控，RTV喷涂后的效果亦大打折扣。

经过2014年夏秋两季雨水及空冷冲洗的图一：复合绝缘子外形结构

考验，目前瓷复合绝缘子运行稳定，还需长期

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运行以进一步积累经验。图二：空冷岛冲洗时的瓷复合绝缘子 5 结语

空冷岛冲洗时，在灰尘、油污、空冷岛散热器冲洗掉落的污水及杂物作用下，布置在空冷岛下的高压电气设备外绝缘污闪风险极大。尤其是龙门架上的架空线耐张绝缘子串，成为火电厂防治污闪的重点部位。在调整爬距时可考虑将纯瓷绝缘子更换为瓷复合绝缘子，可有效加大爬电距离，并保证机械性能满足耐张需求。工程费用及工期均在可接受范围，避免了

纯瓷绝缘子喷涂RTV需后期多次复涂且质量无法控制的缺点，同时瓷复合绝缘子属于免维护产品，每年电厂春检时可仅对复合绝缘子进行表面水冲洗，减少了登高清扫擦拭的工作量。参 考 文 献

［1］ 武汉高压研究所．JB/T5895-91，污秽

地区绝缘子使用导则［S］．北京：机械电子工业部，1991：1．

［2］ 刘炯，罗鸣．高压输电线路中瓷复合绝缘子的应用分析［J］．低碳世界，2014（14）：88-89

作者简介： 姚宏业（1971-），男，山西临猗人，1994年毕业于成都科技大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，主要从事发电厂电力设备管理。

超高压高强度瓷绝缘子研发成功 第3篇

据介绍, 该项目是新中国成立以来贵州省承担的第一个重大装备类国家科技支撑计划。

由贵州九天高原电瓷有限公司、贵州大学、郑州一邦电工机械有限公司、西安高压电器研究院与中国科学院地球化学研究所等国内多家优势企业和学术单位进行联合攻关, 经过3年努力完成。

专家组认为, 该项目在盘形悬式绝缘子材料及关键工艺方面完成了原材料物理化学性能分析研究、材料及关键配方研究、原材料粒度及除杂控制研究、烧成等关键工艺控制研究;研制了高性能练泥机、盘形悬式瓷绝缘子坯件成型自动化生产线、全自动燃气抽屉窑与自动胶装机, 并通过第三方检测, 满足相关标准要求, 形成了超高压高强度盘形悬式瓷绝缘子年产40万片的生产能力。

据悉, 这一项目的实施提升了电瓷绝缘子相关产业的技术水平, 形成了一批具有自主知识产权的核心技术及主机产品, 将满足“西电东送”和“黔电送粤”等重大项目的需求, 带动电力企业及配套装备制造企业的规模扩张, 形成产业联盟和集成创新。

项目成果在行业推广后, 可带动贵州省矿产资源的综合利用、装备制造业发展及瓷绝缘子产业升级。

支柱瓷绝缘子断裂原因分析及检测 第4篇

关键词：支柱瓷绝缘子,断裂,超声波检测,振动声学检测

引言

支柱瓷绝缘子是电网输变电设备的重要部件, 起着支撑和绝缘的作用, 其工作状态直接影响电网供电安全。瓷绝缘子是经高温烧结而成的电瓷产品, 制作过程中配方不当、工艺控制不严等均能造成瓷件内部缺陷。由于瓷绝缘子韧性极低, 大多瓷绝缘子长期承受电网运行中的机械负荷, 以及大风、雨雪、日晒等恶劣天气的影响, 此外还有设计不合理、安装、维护不到位等方面的原因, 极易引发运行中的支柱瓷绝缘子发生脆性断裂事故, 造成变电站、供电线路部分或全部停电, 设备损坏、人员伤亡, 导致严重的后果。因此必须认真分析其断裂原因, 采取必要措施, 开展对在役瓷绝缘子的检测研究, 及时发现缺陷, 为电网安全运行提供有效手段。

1 断裂原因分析

1.1 瓷件质量不良

支柱瓷绝缘子在制造或运输过程中残留了试验时难以检出的微小裂缝, 在运行中可能发展成裂纹甚至断裂。瓷件在制造过程中, 未严格按照生产工艺的要求, 原料混入杂质或拌料不均匀, 均会导致瓷绝缘子机械性能下降, 在运行中受到震动或者压力会导致断裂。

在烧制过程中由于炉内气氛控制不好, 如氧化阶段碳素未能完全分解氧化、还原阶段三价铁还原不足, 未能完全转变为低价铁等原因, 容易导致青边、黑芯和黄芯等问题产生。此外, 原料中Al 2O 3含量较低和铁杂质较多也是产生以上问题的原因。

1.2 水泥胶装剂质量不合格

水泥中的氧化镁缓慢的水合作用导致水泥胶装剂膨胀是瓷绝缘子损坏的主要原因之一, 三氧化硫是次要原因, 很多产品氧化镁和三氧化硫重量比重严重超标, 造成胶装剂中的水泥稳定性很差, 致使支柱瓷绝缘子开裂甚至断裂。

1.3 沥青缓冲层缺少或过薄

水泥胶装剂夹在金属法兰和瓷瓶之间, 膨胀受约束使瓷瓶中产生应力, 结果导致瓷瓶断裂。瓷瓶在胶装时, 瓷瓶的外端部和法兰的内部应分别涂上沥青缓冲层, 缓冲水泥胶装剂膨胀时产生的应力, 也能缓冲由于法兰、胶装剂、瓷瓶膨胀系数不同, 因温度变化所产生的热应力。涂刷缓冲层可以大大减少瓷瓶的断裂故障, 延长瓷瓶的使用寿命。沥青缓冲层过薄或没有将导致胶装剂的膨胀应力无法得到释放, 这也是造成支柱瓷绝缘子断裂的主要原因之一。

1.4 胶装的偏心问题

瓷件胶装的偏心与支柱瓷绝缘子的轴线直线度和上、下安装孔中心圆轴线间的最大偏移存在关联性。上、下安装孔中心圆轴线间最大偏移和轴线直线度如果超标, 会对支柱瓷绝缘子的机械性能产生影响。

1.5 喷砂对瓷绝缘子强度的影响

喷砂的目的是为了增加与金属附件的附着力, 喷砂的工艺要求均匀且胶装后露出附件。但出现埋砂现象, 特别是上砂不均匀时, 将会造成局部胶装部位的应力集中, 造成电瓷材料产生微观裂纹或支柱瓷绝缘子断裂。

1.6 运行检修人员操作不规范造成绝缘子损坏

设备检修过程中, 检修人员将绝缘子作为安全带固定点、绝缘子拆装过程中由于未妥善吊装或者磕碰造成绝缘子破损或出现裂纹、金属法兰与绝缘子胶合破坏、绝缘子表面碰伤等问题, 为设备的运行造成安全隐患。

1.7 绝缘子运行时间长老化

瓷绝缘子运行时间较长, 防水胶失效, 导致金属法兰和瓷瓶结合处进水。金属法兰和瓷件的胶装外部密封层受到破坏后, 使长期暴露在空气中的绝缘子吸附空气中的水汽和雨雪侵袭, 造成水份进入金属法兰与瓷件胶合处, 引起冰应力膨胀和水泥胶装剂水合膨胀应力的损害。

1.8 恶劣的气候条件

外力引起支柱瓷绝缘子断裂主要是暴风骤雨引起共振, 使高压支柱绝缘子异常受力超过其破坏负荷所致。

2 瓷绝缘子的检测

从对不同地区高压支柱瓷绝缘子断裂和裂纹事故统计分析发现, 国内支柱瓷绝缘子断裂的基本特点是:约95%以上发生在铸铁法兰口与瓷体相交内外5 mm附近的区域, 这是因为法兰口与瓷体的结合部位受力最大, 这个区域是支柱瓷绝缘子的检测重点[1]。

2.1 超声波检测

瓷绝缘子的超声波检测通常采用直探头纵波检测法和爬波检测法。直探头纵波检测法是支柱瓷绝缘子制造厂对胶装前的瓷件进行检测的一种方法, 采用直探头在瓷件的两个端面进行纵波轴向探伤, 对与绝缘子端面平行的缺陷具有很高的检出率, 而对与端面垂直或者有一定角度的面积性小缺陷检出率较低。在役支柱瓷绝缘子由于两端已装有法兰, 已不能从端面进行检测。仅能在法兰与伞裙之间的瓷体上进行径向检测, 发现该部位的瓷体内部缺陷。

爬波检测法主要用来检测表面和近表面的缺陷, 由于它的大部分能量集中于界面下某一范围内, 对近表面的缺陷有较高的检测灵敏度。爬波还有一个特点是, 对表面的状况不敏感。用爬波检测在役支柱瓷绝缘子法兰内的瓷体, 爬波在瓷体近表面传播, 不会受到该处瓷砂、胶装水泥等瓷体表面粗糙物的影响, 特别适合检测法兰口与瓷体的结合部位的裂纹等缺陷。

超声波检测的主要局限性是不具有实时性, 不能带电检测。在两次探伤期间, 绝缘子可能产生裂纹或导致断裂事故。对于内部确实存在裂纹等影响支柱瓷绝缘子机械强度的缺陷, 通过超声探伤检测进行预防是一种比较有效的手段。但对于因瓷件致密度不够, 无沥青缓冲层或埋砂等易造成支柱瓷绝缘子应力集中的缺陷, 当这些缺陷尚未产生裂纹, 或产生的裂纹尚未达到探伤检测仪能够检测到的水平时, 超声探伤是无能为力的。而这些缺陷产生的裂纹如果快速发展, 支柱瓷绝缘子可能会在下一轮超声探伤检测前发生断裂。

2.2 振动声学检测

振动声学检测是一种全新的支柱瓷绝缘子检测方法, 具有可带电检测、检测效率高、检测范围广、劳动强度低等优点。通过向绝缘子底部发射特殊激励振动波, 同时接收其震动反馈波, 经专用软件分析该反馈波形的频谱, 即可判断该绝缘子是否有裂纹、裂纹大概部位, 机械强度是否降低或丧失。

绝缘子振动声学检测的理论依据是:支柱绝缘子的损伤状况可以通过其机械强度即极限负载来判断, 而支柱瓷绝缘子的极限负载与它的固有振动频率有关。支柱绝缘子的承载能力可以按照以下公式计算:

其中:P0为未破损的绝缘子的极限载荷;P1为破损的绝缘子的极限载荷;ω0为未破损的绝缘子的振动反应频谱的中心频率;ω1为破损的绝缘子的振动反应频谱的中心频率。

未破损的绝缘子在激励声波频率范围内的测量反应频谱只有一个最大值在4 500 Hz左右, 这是瓷绝缘子的驻波频率, 而破损的绝缘子在激励声波频率范围内测量的反应频谱则高于或低于该值。

支柱瓷绝缘子振动声学检测方法在检测绝缘子损伤方面相对其它方法有明显优势。但目前该方法还处在推广阶段, 还没有检测标准和判定标准, 很多方面需要进一步研究。需要通过大量的数据采集和理论研究来总结其规律, 以便更好地满足实际检测的需要。

3 结论

造成支柱瓷绝缘子断裂, 产品质量原因比例较高, 因此应加强绝缘子投运前的质量监督工作, 特别是针对瓷绝缘子胶装质量的检查工作, 严格依据规程进行各项例行试验, 剔除存在缺陷的支柱瓷绝缘子。

在检修过程中重点关注防水胶是否已失效, 发现金属法兰和瓷件的胶装外部密封层受到破坏后及时进行处理。

定期对支柱瓷绝缘子进行超声波探伤, 开展对支柱瓷绝缘子的振动声学检测, 对每个绝缘子进行单独的检验记录, 以便对其机械状态进行跟踪监督。

参考文献

瓷绝缘子掉串故障分析及措施 第5篇

自2010年至今, 本辖区110k V及以上输电线路发生绝缘子爆炸掉串故障8条次, 其中110k V线路4条次、220k V线路4条次;直线串3条次、耐张串5条次;自贡红星厂 (02年批次) 绝缘子2条次、江西萍乡 (02、04年批次) 绝缘子4条次、大连电瓷厂 (94年批次) 2条次。具体情况如下:

1.2010年1月3日07:13, 220k V**线59#中相 (C相) 绝缘子 (自贡红星厂) 爆炸掉串, 故障当天为大雾潮湿天气。如图1所示。

2.2010年2月3日, 110k V兴a线15#接地第一片绝缘子 (江西萍乡) 钢帽脱落, 故障当天为雨雾潮湿天气。如图2所示。

3.2015年1月7日23时04分, 110k V高南一线31#塔A相 (上层) 小号侧绝缘子 (大连) 爆炸掉串。如图3所示。

故障后, 立即更换了110k V南b线31#塔A、B相绝缘子, 并将更换下来的绝缘子进行了绝缘子电阻测试和工频耐压试验, 试验结果见表1。

从绝缘子电阻测试数据 (表2) 可看出, 110k V南b线31#塔B相大小侧绝缘子串中同时存在多片低零值绝缘子, 即劣化绝缘子;从绝缘子工频耐压测试数据表3可看出, B相小号侧带电侧第一片绝缘子工频耐压前绝缘电阻值为6410M, 耐压时被击穿, 耐压后绝缘电阻为1500M, 绝缘电阻值下降了76.6%, 说明该片绝缘子为劣质绝缘子。证明B相小号侧绝缘子串8片中有3片劣化绝缘子和1片劣质绝子, B相大号侧有4片劣化绝缘子。

从而, 根据相小号侧爆炸掉落地面绝缘子钢帽的放电痕迹及残留在钢帽内的瓷件放电痕迹, 并结合瓷绝缘子爆炸掉串机理, 可判断故障串绝缘子中至少有7片都是劣化、劣质绝缘子。根据绝缘电阻值测试数据, 故障后仍挂在导线上的绝缘子很可能也是劣质绝缘子。

二、瓷绝缘子爆炸掉串机理分析

据有关文献记载 (中国电力第29卷1996年第5期《劣化绝缘子的通流试验》和江西电力第25卷2001年第2期《输电线路瓷绝缘子掉串原因分析及对策》) , 及结合已发生的瓷绝缘子爆炸掉串故障实例, 得出结论, 凡发生绝缘子爆炸掉串故障者, 需有3个条件:

一是内因条件:爆炸的绝缘子是劣质绝缘子或已为零 (低) 值的劣化绝缘子。

二是外因条件:有雷电活动或潮湿的气象条件。雷电活动将使绝缘子串可能遭受雷击;潮湿条件, 例如毛毛雨或大雾等, 将使绝缘子串可能发生污闪成雾闪。

三是触发条件:在整串绝缘子因雷击或污秽而发生闪络时, 劣质或劣化绝缘子被击穿。此时将有较大的雷电流或工频续流通过被击穿的劣质或劣化绝缘子, 使其发生爆炸。

劣化绝缘子是指绝缘电阻值低或零值的绝缘子。劣化绝缘子是由于电热老化机理引起的, 同瓷绝缘子挂网时间长短有关, 绝缘子的劣化可分成早期 (1~2年) 、偶然期 (15~25年) 和损耗期3个阶段, 可通过检测工具检测出来。但由于检测方法采用简单易行、方便灵活的固定火花间隙进行检测, 这种检测方法只能定性检测而不能定量检测。

劣质绝缘子是指绝缘电阻值尚未成为低或零值的绝缘子, 绝缘本身无明显缺陷, 但其内部存在着缺陷 (如内部瓷件有微小裂纹、水泥胶合剂存在蜂眼或孔隙等) , 在一定外部环境条件下 (雷电、大雾、下雨等) , 绝缘电阻值可能会降低成为低或零值的绝缘子而成劣化绝缘子。劣质绝缘子主要是由于水泥胶合剂膨胀破坏机理、生产厂家瓷质配方工艺、等原因产生的, 在正常情况下, 其绝缘电阻大于300MΩ, 能承受一定的工频电压。

三、解决对策

1.强化输电线路防雷设计, 贯彻防雷差异化设计原则, 根据雷电定位系统提供的雷暴日、落雷密度数据进行防雷设计。

2.严格执行新建、改造线路的批量绝缘子抽样检测制度, 确保挂网运行的绝缘子质量。请全面统计分析目前挂网运行瓷绝缘子运行情况, 要求以线路为单位统计具体杆塔号、绝缘子具体型号、挂网年限、生产厂家及批次、上次零值检测时间。并根据统计分析情况, 针对江西萍乡、自贡红星厂绝缘子和挂网年限已超过20年及以上的绝缘子缩短检测周期, 其他按照规程周期执行。

3.加强输电线路的运维管理, 严格按规程规定周期进行零、低值绝缘子检测, 及时更换零、低值绝缘子, 确保线路绝缘水平良好, 对处在雷电活动频繁区杆塔, 进一步缩短检测周期。

4.采取红外测温、带电测试等手段, 加强绝缘子低零值的监检测, 及时发现存在隐患。根据近几年瓷绝缘子出现掉串的频率, 今后在线路上尽量还是少使用瓷绝缘子, 在条件允许的情况下尽可能地使用玻璃绝缘子, 结合以往的运行经验, 玻璃绝缘子未出现过掉串情况。

5.进网绝缘子严控把控质量关口, 按照“GB/T1001.1-2003标称电压高于1000V的架空线路绝缘子第1部分:交流系统瓷或玻璃绝缘子元件-定义、试验方法和判定准则”要求抽取试样进行检测, 检测内容主要有拉伸负荷试验、工频耐受电压试验、温度循环试验、机电破坏负荷试验、击穿耐受试验、空隙性试验等, 严禁不合格绝缘挂网运行。

6.缩短杆塔接地电阻测量周期, 及时对接地电阻不合格的杆塔进行接地改造, 将杆塔的接地电阻控制在10Ω以下, 提高线路的耐雷水平;在易击杆段采取加强绝缘、加装可控避雷针、防绕击避雷针等综合防雷措施。针对110k V高南一线、高御线的绝缘子部分进行绝缘电阻和耐压试验, 另选取部分西高所绝缘子检测中心进行机电试验, 根据试验情况决定处理方式。

7.采取“疏导”型防雷措施, 加装线路避雷器或在绝缘子串上加装并联间隙 (招弧角) , 在发生雷害闪络时有效地保护绝缘子。

摘要：瓷质绝缘子是随着电力工业的发展而首先发展起来的, 距今已有近百年历史, 由于瓷质悬式绝缘子具有良好的绝缘性、耐热性、耐气候性和组装灵活等优点而被广泛应用于各电压等级的输电线路中, 而瓷质绝缘子随着运行年限的增加, 其绝缘性能会逐渐下降, 瓷绝缘子劣化等缺陷逐步突显, 所以针对目前瓷质绝缘子频繁掉串现象的发生, 笔者谈些个人的看法和建议。

关键词：瓷质绝缘子,掉串故障,措施

参考文献

瓷绝缘子 第6篇

一、瓷复合绝缘子的用处

(一) 使瓷质和玻璃绝缘子的污闪问题得到解决

随着我国经济的发展, 社会环境的污染问题也越来越严重。尤其是在天气较潮湿的情况下, 瓷质和玻璃绝缘子由于其表面有较多的污染物, 使得该绝缘子憎水能力大大降低, 从而形成了表明的一层导电水膜, 局部放电的现象发生之后, 使得闪络现象时常发生。瓷复合绝缘子之所以有这么多优点, 是因为其集合了瓷绝缘子和硅橡胶绝缘子于一身, 将二者优点结合起来。比如端部有浇装结构, 该结构较为牢固, 是通过金具以及瓷心盘相互连接起来的。从而最大程度上, 保证了原瓷绝缘子的稳定性, 尤其是在机械拉伸强度方面。又如瓷芯盘表面的覆盖有硅橡胶, 硅橡胶在复合上使用外配套, 该设备在一定程度上, 提高了憎水、抗老化、耐腐蚀等优点。

(二) 使得普通棒形悬式复合绝缘子的“掉串”问题得以解决

主要可以从以下两个方面表现出来。第一, 传统使用的绝缘子类型是悬式复合绝缘子, 但是该种绝缘子具有的缺点是容易断裂, 即易碎性。如果横向负荷较大, 则没有办法承受。否则会发生断裂的现象。使得“掉串”的事故得以发生。第二, 由于悬式复合绝缘子金属与复合芯棒所采用的连接方法是压接方法, 而这种压接方法, 一旦连接的不好, 脱落现象时有发生。随着芯棒隐患的存在, 使得有机复合绝缘子的事故发生。浇装结构在瓷复合绝缘子端部连接金具的过程中, 不仅保证了机械拉伸强度, 而且使得“掉串”问题得到解决, 主要应用的是高强瓷的芯棒。

(三) 使得复合绝缘子不能用于耐张串的问题得以解决

在横向负荷过程中, 由于悬式复合绝缘子不能够承受比较大的负荷, 要解决这个问题, 从学术上来说, 该问题被称为耐张串问题。需要操作人员在工作过程中, 尤为注意, 比如不能够踩在复合绝缘子上面。因此, 这加大了验收以及运行的难度。选用瓷复合绝缘子, 将瓷绝缘子和复合绝缘子的优点综合在一起, 不仅能够在最大程度上保证原瓷绝缘子的稳定性, 而且还保证机械拉伸强度。此外, 同普通瓷绝缘子相比较, 这种瓷复合绝缘子, 在解决耐张串问题上具有良好的适应性。

二、瓷复合绝缘子的优点

(一) 可靠稳定的机械性能

这种绝缘子的端部是通过金具与瓷绝缘子之间进行连接, 从而形成固定的结构。而芯棒所采用的种类是高强瓷, 这种高强瓷主要使用的是绝缘子的力矩, 通过力矩之间的力, 使得可靠性与安全性能得到很好的保证。进而保证了可靠稳定的机械性能。

(二) 较好的耐污闪性能

由于硅橡胶复合外套, 采用的是硅橡胶材料, 其主要的结构是伞套, 这种伞套, 能够保证憎水性以及迁移性。同时具有很强的防污闪能力。能够应付不同种类的污染物介质, 以及在污染物环境中具有很好的应用效果。在设计空气动力学结构的基础上, 由于有合理的设计方案, 因此可以发现通过这种方式设计而形成的无合模缝, 能够起到清除电弧污湿通路的效果。从而使得雨闪、雪闪以及冰闪的情况都得到解决。此外, 瓷复合绝缘子的自洁能力比较好, 将其同瓷质与玻璃绝缘子进行比较, 在该方面更为优异。正因如此, 如果要对线路或者其他部分进行清扫时, 也更加便利。而且, 从安装结构上来说, 瓷复合绝缘子所采用的结构同瓷质以及玻璃绝缘子一样, 当线路所经的地区发生污染物闪污的情况时。能够更快的对耐张串外绝缘爬距进行调节。

(三) 有较强的耐冲击能力

对于瓷质和玻璃绝缘子来说, 其在使用中有一个比较严重缺陷, 即如果遇到外力冲击, 或者因为特定情况, 使得绝缘子出现“零值”时, 将会出现破损的情况。并且瓷复合绝缘子, 由于使用的包裹材料是硅橡胶复合外套, 因此能够抵抗一定的冲击。并且由于瓷件是露天的, 为了不让该瓷件破损, 可以采用降低线路施工及运行的方式进行, 比如通过降低损耗率的方式进行。

(四) 安装方便

从瓷复合绝缘子的质量上看, 是属于比较轻的类型, 和传统的绝缘子相比较, 大概只占到传统质量的三分之一。因此, 在安装过程中, 更加简便, 从两个角度可以看出, 一是从能够有效降低工人施工的强度, 二是能够减少运输的成本。并且由于安装结构上, 同传统的瓷质以及玻璃绝缘子一样, 因此在安装时, 省去了很多麻烦。因为瓷复合绝缘子和玻璃绝缘子, 在结构上十分相近, 不管是连接尺寸、结构高度还是其他方面相符合, 二者可以随时进行互换。比如对线路耐张串进行更换运行时, 可以直接替换下来, 而不需要对之前的线路弧进行改造与调整。

结语

瓷复合绝缘子在我国已经应用的越来越广泛, 尤其是近些年来在交、直流特高压输电线路上的应用。在本文中, 笔者主要从瓷复合绝缘子的用处入手分析, 对瓷复合绝缘子的几个优点以及具体用途进行分析探讨, 希望能够为今后的实践运用起到借鉴作用。

摘要：目前, 我国大多数地区在输电线路上使用了瓷复合绝缘子。将该种绝缘子类型同以往的绝缘子进行对比, 并通过一定的方式对绝缘子的各种技术性能以及特点进行简要分析, 从而得出瓷复合绝缘子之所以受到广泛用途的结论。

关键词：瓷复合绝缘子,高压输电,输电线路,应用

参考文献

[1]梁英, 李成榕, 丁立健, 屠幼萍, 赵林杰, 杨堃, 刘富家, 杨铁军.合成绝缘子材料的TSC试验研究[J].电工技术学报, 2011 (02) .

[2]梁旭明, 蒲春雨, 寻凯, 宿志一, 范建斌, 陈原, 张锐, 黄梓容.500kV线路复合绝缘子鸟啄情况调查及原因分析[J].电网技术, 2010 (22) .

[3]殷禹, 梁曦东, 周远翔, 毛苏春, 李雪松.转轮法试验中硅橡胶合成绝缘子损坏现象的研究[J].电网技术, 2009 (19) .

瓷绝缘子 第7篇

纳米TiO2自清洁薄膜由于可以在紫外光照射下同时具有光催化和超亲水性能,因而通过在瓷绝缘子釉料表面涂敷一层TiO2薄膜,通过光照即能使附着在绝缘子表面的污秽氧化分解而不易在表面牢固附着,在外部风力、水淋冲刷或者重力等的作用下,会自动从绝缘子表面剥落,实现绝缘子表面自动清洁、成为解决绝缘子污闪事故的有效途径之一[4，5]。

但目前国内外大量的研究结果[6-11]表明,适于在绝缘子表面实现低成本且性能良好的自清洁薄膜的制备主要存在两方面的问题。一是由于所制备的自洁薄膜中的TiO2未经掺杂改性,因此只能被紫外线激发而产生自洁效应(阳光中紫外线大致为4% ~8% 左右),难以利用阳光中占大量的可见光,尤其在雾霾、阴雨等气象条件下由于缺少紫外线而难以激发薄膜的自洁性能。二是目前TiO2溶胶的制备主要采用有机钛源钛酸丁酯、异丙醇钛等[12，13]作为钛源,通过水解法等实现溶胶的制备。但有机钛源一般原料成本较高、 成膜后在热处理过程中容易分解析气、残留碳杂质以及反应时间较长等因素分别影响薄膜的完整性、透过率以及制备效率较低等问题。另外,有机溶剂对人体和环境也有一定的危害性。

针对上述研究应用现状,本工作采用成本低廉的无机钛盐硫酸氧钛为钛源,采用低温水热同步晶化技术,制备具有可见光活性的氮掺杂纳米二氧化钛溶胶(以下简称为:纳米N-TiO2溶胶),并在此基础上采用喷涂工艺在瓷绝缘子釉面上制备不需要后续高温热处理的复合有二氧化硅涂层的可见光响应纳米N-TiO2自清洁薄膜,为解决绝缘子污闪问题提供一个良好的解决方案。

1实验方法及过程

1.1实验材料

硫酸氧钛(TiOSO4)(丹东市化学试剂厂);氨水(分析纯,北京化工厂);双氧水(分析纯,北京化工厂); 尿素(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);硝酸钡(分析纯,北京化工厂)。

1.2二氧化钛溶胶的制备

首先量取120mL配置好的1mol/L的TiOSO4溶液,然后以配置1mol/L的稀氨水为沉淀剂,在磁力搅拌条件下共滴定于去离子水中,滴定过程中保持体系的pH值为7,直至滴定终点。滴定完成后该搅拌1h后将制得的白色沉淀进行离心洗涤,以除去NH4+和SO42-以及其他原料中的杂质离子,重复洗涤至在洗涤液中用Ba(NO3)2溶液检测不到SO42-为止。将洗涤好的沉淀加入到一定量的去离子水中形成白色悬浮液,然后在高速搅拌和40℃水浴的条件下,缓慢地将一定量的30%(质量分数,下同)的H2O2溶液滴定于悬浮液中进行胶溶反应,以N摩尔分数为4%的比例将尿素加入到溶胶中溶解,继续在该温度下搅拌2h, 制成掺杂溶胶前驱体。

将上述掺杂溶胶前驱体置于水热反应釜中在110℃下水热处理6h就可以得到纳米N-TiO2溶胶。

1.3自清洁薄膜的制备

将瓷质绝缘子以及裁切好的绝缘子基片经无水乙醇仔细清洗后吹干得到洁净的涂敷基底,使用超细口喷枪将硅溶胶(SiO2,28%~30%,Na2O0.3%密度1.215g/cm3,pH值9.5,黏度12.45mPas,SiO2粒径10~20nm)喷涂至基底上,在120℃ 条件下烘干30min后得到预处理完成的基底。然后将自制的纳米N-TiO2溶胶喷涂至涂有SiO2膜层的基片上,在150℃的条件下烘干60min后即得到负载有N-TiO2/ SiO2复合自清洁薄膜的样品。作为对比样品,使用相同的工艺分别将N-TiO2溶胶和上述SiO2溶胶喷涂绝缘子基片上,在150℃的条件下烘干60min后即得到分别只负载有N-TiO2和SiO2绝缘子样品。

图1为完成涂覆纳米N-TiO2/SiO2复合自清洁薄膜的绝缘子样品照片。

1.4样品测试及性能表征

将所制备的纳米N-TiO2溶胶经60℃烘干得到粉末样品,在TU-1901紫外-可见光分光光度计上测定其光响应情况。采用Dmax-RB 12kW转靶X射线衍射仪(Cu靶,λ=0.15406nm,工作电压40kV,工作电流150mA)测试溶胶干燥后粉末样品的物相组成。采用Dimension-V型原子力显微镜(AFM)观测薄膜表面的显微形貌和表面粗糙度。

取上述制备得到的负载有N-TiO2,SiO2和N- TiO2/SiO2绝缘子样品,分别采用JC2000C接触角测量仪测试样片光照前后接触角的变化来表征其亲水性能。

取上述制备得到的负载有N-TiO2,SiO2和N- TiO2/SiO2绝缘子样品,分别加入到100mL甲基橙溶液(10mg/L)中进行光催化降解实验,溶液表面处可见光光强为10mW/cm2。在降解过程中每隔2h取样一次,每次取样5mL,用TU-1901紫外-可见光分光光度计测定其吸光度以分析甲基橙浓度的变化,然后根据吸光度的变化值计算得到光催化降解率的结果。

2结果分析及讨论

图2所示为纳米N-TiO2溶胶经60℃烘干得到样品的XRD图谱以及标准锐钛矿的标准谱(JCPDS 21- 1272),由图2可见溶胶经水热处理后均为结晶较好的锐钛矿相纳米TiO2,没有其他杂相。但相比于标准衍射峰位,2θ位于25.28°的衍射峰偏移至25.40°,其他主峰也向大角度略有不同程度的偏移,这是可能是由于原子半径较小的氮原子置换了氧原子以及氮掺杂形成的氧空位缺陷共同造成的[11]。

图3为纳米N-TiO2溶胶经60℃烘干得到样品的紫外-可见吸收光谱图,由图3可见,相比未进行氮掺杂的样品,掺杂样品的光吸收边发生明显红移,经直线外推法计算得到其吸收边约为495nm,成功实现了可见光响应,结合XRD相关数据分析应当是成功实现了氮掺杂。

图4是N-TiO2/SiO2薄膜的AFM形貌图。由图4可见N-TiO2/SiO2膜层比较均匀,晶粒度和粗糙度都较小,约为28nm左右。

如图5所示,在黑暗条件下,各种薄膜与水之间的接触角较大。随着光照时间增加,薄膜与水滴之间接触角均逐渐减小。经过30min照射后,SiO2薄膜与水的接触角由44.5°减小到35.9°;N-TiO2薄膜与水的接触角则由37.5°减小到21.1°左右。经过SiO2预处理的基体在喷涂N-TiO2溶胶后,光照30min后接触角由28.2°迅速降至7.4°,经过60min的光照后,接触角降低至3.7°,显示出良好的亲水性能。由此可见SiO2薄膜可以明显改善薄膜的亲水性能。这主要是由于SiO2层的涂覆,一方面SiO2晶面与其他无机氧化物相比可吸附较多的水形成与硅原子相对称的表面羟基团,且其表面羟基团具有最大的稳定性。光照下, 当TiO2和SiO2复合时,TiO2/SiO2薄膜表面物理吸附水扩散至SiO2处及复合氧化物处,被SiO2所吸附,成为稳定的物理吸附水层。停止光照后,这些吸附水即可稳定TiO2表面的Ti3+-OH结构,使氧置换化学吸附水的过程变慢,TiO2表面在黑暗状态下也维持长时间的亲水性[15，16]。另一方面预镀SiO2层可以有效阻止了绝缘子基体中的Na,K等元素扩散到N- TiO2层,减小了Na,K等元素对薄膜的影响[10],从而使得薄膜的光催化和亲水性能明显改善。

图6为所示停止光照后,将N-TiO2/SiO2薄膜置于暗箱中接触角恢复过程以及再次光照后接触角的变化情况。由图可见接触角可以在10°以下维持2~3天左右,随后逐渐恢复到光照前的状态。再进行照射, 30min后接触角再次降至10°以下,又可表现为超亲水性,即采用间歇光照射就可以使表面始终保持超亲水状态,从而具备较长久的自清洁的性能。

图7所示为涂有不同膜层的样片对甲基橙的降解情况。由图7可见,N-TiO2/SiO2薄膜6h对甲基橙的降解率达到90%以上。没有复合SiO2的N-TiO2薄膜12h对甲基橙的降解率仅为70%,这与相关文献[10]中的复合SiO2可以明显提高自清洁薄膜的光催化性能的结果一致。

3结论

(1)利用成本低廉的无机钛盐硫酸氧钛为钛源,采用低温水热同步晶化和氮掺杂工艺,制备了具有可见光活性的纳米N-TiO2溶胶。

(2)通过在瓷绝缘子釉面上预先涂敷SiO2层,提高了N-TiO2自清洁薄膜的光催化和自清洁性能。

(3)N-TiO2/SiO2复合薄膜在可见光的照射下,6h对甲基橙的降解率可达到90%。 接触角可在光照30min迅速降至7.4°左右,显示了良好的亲水性能,停止光照后,复合薄膜表面的亲水性可维持2~3天左右,随后逐渐恢复到光照前的疏水状态,再进行照射, 又可表现为超亲水性,即采用间歇光照射就可以使表面始终保持超亲水状态。