絕緣子故障對(duì)輸電線路的影響與解決

員瑩 趙慧峰

（1.三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院；2.河南省高校節(jié)能照明工程技術(shù)研究中心，河南 三門峽 472000）

絕緣子故障對(duì)輸電線路的影響與解決

員瑩1，2趙慧峰1，2

（1.三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院；2.河南省高校節(jié)能照明工程技術(shù)研究中心，河南 三門峽 472000）

綜 合轄區(qū) 10KV 線 路 先 后多次 出 現(xiàn) 的跳閘 案 例 ，分 析 因 支 柱 絕 緣 子 破 損 和 爆 炸 ，造 成 10KV 配電線路 跳閘的原因，從管理與技術(shù)改進(jìn)等方面提出了針對(duì)支柱絕緣子故障的相應(yīng)控制措施，避免電網(wǎng)運(yùn)行的隱性故障，降低線路跳閘事故的發(fā)生。

支柱絕緣子；10KV 線路故障；跳閘；解決方法

引言

絕緣子是一種特殊的絕緣控件，是架空輸電線路的重要設(shè)備。絕緣子在架空輸電線路中起著兩個(gè)基本作用，即支撐導(dǎo)線和防止電流回地。 在實(shí)際工作中，絕緣子不但要承受工作電壓、耐受雷電和開(kāi)關(guān)操作引起的過(guò)電壓沖擊，還必須承受惡劣天氣情況下的風(fēng)載荷、雪載荷、導(dǎo)線舞動(dòng)以及運(yùn)輸安裝過(guò)程中操作不當(dāng)引起的沖擊負(fù)荷。所有的外部因素都會(huì)對(duì)絕緣子的性能產(chǎn)生影響，因此絕緣子的兩個(gè)作用必須得到保證，不應(yīng)該由于環(huán)境和負(fù)荷條件發(fā)生變化導(dǎo)致的各種機(jī)電應(yīng)用而失效，否則就會(huì)損害 整條線 路 的使用 和 運(yùn) 行壽 命 。[1]筆 者針對(duì) 支 柱 絕緣子破損、 爆炸引起的 10KV 線路跳閘事故的問(wèn)題，結(jié)合故障的發(fā)生過(guò)程和絕緣子爆炸機(jī)理分析了事故原因并提出整改措施，以避免此類事故的再次發(fā)生。

1 故障發(fā)生過(guò)程及現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

進(jìn)入雨季以來(lái)，隨著降水量增加，致使某地一集控站下轄的 110kV 某變電站的 10kV 線路接地故障率顯著增加。曾在一天晚上先后發(fā)生了多次10kV 線路跳閘事件，當(dāng)夜 11 時(shí) 57 分左右，集控站后臺(tái)機(jī)報(bào)出 “該變 10kV 線路甲過(guò)流Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作開(kāi)關(guān)跳閘”， 匯報(bào)調(diào)度進(jìn)行查線。 緊接著在當(dāng)晚 12時(shí)許，后臺(tái)機(jī)報(bào)出“該變小電流接地選線裝置總告警信號(hào)”， 查看監(jiān)控機(jī)發(fā)現(xiàn) 10kV 東母 C 相電壓0.9kV，A 相電 壓 9.6kV，B 相電 壓 10.1kV，將上 述 情況匯報(bào)調(diào)度后， 隨即按調(diào)度令斷開(kāi)了 10kV 線路丁Ⅰ開(kāi)關(guān)，接地現(xiàn)象消失。

10 分鐘后， 調(diào)度要求試送 10kV 線路丁Ⅰ開(kāi)關(guān)，合上該開(kāi)關(guān)后設(shè)備恢復(fù)正常。 而后，后臺(tái)機(jī)連續(xù)報(bào)出該變 “10kV 線路乙過(guò)流Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作開(kāi)關(guān)跳閘”，“10kV 線路丙過(guò)流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作開(kāi)關(guān)跳閘”，“10kV 線路?、蜻^(guò)流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作開(kāi)關(guān)跳閘”，查看監(jiān)控機(jī) 10kV 東母電壓正常， 將上述情況匯報(bào)調(diào)度，并在指揮下前去變電站檢查設(shè)備情況。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，10kV 線路甲、線路乙、線路丙、線路?、瘛⒕€路?、虻木€路側(cè)乙刀閘支柱絕緣子均存在放電及破損痕跡，且破損的絕緣子相別不同，其中線路甲乙刀閘B相支柱絕緣子已經(jīng)完全被炸飛，碎片散落在 10kV 設(shè)備區(qū)地面上，且 C 相支柱絕緣子也嚴(yán)重破損。通過(guò)紅外熱像儀對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行精確測(cè)量后發(fā)現(xiàn) 10kV 線路丁Ⅰ乙刀閘 B相支柱絕緣子發(fā)熱 135℃，在紅外圖像中呈現(xiàn)出分布較廣的溫度場(chǎng)，隨即匯報(bào)調(diào)度，斷開(kāi)了 10kV 線路丁Ⅰ開(kāi)關(guān)。

2 故障原因分析

（1）10kV 線路甲過(guò)流Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作是由于線路側(cè)乙刀閘支柱絕緣子破損，導(dǎo)致 B、C 兩相間接短路造成的。

（2）隨后發(fā)生的 10kV 東母線接地現(xiàn)象也是由于 10kV 線路?、褚业堕l B 相支柱絕緣子缺陷造成

的，雖然試送線路?、耖_(kāi)關(guān)后沒(méi)有母線接地現(xiàn)象，但是紅外檢測(cè)得出的圖像中仍表明其線路側(cè)乙刀閘B相支柱絕緣子有過(guò)熱缺陷，所以仍有可能因絕緣子破損導(dǎo)致再次接地。

（3）10kV 線路乙開(kāi)關(guān)、線路丙開(kāi)關(guān)、線路?、蜷_(kāi)關(guān)跳閘是由于其線路側(cè)乙刀閘支柱絕緣子破損為非同相，在絕緣子破損后，發(fā)生單相接地，非故障相對(duì)地電壓升至線電壓，導(dǎo)致原本絕緣性能不良的支柱絕緣子被擊穿，最終使得多相短路造成開(kāi)關(guān)跳閘。

3 絕緣子破損原因分析

故障前對(duì)該變電站 10kV 線路乙刀閘的檢測(cè)記錄（見(jiàn)圖 1）表明，其支柱絕緣子均有輕微發(fā)熱現(xiàn)象，由于當(dāng)時(shí)設(shè)備帶電，無(wú)法近距離觀察絕緣子表面，忽視了裂紋存在的可能性。 此外通過(guò) 10KV 線路側(cè)乙刀閘支柱瓷瓶表面的圖片（見(jiàn)圖 2）可看到，絕緣子存在表面污穢現(xiàn)象。在干燥氣象條件下，表面臟污的絕緣子仍有很高的絕緣強(qiáng)度。但在雨霧天等氣象條件下，污層中的電解質(zhì)會(huì)充分溶于水中，在絕緣子表面形成 導(dǎo) 電通路，使絕 緣強(qiáng)度大大降 低。[2]在發(fā)生故障前兩天的時(shí)間內(nèi)，該地一直有大雨，造成了絕緣子受潮，絕緣能力下降，并在持續(xù)的降雨下逐步惡化。

圖1 跳閘前 10KV 線路甲乙刀閘支柱瓷瓶發(fā)熱的紅外圖譜

圖2 10KV 線路側(cè)乙刀閘支柱瓷瓶表面污穢現(xiàn)象

在電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際電介質(zhì)均具有一定電導(dǎo)，電介質(zhì)在交變電壓的作用下，由于貫穿電導(dǎo)電流會(huì)引起電介質(zhì)損耗（焦耳損耗），這種能量損耗稱為電介質(zhì)電導(dǎo)損耗，簡(jiǎn)稱介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗W的大小是衡量絕緣介質(zhì)電氣性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。用公式表示為：

式中，C 為電介質(zhì)電容，U 為外施電壓，tgδ 稱為電介質(zhì)損耗角正切，又稱介質(zhì)損耗因數(shù)，是用來(lái)衡量電介 質(zhì)損耗大小、材 料品質(zhì)的重 要 參數(shù)。[3]

當(dāng)絕緣介質(zhì)的絕緣性能下降，會(huì)引起絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù) tgδ 增大，使得介質(zhì)損耗發(fā)熱功率增加，設(shè)備運(yùn)行溫度升高并可能引起電介質(zhì)的熱擊穿。在發(fā)生故障的當(dāng)晚，天氣為零星小雨，在絕緣子嚴(yán)重發(fā)熱的時(shí)候無(wú)法借助降雨條件進(jìn)行散熱，使得介質(zhì)損耗產(chǎn)生的熱量無(wú)法散發(fā)致使瓷瓶快速膨脹炸裂，并在接地時(shí)伴隨的電壓升高一同作用下導(dǎo)致了多條 10kV 線路跳閘。

4 整改措施及建議

（1）制定支柱絕緣子的改造方案，對(duì)已經(jīng)劣化、破裂、電氣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的支柱絕緣子進(jìn)行更換。 做到“及時(shí)檢測(cè)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)更換”，提高支柱絕緣子的在網(wǎng)安全運(yùn)行。

（2）加強(qiáng)對(duì)線路的巡視和監(jiān)測(cè)，盡可能地及時(shí)發(fā)現(xiàn)耐壓型元件的發(fā)熱缺陷，防止不易判斷的電壓制熱型缺陷的發(fā)展。

（3）對(duì)于小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的非故障相電壓升高應(yīng)提高警惕，特別是絕緣性能有所下降的設(shè)備更加注意，對(duì)監(jiān)控后臺(tái)報(bào)出的接地信號(hào)應(yīng)及時(shí)判斷并到現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備的實(shí)際情況。

（4）某些設(shè)備存在有表面污穢情況，應(yīng)在條件允許的 情況下，及時(shí) 清 污。[4]對(duì)投入運(yùn)行 5 年以上的設(shè)備應(yīng)及時(shí)進(jìn)行安全性能檢測(cè)，對(duì)設(shè)備絕緣、導(dǎo)電部分探傷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋、放電痕跡。

（5）加強(qiáng)對(duì)支柱絕緣子及其檢測(cè)技術(shù)的研究。運(yùn)行人員應(yīng)掌握檢測(cè)瓷絕緣子的技術(shù)，配備適用的檢測(cè)儀器和設(shè)備， 應(yīng)注意在測(cè)溫時(shí)的檢測(cè)方法，用多個(gè)角度、視場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)拍攝紅外圖片，歸檔總結(jié)，堅(jiān)持對(duì)發(fā)熱設(shè)備的跟蹤檢測(cè)，防止逐步發(fā)展成威脅安全生產(chǎn)的隱患。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，只有保持輸電線路中的設(shè)備性能良好，及時(shí)消除威脅電網(wǎng)安全的隱性故障，加強(qiáng)線路維護(hù)管理，加強(qiáng)安全性能監(jiān)督，嚴(yán)格質(zhì)量管理，才能確保電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

[1]溫 帶銀.淺談 架空 輸電線 路絕 緣子更 換工 作[J].中 國(guó)高新 技術(shù) 企業(yè)，2012(06)：142～144.

[2]關(guān)志 成，王紹 武，梁曦 東等.我國(guó)電 力系 統(tǒng)絕緣 子污 閃事 故及其 對(duì)策[J].高 電壓 技術(shù)，2000，26(6)：37～39.

[3]詹俊 春.電 氣設(shè) 備運(yùn)行 絕緣 介質(zhì)損 耗測(cè) 量結(jié)果 分析 與判 斷[J].電子 科學(xué)，2013，31(2)：196～199，244.

[4]李志學(xué).絕緣子損壞的原因與預(yù)防[J].農(nóng)村電工，2006(2)：37.

（責(zé)任編輯 梁紅艷）

Influence of Insulator Fault on Transmission Line and the Solution

YUNYing1，2ZHAOHui-feng
（1.Sanmenxia Polytechnic; 2.Engineering Technology Research Center of energy-efficient lighting，University of Henan Province， Sanmenxia Henna 472000，china）

According to the case of 10KV line tripping has repeatedly appeared， analyzed the cause because of breakage and explosion on post insulator， cause of 10KV distribution line tripping， the corresponding controlmeasures for post insulator fault in the management and technical improvement， to avoid the hidden trouble of power grid operation， reduce line tripping.

Post insulator；10KV line fault；Tripping operation；Solution

TM85

：

：1671-9123（2014）04-0110-02

2014-10-11

員瑩（1974-），女，河南陜縣人，三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院、河南省高校節(jié)能照明工程技術(shù)研究中心副教授，主要從事控制工程研究。