輸電線路中用到的復合絕緣子經常出現的故障解析
目前輸電線路廣泛使用復合絕緣子,約占線路絕緣子的50%,其中直塔所占比例較高,重污染地區幾乎所有直塔都使用復合絕緣子。復合絕緣子以其優異的抗污閃性能解決了困擾電網多年的污閃問題,但經常出現斷串問題。對于單串桿塔來說,一旦復合絕緣子發生斷裂,線路往往會落地,給社會安全帶來很大威脅。對于多串桿塔,一旦斷線,也會給桿塔等絕緣子帶來沖擊,影響線路的可靠性。隨著近年來污閃跳閘率的降低,絕緣子斷裂已成為復合絕緣子面臨的重要問題。
多種原因會導致合成絕緣子斷串,外觀和試驗結果也有很多差異。一旦發生斷串,準確找出斷串原因對后續處置非常重要。同時,總結絕緣子斷裂的原因,對絕緣子的并網接入也具有重要意義。
復合絕緣子的斷串形式可分為外應力撕裂、脆性斷裂和衰變三類,其中外應力撕裂的情況比較少見,脆性斷裂和衰變是斷串的主要類型。
外應力撕裂的原因往往是大風、線路嚴重結冰、除冰跳躍等。在這些情況下,復合絕緣子的應力超過設計,導致斷串。
總的來說,絕緣子受控制的機械強度一般是球頸,即只承受拉應力時,往往是球頭先斷裂。但當受到扭轉應力、拉應力或壓應力的共同作用時,復合絕緣子的金具與芯棒的連接處薄弱,因此斷裂位置往往位于金具與芯棒的連接處。
復合絕緣子芯棒由高強度玻璃纖維制成。當芯棒在扭轉應力和拉應力的共同作用下發生局部損傷進而撕裂時,芯棒斷口往往不平整,部分纖維呈掃帚狀,斷口無碳化痕跡。
脆性是復合絕緣子早期應用中斷裂串的主要類型,其斷裂過程伴隨著應力腐蝕過程,斷裂位置可能位于配件內部以及配件與芯棒的連接處附近。脆性斷裂明顯的特征是大部分斷口平整光滑,斷面垂直于心軸。
斷裂是近年來復合絕緣子斷裂的主要形式,伴隨著長期的內部放電過程,斷裂一般位于復合絕緣子的高壓端附近。斷口主要形貌特征為芯棒明顯碳化(發黑)、斷口不平整、拉絲明顯。
脆性通常伴隨著應力腐蝕過程。絕緣體承受電線的重量,并承受拉力。當酸性液體由于某種原因進入芯棒時,酸性液體會腐蝕芯棒。在拉力和腐蝕的共同作用下,芯棒逐漸出現裂紋,裂紋逐漸擴展直至剩余芯棒無法承受拉力而斷裂。