云南电网输电线路玻璃绝缘子掉串分析与探讨

申元，徐肖伟

(云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217)

0 前言

自钢化玻璃绝缘子(以下简称玻璃绝缘子)投入电网使用以来，对弥补瓷质绝缘子内绝缘缺陷不易检出的不足，降低掉串率，减轻巡线工作量，保障输电线路安全稳定运行发挥了重要作用，但因玻璃绝缘子引起的线路故障仍时有发生，某输电线路跳闸事件，当时环境为雷雨天气，经现场巡线发现为该线路某玻璃绝缘子遭受雷击闪络，并且发生掉串事件，为了查明玻璃绝缘子掉串的原因，以下从理论和试验两方面进行分析。

1 玻璃绝缘子掉串原因分析

1.1 机械方面的原因

1)玻璃绝缘子是由玻璃件、钢帽、钢脚通过水泥胶合剂粘合而成，随着运行时间的增长，若任一部分出现劣化，将导致玻璃绝缘子整体机械性能的下降，从而可能出现掉串事件。［9－11］

2)玻璃绝缘子出现因外力破坏或内绝缘降低而发生的伞裙自爆后，若留下的玻璃绝缘子残锤强度不够，或玻璃绝缘子串联接金具安装不当或受损老化，也可能造成掉串事故。

1.2 电气方面的原因

在正常情况下，玻璃绝缘子伞裙未自爆时，玻璃绝缘子钢帽内部内绝缘水平远大于其外绝缘水平，玻璃绝缘子闪络时，电流弧道建立在绝缘子钢帽、伞裙、钢脚之间的沿面或空气间隙，属外绝缘击穿;当玻璃绝缘子内绝缘出现劣化时，因为其具有“零值自爆”的特点，玻璃绝缘子伞裙会产生自爆，减少了外绝缘的闪络通道距离，电流的通道一般是从钢帽边缘和钢脚杆径之间直接拉弧，从一定程度上降低了闪络时电流弧道从钢帽内部经过的几率，但是从理论上分析，玻璃绝缘子一旦自爆，其钢帽内部的绝缘可能会大大降低，当内绝缘水平小于或和外绝缘水平相差不多时，电弧通道就有可能从玻璃绝缘子钢帽内部经过，一旦短路电流较大时，其在钢帽内部产生大量的热能，使内部温度急剧上升，导致铁帽炸裂或钢脚抽芯，从而发生掉串事件。［12－15］

2 试验验证与分析

2.1 外观检查

对掉串玻璃绝缘子进行外观检查，发现其钢帽内外侧、埋在玻璃件里的钢脚均有电弧灼烧痕迹，而暴露在玻璃件外侧的钢脚无电蚀痕迹，钢帽内部玻璃件和水泥胶合剂全部脱落，伞裙破裂。初步判断，有大电流从玻璃绝缘子钢帽内部经过，且产生了一定的热灼伤。

2.2 玻璃绝缘子机械性能分析

为了检验同型号同批次玻璃绝缘子的机械性能，分析该玻璃绝缘子串因机械性能不足导致的掉串可能性，对其开展了机械破坏负荷试验和残余强度试验，从试验的数据来看，同型号同批次绝缘子机械性能满足相关规程的要求［2，5］，试验合格。

另外从现场巡视记录未发现故障绝缘子串联接金具安装不当或受损老化情况，因此可以基本排除此次机械方面的因素导致掉串的可能。

2.3 电气试验［1－8］

1)对玻璃绝缘子的陡波冲击电压试验，为了考察同型号同批次玻璃绝缘子内绝缘性能，进行了陡波冲击电压试验，典型冲击电压波形如图1 所示。

从陡波冲击电压试验可以证明:同型号同批次玻璃绝缘子满足相关规程［7］要求，在具有完好伞裙情况下，其内绝缘性能合格。

图1 玻璃绝缘子陡波冲击电压波形

2)对玻璃绝缘子残锤做雷电冲击闪络路径试验，对干燥情况下的残锤和潮湿情况下的残锤进行了雷电冲击闪络路径和绝缘电阻试验。

雷电冲击残锤放电路径试验前先进行绝缘电阻试验，然后将残锤与其它同型号完整绝缘子进行组装，残锤位置于绝缘子串的中部，将绝缘子串与模拟导线组装，进行雷电冲击试验，通过高速照相机拍摄雷电冲击在残锤处的放电路径，最后再进行绝缘电阻试验。雷电冲击残锤放电路径试验的电路原理图如图2 所示:

图2 雷电冲击残锤放电路径试验电路原理图

从玻璃绝缘子残锤的雷电冲击放电路径试验结果可以发现，干燥残锤与潮湿残锤在雷电冲击放电路径上表现不同:干燥残锤放电路径在钢帽底部沿面中间部位和钢脚部位都有明显的放电点，而潮湿残锤放电路径的放电点集中在钢脚部位或没有明显的放电点，且放电点的形态与干燥残锤的放电点也有不同;从试验前后的绝缘电阻数据来看，干燥残锤试验前后绝缘电阻变化不大，潮湿残锤试验后绝缘电阻明显增大，初步判断应为雷电流从内部流过产生的热效应造成，从干燥残锤和潮湿残锤绝缘电阻试验前后的绝缘电阻的不同变化亦能看出其放电路径的不同。

3 结束语

1)从陡波冲击试验可以判断，带伞裙的玻璃绝缘子内绝缘强度远大于外绝缘，闪络路径在外绝缘，带伞裙的玻璃绝缘子在遭受雷击后不会直接产生掉串.

2)从干燥和潮湿残锤的雷电冲击放电路径试验及前后绝缘电阻测试判断，潮湿到一定程度的残锤的绝缘强度已经低于空气外绝缘强度，在遭受雷电冲击作用时，其放电路径有一定几率发生在内绝缘，将会导致闪络电弧和工频续弧经过绝缘子钢帽内部，其产生的高热使钢帽内部发生热膨胀融化，造成钢脚脱出，引发掉串事件。

3)玻璃绝缘子内绝缘降低是发生掉串的必要条件。

［1］GB/T16927.1－2011《高电压试验技术 第1 部分:一般定义及试验要求》［S］.

［2］GB/T1001.1－2003《标称电压高于1000V 的架空线路绝缘子第1 部分:交流系统用瓷或玻璃绝缘子元件—定义、试验方法和判定准则》［S］.

［4］GB/T 25084－2010《标称电压高于1000V 的架空线路 用绝缘子串和绝缘子串组交流工频电弧试验》［S］.

［5］GB/T 22709－2008《架空线路玻璃或瓷绝缘子串 元件 绝缘体破损后的残余强度》［S］.

［6］GB/T1001.1－2003 标称电压高于1000V 的架空线路用绝缘子第一部分:交流系统用瓷或玻璃绝缘子原件——定义、试验方法和判断准则［S］.

［7］DL/T557－2005 高压线路绝缘子空气中冲击击穿试验——定义、试验方法和判据［S］.

［8］DL/T812－2002《标称电压高于1000V 架空输电新路绝缘子串工频电弧试验方法》［S］.

［9］宿志一.电网运行中绝缘子的损坏原因及检测［J］.电力设备.2005 (6):10－13.

［10］吴光亚.我国绝缘子的发展现状及应考虑的问题［J］.电瓷避雷器.2010 (2):7－11.

［11］孙泽惠.玻璃绝缘子不易引起掉线的原因分析［J］.电瓷避雷器.2000 (4):18－20.

［12］顾洪连.输电线路绝缘子掉串事故的原因分析［J］.电力建设.2002 (2):30－31.

［13］唐倍.国产玻璃绝缘子运行特性的研究［J］.高电压技术.2003 (2):23－24.

［14］吴艳红.运行30～40 年后玻璃绝缘子寿命周期的性能测试［J］.电瓷避雷器.2007 (1):16－23.

［15］崔超群.玻璃绝缘子耐雷击闪络和工频电弧性能试验研究［J］.电瓷避雷器.2005 (4):8－14.