220kV升压站管母支柱绝缘子断裂原因分析及处理

220kV升压站管母支柱绝缘子断裂原因分析及处理

董良阁

（湖南华电常德发电有限公司，湖南常德，415000）

摘要：针对某电厂220kV升压站管母支柱绝缘子断裂事故，通过原因分析，指出此次事故的主要原因是基建施工中支柱绝缘子质量存在缺陷，从而造成支柱绝缘子底部法兰由微裂纹发展为断裂。针对上述原因，有针对性的进行了处理。

关键词：管母；支柱绝缘子；底部法兰；固定金具

0引言

瓷支柱绝缘子作为软硬母线和隔离开关的支撑设备，对保证电气设备安全运行和电网可靠供电具有重要的作用。某电厂为新投产不久的新厂，220kV升压站管母支柱绝缘子发生断裂，通过本次事故，探明分析断裂原因和解决方案，给出以后的运行维护注意事项。

1事故概况及现场情况调查

1.1事故概况

2016年2月7日，某电厂#1机组正常运行，9点44分，该电厂220kV升压站网继室BP-2CS、CSC-150A-G两套母差保护均动作出口，第二回出线604、#1启备变650、母联600开关跳闸，II母失压。

现场检查，#1机组220kV升压站Ⅱ母C相垮塌，管母掉落在龙门架上。相关生产人员进一步详细检查，发现C相管母6组支柱绝缘子全部断裂，其中第一组瓷瓶底部根部断裂，第二、三组瓷瓶中部断裂，第四、五、六组瓷瓶顶部断裂。

1.2现场事故调查

事故调查人员根据现场检查情况，初步判定220kV升压站Ⅱ母C相母线垮塌的直接原因是第一根绝缘子承受巨大的管母伸缩膨胀应力后损坏并从根部断裂，后引起管母受力倾斜，其它绝缘子断裂是由于第1根断裂所造成的连锁反应，最终导致C相管母跌落至龙门架上，膨胀应力产生的原因初步判定为金具安装不当引起。

2断裂原因分析

1）水泥胶装不严产生微裂纹。支柱绝缘子本身水泥胶装缺陷是断裂的内因。由于水泥胶装存在间隙空洞，密封不严密，雨水和水汽易进入内部，促进水泥老化和铸铁锈蚀；水泥中的氧化镁等物资具有水合作用，吸水后导致水泥胶装剂膨胀，并加速水泥的腐蚀老化和风向开裂倾向；铸铁法兰锈蚀体积也将膨胀。但由于水泥、瓷件和法兰铸铁3种材质的膨胀系数各不相同，使法兰胶合处应力增大且分布不均，冬夏交替，周而复始，产生累积损伤，导致产生微裂纹。

部分支柱绝缘子质量不合格。3月1日，对换下的两组旧瓷瓶进行检测：一组在6.45kN/m拉力时断裂（设计为10kN/m），不合格；一组在14.701kN/m拉力时未断裂，合格；同时发现原Ⅱ母安装绝缘子生产年份杂乱，其中包括有2007年、2008年、2010年、2014年，送检不合格的绝缘子生产年份为2008年，合格的生产年份为2014年。

管母水平摩擦力大致底部法兰受力集中。2月20日，在开展Ⅱ母恢复工作时，发现Ⅱ母线C相管母固定金具的安装并不影响母线膨胀，原先判断瓷瓶倒塌原因不成立；同时发现Ⅱ母管母上因悬挂有较多的800mm2引下线，导致管母承受较大的向下拉力，而造成有轻微变形现象。

现场测量管母固定金具间隙，发现因管母轻微变形，导致管母固定金具间隙存在减小的情况，在安装完引下线后，其最边上固定金具间隙不到1mm，造成管母膨胀轴向伸缩时会受较大的摩擦阻力。

3事故后期处理

1）原设计的支柱绝缘子强度虽然满足设计规范要求，但总结近年来本省内电网支柱式母线发生多起倒塌事故，为确保安全可靠性，现将220kV升压站Ⅱ母所有瓷瓶从扭力10kN/m更换为扭力16kN/m；220kV升压站I母因无向下的引下线故母线膨胀时受摩擦阻力的情况较好，故决定维持原设计型号不变。

2）将220kVI母存在质量隐患的6根支柱绝缘子（既2010年前生产的瓷瓶）整体进行更换。

3）考虑到此次220kVII母C相垮塌属于#1主变近区短路故障，短路电流较大（查阅事故时的故障录波记录，故障时#1主变高压侧电流为C相18232A，接近10倍额定电流；#01启备变不属于电源，在220kVII母C相短路时三相电流较小，不存在短路电流冲击的影响），3月25日对#1主变进行了绕组变形、低压短路阻抗、绕组直阻测试试验，测试值与出厂值比较，数据吻合，#1主变不存在绕组变形及匝间短路的情况。#1主变同时进行了绕组绝缘及介损测试，试验结果合格；3月27日对#1主变变压器绝缘油进行了油色谱分析，分析结果合格；根据上述试验结果，#1主变设备健康状况良好，可以安全稳定运行。

4预防措施

4.1加强支柱绝缘子设计、选型和验收管控

升压站在设计阶段，应考虑支柱绝缘子运行最恶劣工况，选择合适的抗弯强度和抗扭强度。目前，支柱绝缘子在抗弯强度计算方面，基本上以管母所受短路电动力为基准，而忽略大风载荷、管母热胀冷缩、管母附件重力以及隔离刀闸机械操作等影响，导致支柱绝缘子机械强度选取不足。

固定金具选型应正确，使管母在固定金具内可以自由滑动，以保证伸缩节起到缓冲作用。固定金具作为管母的附属部件，产品型号多，某些产品安装后，热胀冷缩时管母无法在固定金具内自由滑动或滑动阻力较大，造成支柱绝缘子疲劳受力。因此，应选用MGG、MGGH、MGG1（MGG2）、MGGZQ等型号金具，以确保管母和固定金具匹配正确。根据该升压站设计，管母两端松固定安装的固定金具应选用MGG1型固定金具（滑动支撑）较为合适。

设计院在设计瓷瓶强度时根据设计规范仅考虑了三相短路时电动力及管母自然下垂时支柱绝缘子所受外力的情况，并未考虑引下线下拉力对管母造成变形后加大管母膨胀时与固定金具摩擦力的影响，从现场实际情况来看，由于引下线对母线有较大的下拉力，造成了管母膨胀时会受较大的摩擦阻力；建议设计院今后在选择瓷瓶强度时需考虑引下线的影响，提高瓷瓶选型时的抗拉力裕度系数，优化设计。

严把支柱绝缘子质量关，杜绝质量不合格产品入场。在支柱绝缘子生产厂家选择上，应选择国内知名品牌厂家，产品入场前从安装公司、项目公司、监理公司应逐级进行质量把关，并对产品随机抽样送检。产品出厂上，应逐一检查型式试验报告，尤应关注是否有超声波探伤报告，并核对报告内容与产品型号批次是否一致。

4.2确定管母固定金具正确安装

对升压站220kVI母、II母管母固定金具型号和安装方式进行检查，发现多处应采用松固定连接的地方采用了紧固定连接的方式。按照《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范（GBJ149-2010）》中3.3.5（4）“母线在支柱绝缘子上的固定死点，每一段应设置一个，并宜位于全长或两母线伸缩节中点”要求，对本升压站I母、II母固定金具中间采取紧固定，两端采取松固定原则整改，以使管母在固定金具内自由滑动，确保管母和支柱绝缘子安全运行。

4.3加强支柱绝缘子日常运行维护

在日常维护工作中，加强现场巡视工作，重点关注管母和支柱绝缘子运行状态，若发现倾斜现象应立即申请停电检查处理；在升压站停电检修时，应检查支柱绝缘子底部法兰胶装剂和密封处是否完好，并进行支柱绝缘子探伤，检查是否存在空隙和裂纹。

5结语

文中通过1例220kV升压站管母支柱绝缘子断裂事故的分析及事后处理，通过理论分析，指明了造成事故的主要原因是支柱绝缘子质量存在缺陷。针对上述原因，提出了支柱绝缘子设计、选型和验收管控、确保固定金具正确安装和加强运行维护等预防和整改措施。

参考文献

〔1〕秦征.支持性管母线用支柱绝缘子抗弯强度校验〔J〕.广西电力出版工程，2001（2），36-37

〔2〕董吉谔.电力金具手册（第二版）〔S〕.北京：中国电力出版社，2001:328-331.