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从失败的运行经验中总结教训
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从失败的运行经验中总结教训

September 10, 2015 • Columns, Insulator / 绝缘子, Reporting from CIGRE, 最近文章汇总

本期INMR中文版刊登了一篇文章,叙述了发生在南 美的复合绝缘子的失败经验,由于人为破坏和处 理不当,导致了硅胶复合绝缘子脆性断裂和过早老化。 这个实例强有力地表明,复合绝缘子技术决不是解决 所 有 问 题 的“ 魔 杖 ”,而 是 要 求 根 据 现 场 的 特 定 条 件 谨 慎地考虑其适用性。现有的产品标准,例如1992年颁 布、2008年修订的IEC61109,明确了达到某个最低质 量“ 标 准 ”的 通 用 试 验 方 法 和 验 收 标 准 。除 此 以 外 ,别 无其它。 在人为破坏方面,哪种绝缘子技术能够最佳地降低对 线路运行的影响,存在着不同的观点。如果复合绝缘子 被诸如子弹这样的发射物击穿了,当然会有暗藏的风 险。但是,击中目标后并没有带来即刻的“回报”,如绝 缘子爆裂粉碎,对射手的吸引力也会小得多。人们也许 很想知道,复合绝缘子的日益增加是否导致了以绝缘 子为破坏目标的枪击或其它抛射物的行为在世界范围 内减少了。肯定有人会这样认为。 由于缺乏信息而导致处理不当是任何技术变革的不幸 副 产 品 。绝 缘 子 当 然 也 是 如 此 。例 如 ,被 施 加 到 导 体 上 的过度扭曲负荷有时造成耐张串上的复合绝缘子遭到 永久性的损坏。这种损坏引起的故障很容易出现脆性 断 裂 或“ 雷 击 闪 络 ”,特 别 是 如 果 水 渗 入 了 护 套 下 面 芯 棒内部的裂纹中(如图一所示,一次雷雨期间的闪络造 成了一根直径38mm的芯棒开裂)。
图一:雷击闪络发生后,安装时扭曲负荷过大引起的 裂纹。 从失败的运行经验中总结教训 从失败的运行经验中总结教训 Pic173

图一:雷击闪络发生后,安装时扭曲负荷过大引起的 裂纹。

最近一次举行的INMR国际会议期间,介绍了复合绝缘 子在中国运行经验的调查结果。显示,报道的58起复 合绝缘子受损事件中,只有一例是由于安装错误而引起 的。显然,正确地培训线路工作人员是减少这类故障最 合适的方法。 有关脆性断裂的现象,有很多文章阐述了自二十世纪九 十年代后期以来的研究结果。在一般意义上可以被广 泛接受的是,按照此机理推断,带有常规无碱玻璃纤维 (E-glass,1938年开发) 和聚酯树脂的 FRP 引拔棒具有 高得多的故障风险。当绝缘子的设计在防止潮气或防 止酸侵入芯棒方面很脆弱的时侯更是如此。
但 是 ,这 些 研 究 也 触 发 了 开 发 无 硼 无 碱 玻 璃 纤 维( l o w seed),该专用术语也说明了解决这个问题一定很复 杂。目前,仅花很小的费用就能买到这种质量已经得到 改进的芯棒。然而,脆性断裂的事故仍然带来不确定 性 。 因 此 , 近 期 颁 布 的 I E C 6 2 6 6 2 ,“ 针 对 芯 棒 材 料 脆 性 断 裂 ,复 合 绝 缘 子 的 生 产 、试 验 和 诊 断 指 南 ”,使 用 故 障 模 式 和 效 果 分 析( F M E A )详 述 了 绝 缘 子 设 计 必 须 考 虑的关键因素,将有助于风险评估。 老化是复合绝缘子用户关心的另外一个主要问题。南美 故障绝缘子照片上显示的金具腐蚀程度清楚地说明,这 是一个非常严酷的运行环境。这个环境会引发憎水性的 丧失,因此,适用于上述条件的聚合物外套必须具有高 的耐漏电起痕和电蚀损。近期的文章论述了开发更好硅 橡胶材料的新研究,这些材料具有更强的抗老化性能, 同时又保持了其憎水性恢复和迁移的动态行为。 如果按照IEC60587的斜面法试验进行材料筛 选 ,I E C 6 2 0 3 9( 2 0 0 7 )标 题 为“ 高 电 压 下 户 外 聚 合 材 料 选 择 指 南 ”制 定 了 必 须 通 过 耐 压 3 . 5 k V 的 最 低 要 求 。自 此以后,出现了能通过从3.5到6.0kV全部范围耐压的 材料。 任何由于不可预见的现场条件加速了老化而造成的运 行故障都能通过在试验铁塔或变电站中引入试运行阶 段解决。它的优点是,根据绝缘子在真实老化条件下的 表现,而不是试验室内的人工加速老化的试验结果,评 估绝缘子的设计,试验室甚至不能很好地模拟实际运 行耐压。 随着复合绝缘子的标准化,用于盘形绝缘子串的“成套 哲学”不能完全适用于长棒型复合绝缘子。如果使用标 准组件原理制造伞套,就能够量体裁衣,制造出能精确 满足每一种长度要求的复合绝缘子。但是对于将伞套 直接注射模压到芯棒上的绝缘子来说,只有根据模具 分段模压才能达到不同的长度。目前,使用两种方法都 能够在额定值大于1000kN的机械力下生产出复合绝 缘子。 总之,对于该项技术和制定相应标准的未来进程,诸如 南美这样的复合绝缘子运行失败的实例报道是很有价 值的。此外,也应该鼓励遭遇此类问题的电力部门协助 他们选中的供货商研发更可靠的解决方案,量体裁衣 满足特殊的应用需求 。
Dr. Frank Schmuck

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