220kV坪核線復(fù)合絕緣子芯棒脆斷原因分析及對策

通過對2起復(fù)合絕緣子芯棒斷裂掉串事故的分析及同期運行的同批次220kv輸電線路復(fù)合絕緣子的抽樣試驗,初步分析了發(fā)生復(fù)合絕緣子芯棒脆斷的原因,并提出防止類似事故發(fā)生的主要措施:改進金具接頭界面的密封工藝并對檔距較大的跨越采取雙串。

介紹了一起復(fù)合絕緣子脆斷的發(fā)生過程,通過解剖和相關(guān)電氣、機械性能試驗,以及脆斷面形成機理等方面分析了脆斷原因,發(fā)現(xiàn)芯棒脆斷的原因是運行環(huán)境的惡劣加之結(jié)構(gòu)的缺陷使得端部密封不良,造成酸蝕并最終導(dǎo)致芯棒機械性能下降而發(fā)生脆斷。為防止脆斷事故的發(fā)生,從加強檢驗、連接方式、材料工藝、存儲安裝等方面提出了相應(yīng)的對策,保證電網(wǎng)的安全可靠運行。

通過對500kv棒形復(fù)合絕緣子高壓端芯棒脆斷事故發(fā)生原因的分析,指出其主要原因為絕緣子串電壓分布嚴(yán)重不均勻及均壓環(huán)設(shè)計、安裝不規(guī)范而引起導(dǎo)線端電場畸變,加速了硅橡膠護套的電蝕穿孔所致。提出了將原下垂式線夾更換為上扛式防電暈線夾,作導(dǎo)線掛點“八”字型改造,在復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)加掛玻璃絕緣子;采用非標(biāo)準(zhǔn)長度的復(fù)合絕緣子與玻璃絕緣子組合成串等對策,以改善復(fù)合絕緣子的電場分布,降低導(dǎo)線端所承受的電壓,消除畸變電場,預(yù)防芯棒脆斷。實踐表明,改進效果良好。

通過對一起復(fù)合絕緣子芯棒斷事故特征分析和同期運行在500kv輸電線路上的復(fù)合絕緣子抽樣試驗,初步判斷復(fù)合絕緣子芯棒斷裂原因?qū)偎嵛g脆斷,并據(jù)此提出防止類似事故發(fā)生的措施,即廠商應(yīng)改進金具接頭界面的密封工藝并注意復(fù)合絕緣子芯棒的抗蝕性能,而設(shè)計者也應(yīng)改進復(fù)合絕緣子的技術(shù)參數(shù)

通過對一起合成絕緣子芯棒脆斷事故的分析以及同批次運行的500kv進口合成絕緣子的抽樣試驗,分析了合成絕緣子芯棒脆斷的原因,發(fā)現(xiàn)由于端部密封不良及界面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,造成酸蝕并最終導(dǎo)致芯棒機械性能下降而發(fā)生脆斷,同時,對合成絕緣子的使用提出了相應(yīng)的對策和建議。

通過對一起合成絕緣子芯棒脆斷事故的分析以及同批次運行的500kv進口合成絕緣子的抽樣試驗,分析了合成絕緣子芯棒脆斷的原因,發(fā)現(xiàn)該絕緣子芯棒脆斷主要是由于端部密封不良及界面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,造成酸蝕并最終導(dǎo)致芯棒機械性能下降而發(fā)生脆斷,同時,對該類運行中合成絕緣子的使用提出了相應(yīng)的對策,以保證電網(wǎng)的安全可靠運行。

通過對一起復(fù)合絕緣子芯棒斷事故特征分析和同期運行在500kv輸電線路上的復(fù)合絕緣子抽樣試驗，初步判斷復(fù)合絕緣子芯棒斷裂原因?qū)偎嵛g脆斷，并據(jù)此提出防止類似事故發(fā)生的措施，即廠商應(yīng)改進金具接頭界面的密封工藝并注意復(fù)合絕緣子芯棒的抗蝕性能，而設(shè)計者應(yīng)改進復(fù)合絕緣子的技術(shù)參數(shù)。

文章分析了合成絕緣子芯棒脆斷的原因,芯棒脆斷是由端部密封不良造成酸蝕引起的,脆斷一般發(fā)生在合成絕緣子的高壓端。為防止脆斷事故的發(fā)生,廠家在選用良好耐酸蝕芯棒的同時,應(yīng)改進端部密封結(jié)構(gòu)和均壓環(huán)的設(shè)計,以防止密封失效。運行單位應(yīng)對運行中的合成絕緣子加強檢測,以便及早發(fā)現(xiàn)有隱患的合成絕緣子。

研究了復(fù)合絕緣子用耐酸芯棒的性能,對4種芯棒在不同濃度的硝酸中的耐腐蝕性能進行了長期試驗。結(jié)果表明,各項指標(biāo)都符合應(yīng)力腐蝕試驗標(biāo)準(zhǔn)的耐酸芯棒其耐腐蝕性能也存在較大差別,性能好的耐酸芯棒即使在非常嚴(yán)酷的條件下也很難發(fā)生脆斷。為適應(yīng)不同工程應(yīng)用的要求,作者根據(jù)試驗結(jié)果討論了選擇優(yōu)良耐酸芯棒的試驗方法。

通過對500kv棒形復(fù)合絕緣子高壓端芯棒脆斷事故發(fā)生原因的分析,指出其主要原因為絕緣子串電壓分布嚴(yán)重不及均壓環(huán)設(shè)計、安裝不規(guī)范引起導(dǎo)線端電場畸變,加速硅橡膠護套發(fā)生電蝕穿孔所致。提出將原下垂式線夾更換為上扛式防電暈線夾,導(dǎo)線掛點“八”字型改造,在復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)加掛玻璃絕緣子;采用非標(biāo)準(zhǔn)長度的復(fù)合絕緣子與玻璃絕緣子組合成串等對策來改善復(fù)合絕緣子的電場分布,降低其導(dǎo)線端承受的電壓,消除畸變電場,達到預(yù)防芯棒脆斷目的

對500kv復(fù)合絕緣子芯棒脆斷事故的發(fā)生原因進行了分析,指出芯棒斷裂是由于絕緣子電壓分布嚴(yán)重不均及均壓環(huán)設(shè)計、安裝不規(guī)范引起導(dǎo)線端電場畸變所致。通過對原線路雙聯(lián)懸垂復(fù)合絕緣子下垂式線夾掛點進行"八"字形改造;利用下垂式線夾縮短的距離在導(dǎo)線側(cè)增掛玻璃絕緣子;新建線路采用特制復(fù)合絕緣子與玻璃絕緣子組合方式,使復(fù)合絕緣子均壓環(huán),接頭連接處遠離高壓端,改善了復(fù)合絕緣子的電場分布,降低了復(fù)合絕緣子導(dǎo)線端承受的電壓,消除了畸變電場,避免了棒形懸式復(fù)合絕緣子芯棒脆斷,取得了良好的效果。

復(fù)合絕緣子在運行過程中，高壓端的芯棒與金具非聯(lián)接部位所出現(xiàn)的斷裂，不是純拉力造成的，而是耐酸性差的芯棒，被高場強下電暈產(chǎn)生的ｎｏ２與水反應(yīng)生成的硝酸緩慢腐蝕后在承擔(dān)正常載荷時造成的。文章分析了其斷裂原因和作用機理，并提出了預(yù)防措施。

文章對復(fù)合絕緣子芯棒在氣動漩渦作用下發(fā)生振動破壞的使用壽命估算方法進行了研究,計算了架空導(dǎo)線的振動頻率及其時長,根據(jù)修正的goodman圖、s-n曲線和miner線性損傷積累法則,給出了芯棒使用壽命的估算方法,通過220kv復(fù)合絕緣子芯棒使用壽命估算的算例,與實際統(tǒng)計壽命對比,表明了文章估算方法具有可靠性。

分析了復(fù)合絕緣子在超高壓線路運行中發(fā)生芯棒脆斷事故的原因,提出了利用玻璃絕緣子和復(fù)合絕緣子組合懸掛式解決方案。試驗表明,復(fù)合絕緣子第1傘群處分布電壓值在21~25kv之間,其中23~25kv的分布電壓值都發(fā)生在中相絕緣子的高壓端,滿足實際需要。

介紹了玻璃纖維新應(yīng)用——復(fù)合絕緣子芯棒制造所采用的基體材料和增強材料。重點介紹了適合制造復(fù)合絕緣子芯棒的基體材料環(huán)氧樹脂的特點及其固化劑的選用及固化機理,以及提出了適合制造復(fù)合絕緣子芯棒的增強材料玻璃纖維的性能要求及目前適合選用的玻璃纖維品種。介紹了復(fù)合絕緣子芯棒生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)中的注意要點及復(fù)合絕緣子芯棒的最終產(chǎn)品性能要求。

文章對復(fù)合絕緣子芯棒在氣動漩渦作用下發(fā)生振動破壞的使用壽命估算方法進行了研究,計算了架空導(dǎo)線的振動頻率及其時長,根據(jù)修正的goodman圖、s-n曲線和miner線性損傷積累法則,給出了芯棒使用壽命的估算方法,通過220kv復(fù)合絕緣子芯棒使用壽命估算的算例,與實際統(tǒng)計壽命對比,表明了文章估算方法具有可靠性。

總結(jié)了廣東電網(wǎng)復(fù)合絕緣子了應(yīng)用于耐張串的運行情況,對運行后220kv耐張串復(fù)合絕緣子進行抽樣試驗,并對抽樣試驗結(jié)果進行了分析。討論了耐張串復(fù)合絕緣子使用中擔(dān)心的主要問題,對今后耐張串復(fù)合絕緣子的設(shè)計、選型及運行提出建議。

導(dǎo)線在長期微風(fēng)振動下會將振動傳遞給復(fù)合絕緣子,使其容易發(fā)生疲勞破壞。以某500kv線路為例,計算導(dǎo)線在微風(fēng)振動下線夾出口處的最大動彎應(yīng)力,根據(jù)導(dǎo)線懸掛角度得到由導(dǎo)線振動傳遞給懸垂復(fù)合絕緣子的振動載荷數(shù)值。同時針對分析復(fù)合絕緣子芯棒與護套界面膠接的疲勞,基于ansys軟件建立復(fù)合絕緣子實體模型,采用威布爾分布函數(shù)描述振動頻率的概率分布,根據(jù)miner線性疲勞損傷累積法則分析膠接層在各頻率段內(nèi)的疲勞耗用系數(shù),最后得到其疲勞壽命。

特高壓復(fù)合絕緣子對于芯棒有較高的拉彎性能要求。通過對芯棒進行強度性能測試,研究了玻璃纖維紗含量對芯棒拉彎性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)芯棒的纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)在79%～83%時,芯棒的機械性能最優(yōu)。復(fù)合絕緣子中的芯棒最終按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%左右的纖維含量進行生產(chǎn),產(chǎn)品順利通過了復(fù)合相間間隔棒產(chǎn)品定型試驗。

使用pea法空間電荷測量系統(tǒng)測量了負直流高壓電場作用后復(fù)合絕緣子芯棒材料中空間電荷分布,并進行了相關(guān)的分析和討論。結(jié)果表明,在高壓直流電場作用下,芯棒材料內(nèi)部積累的空間電荷的極性和密度受到溫度、電場強度和電場作用時間等因素的影響。由于陷阱深度的不同和物理、化學(xué)變化的作用,不同溫度下芯棒材料內(nèi)空間電荷的積聚極性和積聚量不同,特別是在20℃和40℃之間以及100℃和120℃之間存在明顯變化。20℃下芯棒材料中空間電荷的積累隨電場增大、電壓作用時間的增加而增加。

一種用于大噸位的復(fù)合絕緣子芯棒的制造設(shè)備和生產(chǎn)工藝，放置在芳綸紗架、玻璃纖維紗架，將纖維穿過混雜纖維導(dǎo)紗架，密封好兩端端蓋，有序的將芳綸和玻璃纖維依次穿過輔層設(shè)計分紗器，帶溫控分區(qū)模具加熱系統(tǒng)，帶溫控的二次固化加熱烘箱和機械牽引系統(tǒng)，關(guān)閉帶溫控的環(huán)氧基膠料脫氣攪拌釜上的出膠閥門，加熱脫氣后，設(shè)定好各個加熱設(shè)備的控制溫度后，

220kv耐張復(fù)合絕緣子雙串在沿海一些嚴(yán)重污穢地區(qū)得到了局部應(yīng)用,但一直未得到大范圍推廣,主要是對耐張復(fù)合絕緣子雙串在運行過程中發(fā)生機械性能下降或因內(nèi)部缺陷導(dǎo)致斷裂等問題存在疑慮。分別以2×lgj-400/35型雙分裂導(dǎo)線和1×lgj-400/35型單導(dǎo)線為例,簡要分析220kv耐張復(fù)合絕緣子串可行性,并進行優(yōu)化設(shè)計,達到可偏轉(zhuǎn)、安全強度高、少維護、免清掃。