隔离刀闸支持绝缘子探伤技术的应用.doc

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1、隔离开关支柱绝缘子探伤技术的应用塔城电力公司变电检修工区 文儒军摘要：本文主要介绍了变电站发生隔离开关支柱绝缘子断裂原因，介绍了我公司引进支柱绝缘子探伤技术的背景、支柱绝缘子探伤试验方法以及探伤技术在我公司的实际应用情况。关键词：支柱绝缘子、断裂、探伤、安全运行1、概述电气设备隔离开关支柱绝缘子是变电站运行的重要组成设备，起着支撑导体和绝缘的作用。防止支柱绝缘子断裂事故是历年来我公司的重点工作，电网对避免发生支柱绝缘子断裂事故也提出了更高的要求，电网中因支柱绝缘子断裂引起的故障时有发生，影响面广，损失大，我公司曾发生过几起隔离开关支柱绝缘子断裂事故，给安全运行构成极大威胁，其断裂原因主要是由于

2、支柱绝缘子老化根部机械强度减弱，隔离开关支柱绝缘子局部损伤后引发断裂事故。支柱绝缘子超声波探伤技术是近几年开发的新技术，引进此技术能及早发现支柱绝缘子局部损伤，对防止运行中支柱绝缘子突然断裂具有重要意义，是将支柱绝缘子断裂事故隐患消除的一个切实可行的方法。2、支柱绝缘子断裂原因成品隔离开关支柱绝缘子是采用陶瓷、金具和水泥等多种材料组合而成的，支柱绝缘子主要由粘土、长石英等铝硅酸盐原件混合配制，加工成一定形状后，在高温下烧结成的无机绝缘材料，绝缘子表面覆盖了一层玻璃质平滑薄层釉。支柱绝缘子劣化受多方面因素的影响，既与制造厂家选用的材料、配方、工艺流程有关，也与运行环境以及运行中承受的抗电负荷甚至

3、外力的作用有关。制作支柱绝缘子，一般用水泥作为胶合剂。水泥本身吸收水分和CO2后，体积会变大，水泥吸收水分后，也会反复冻结和融解，促使支柱绝缘子劣化。而水泥干燥、凝结，不但会形成吸湿性气孔，而且会产生很多的裂缝。瓷、水泥、金具紧密粘结在一起，组成支柱绝缘子。而三种材料的线性膨胀系数和导热系数都是不同的。当环境温度发生骤变时，支柱绝缘子将面临着很大的考验。例如，夏季烈日，突然又降暴雨时，支柱绝缘子的各部分来不及同时胀缩，支柱绝缘子的局部位置（如头部）将承受很大的机械应力，甚至使瓷件开裂。此时，如果支柱绝缘子的体积较大，结构较复杂，则开裂的可能性和严重性愈大。长期的运行经验表明，质量不好的支柱绝缘

4、子，在夏季，特别是烈日曝晒后又突降大雨的天气下，支柱绝缘子的劣化率往往比冬季高数倍。同样，直接受日照，且受到淋雨的多层针式支柱绝缘子的上层瓷裙和头部以及支柱绝缘子的胶装部位都是劣化率较高的部位。造成支柱绝缘子损坏、断裂的因素很多，主要有：1、产品的质量不高，缺陷产品出厂。有些甚至是劣制或以旧充新的产品，根本得不到质量保障。具体表现为，裂纹、夹渣、夹层、气孔等，在里面应力的作用下产生裂纹并扩展具有较大隐蔽性。2、包装、运输及安装造成损坏。3、支柱绝缘子在恶劣环境下运行，电瓷、水泥和铸铁法兰三者之间的膨胀系数有差异，另有温差的原因，致使开裂。4、操作应力和安装应力过大，操作次数频繁，引起支柱绝缘子

5、的断裂。3、我公司引进支柱绝缘子探伤技术的背景通过对塔城变电所、额敏变电所110千伏隔离开关的普查核对，我公司现役隔离开关支柱绝缘子30%为1988年以前生产，当时厂家的烧成设备为燃煤倒焰窑，该窑烧制工艺较落后，且受煤质、气候等因素影响，窑内温差较大（温差2040），因此造成产品强度分散性较大，所以该支柱绝缘子存在先天性缺陷。另外由于长期负载运行，会造成累计疲劳损伤、致使强度降低，安全裕度不够，最终造成支柱绝缘子断裂事故。我公司110千伏塔城、额敏变电站隔离开关支柱支柱绝缘子，投运已20多年，近年来变电站发生几起支柱绝缘子断裂故障，统计如下：（1）2005年3月5日，11011隔离开关在停电拉

6、隔离开关时，发生C相下节的支柱绝缘子与下法兰连接处断裂事故。这是公司第一次发生隔离开关支柱绝缘子断裂事故，当时公司对隔离开关支柱瓷瓶没有任何检验手段。为了全面掌握瓷瓶的完好程度，在2005年6月我们聘请了新疆电科院的专业人员对110千伏塔城、恰夏、额敏变电站所有110千伏隔离开关支柱绝缘子进行了超声波探伤测试，这次共测试出14只隔离开关绝缘子不合格，当时进行了更换。（2）2005年9月28日秋季检修，在检修清扫隔离开关时，发现5支柱绝缘子与法兰连接处有裂纹，当时进行了更换。（3）2005年10月15日额敏变电站，11501隔离开关I母A相支柱绝缘子，在操作时发生由根部断裂，由于变电站I母已经停

7、电未造成事故。（4）2006年5月12日额敏变电站11170隔离开关A相隔离开关支柱绝缘子在操作时下节根部断裂。（5）2008年3月28日-6月15日春季检修时共发现17只隔离开关支柱绝缘子根部有裂纹，利用检修进行了更换。（6）2008年7月29日，额敏变电站增容改造中11503隔离开关A相母线侧隔离开关支柱绝缘子在倒闸操作时，在下节支柱绝缘子法兰处发生断裂造成事故。这几起故障的发生，给安全运行构成极大威胁，如果不是在故障处理较得力后果是相当严重的。公司为了支柱绝缘子运行情况，做到心中有数，公司对变电站所有断裂或有裂纹更换下来的110千伏隔离开关支柱绝缘子进行了调查，发现所有断裂的支柱绝缘子都

8、是运行了18年以上，生产厂家都是西安高压开关厂1988年生产的同一批型号产品。这就提示我们对运行18年以上的110千伏支柱绝缘子应缩短检修试验周期，及时发现支柱绝缘子缺陷，2009年，我公司在技改中已将运行了18年以上的支柱绝缘子进行了更换，有利地保证了电网安全运行。4、支柱绝缘子探伤技术的引进公司连续多起支柱绝缘子大都在法兰处折断，分析原因是由于支柱绝缘子是在高温烧结成的瓷件，在制造过程中配方不当，工艺流程中原材料混合不均，烧灼过程中温度控制不良形成内部缺陷，固有的形变性能和韧性低，长期承受运行中的机械负荷和风雨等侵蚀影响，从而使末裙与法兰交界处附加应力增大，若瓷体内或近区表面存在微小缺陷，

9、在加上操作应力影响，就可能造成破坏，支柱绝缘子实际需要检测的部位是末裙与法兰交接处，公司的几起支柱绝缘子折断，大都在法兰口内3mm到瓷体相交的区域。超声波探伤技术是利用超高速的采样回波技术，使探伤在现场强光下清晰可见，根据支柱绝缘子及瓷套内外壁探伤要求设置了不同频波的探伤通道平台。通过支柱绝缘子探伤可检测支柱绝缘子的整体状况，对支柱绝缘子是否存在由于长期负载运行，造成累计疲劳损伤、强度降低，特别对根部可以通过不同的探头有重点的进行检测，可有效的发现内部裂纹、结构老化状况，摸清设备底细，开展对支柱绝缘子的检验尤为重要。发现问题及时进行更换处理，对安全运行意义重大。超声波探伤采用并联式爬波探头与横

10、波扫查功能相结合的办法，即可有效保证探头在极小位移时就能有效的扫查到内部缺陷及微裂纹缺陷，应用该技术进行支柱绝缘子该部位的探伤，是一种快速有效的检验方法。因此在2007年公司在新疆电科院等权威部门的推荐下购置了南京生产的超声波支柱绝缘子探伤仪。5、支柱绝缘子探伤技术在我公司应用塔城电力公司管辖的各变电站共有220、110千伏隔离开关支柱绝缘子113组，利用停电机会应用支柱绝缘子伤仪对其中的36组进行了检测，发现了多只支柱绝缘子有不合格或有裂纹，都及时进行了更换，避免了多起人身和设备事故。测试方法采用爬波检测方法，检查点为末裙与铁豁法兰结合处。支柱绝缘子超声波探伤测试已经是我们及时掌握绝缘子状况

11、的重要手段，每次检修只要有机会我们就对停电的支柱绝缘子进行探伤测试，此项目已经作为技术监督检查的一项必查项目，我公司已制定了详细的滚动计划，周期性地对支柱绝缘子进行探伤测试。6、支柱绝缘子探伤技术改进建议由于超声波探伤需要光滑的平面，对于光滑面较差的支柱绝缘子进行超声波探伤时准确度难以把握。目前采用的支柱绝缘子中有部分生产厂家生产的支柱绝缘子与法兰相连处毛渣较多，基本上占满了根部到第一片瓷裙位置，所以从法兰到第一片瓷裙就无法进行超声波探伤。因此建议对超声波探伤探头进行改进，以适用于各类支柱绝缘子的有效探伤。7、结论 超声波探伤技术是一项新技术，如何使用还需要积累经验，加强对工作人员的技术培训，建立测试台帐及相关管理制度，确定合理的测试周期，建立瓷瓶探伤的长效机制，进一步了解隔离开关支柱绝缘子的状况，做到心中有数，为电力系统的安全稳定运行提供可靠的保证。参 考 文 献1、电气设备倒闸操作技术，中国电力出版社，20042、变电运行与检修，中国电力出版社，20033、高压支柱绝缘子超声波探伤汇编，南京卓实电气有限公司发行，2004