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                    電力線路中玻璃絕緣子自爆原因分析

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                    玻璃絕緣子自爆率過高原因及特征

                    玻璃絕緣子玻璃件為鋼化玻璃,其特點是表面存在壓應力,內部存在張應力。

                    一、鋼化玻璃自爆機理

                    鋼化玻璃應力分層

                    玻璃件應力的生成原因是玻璃件加工中的溫度變化。當已被加熱至軟化溫度(760~780)的玻璃件快速冷卻時,表面層急冷力收縮,但內部溫度仍然較高處于膨脹狀態,導致表面層收縮受阻,在表面層中留下壓應力;隨后內部溫度降低開始收縮,但此時表面層已經硬化,導致內部收縮受阻而產生張應力。這兩種應力一直到完全冷卻和溫度梯度全部消失后均勻分布在玻璃件內,為永久應力。玻璃絕緣子玻璃件中壓應力和張應力的平衡一旦被破壞,在應力作用下會迅速產生裂紋,進而造成玻璃件粉碎,也即自爆。

                    二、 自爆原因及特征

                    玻璃絕緣子自爆的原因可分為產品自身質量原因與外部運行環境原因兩類,實際案例往往同時存在兩種原因。

                    產品質量原因:

                    主要是玻璃絕緣子玻璃件內部含有雜質顆粒,最常見的是NIS顆粒。NIS在玻璃件熔制、退火過程中相變狀態不完全,在絕緣子投入運行后認為緩慢相變、發生膨脹,導致玻璃內部產生裂紋。當顆粒雜質的直徑小于一定值,可能無法通過冷熱沖擊予以剔除,導致運行中絕緣子自爆率過高[500kV輸電線路鋼化玻璃絕緣子集中自爆現象分析_洪平]。雜質顆粒位于玻璃件的內部張應力層時,產生自爆的概率高,因玻璃本身是一種脆性材料,耐壓但不耐拉,所以玻璃的大部分破碎是張應力引發的。

                    特點:

                    a 內部雜質顆粒引發的自爆在投運前3年較高,此后將逐漸下降,這是判斷自爆原因的一條重要規律。

                    b 絕緣子串不同位置自爆概率相同;

                    外部原因:

                    主要是污穢和溫差變化。在積污、受潮和電場三者同時作用下,絕緣子表面泄露電流過大,產生部分干帶,干帶位置發生空氣擊穿時,產生的電弧將蝕傷玻璃傘裙,當蝕傷深度較深時將造成自爆。如果上述過程中絕緣子遭受雷擊,已經受到電弧侵蝕的玻璃絕緣子自爆概率將大幅增加。積污過重是其中關鍵,可能是積污鹽密過高,也可能是污穢中金屬粉末顆粒過多。

                    特點:

                    a 可能投運前幾年自爆并不明顯,運行幾年后某一時間集中發生(局部污源發生重大變化造成積污過重);

                    b 絕緣子串高壓端、低壓端自爆概率大于中部(高壓端、低壓端電場較強,積污過重時其絕緣子鋼腳位置先發生局部爬電);

                    c 同塔未自爆絕緣子鋼腳存在損傷(積污過重引發局部電弧造成鋼腳附近玻璃件損傷),傘面內部存在細微裂紋;鋼腳附近玻璃件損傷

                    三、殘錘分析

                    鋼化玻璃絕緣子自爆后的傘盤玻璃碎散落后形成殘錘,殘錘上的玻璃形態可以為自爆原因分析提供幫助。殘錘玻璃形態類型:放射狀

                    單一缺陷引發的自爆,對其裂紋進行逆向尋找,可以找到起爆點。若殘錘上的碎玻璃渣呈放射性形狀時,其裂紋起始點也即自爆起始位置位于玻璃件的頭部,該情況下的自爆是玻璃件自身質量引起,如配料、溶制工序等。

                    殘錘-放射狀、魚鱗狀、混合狀:

                    若殘錘上的碎玻璃渣呈魚鱗狀,且自爆起始位置位于玻璃件靠近鐵帽底部附近,該情況下的自爆原因有兩種可能,即由于產品自身的缺陷的自爆或者外力引起的玻璃破碎,這種外力可以是機械應力,也可以是電應力,如持續的電火花打擊,工頻大電流以及不均勻的泄漏電流引發的玻璃件的破碎等。

                    若殘錘上的碎玻璃渣呈魚鱗狀和射性形狀同時存在,則自爆起始點位于玻璃件的傘裙上,該情況下的自爆,內因及外因都有可能導致。

                    四、應對措施

                    入網控制,通過抽樣檢測機械破壞、陡波沖擊性能控制入網玻璃絕緣子質量。

                    重污區使用復合絕緣子,確定因積污過重引發集中自爆的,可用復合絕緣子代替玻璃絕緣子。

                    加強巡視檢查,在惡劣天氣如雷擊后應及時對輸電線路進行特巡。

                    重視運輸,基建、搶修運輸鋼化玻璃絕緣子時,應有保護物保護,以免受到損傷。

                    目前國內大廠的玻璃絕緣子質量控制較好,以往提的玻璃絕緣子靜置半年后使用實際已經沒有必要。

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