原文发表在《电瓷避雷器》2024年第6期。
https://www.chndoi.org/Resolution/Handler?doi=10.16188/j.isa.1003-8337.2024.6.016
低零值盘型悬式瓷绝缘子发热机理研究
孙庆峰1，刘高明2，金江舟1，周平2，鲁旷达3，刘学广1
(1.浙江省电力锅炉压力容器检验所有限公司，杭州 310014；2.国网湖州供电公司，浙江 湖州 313000；3.国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，杭州 310014)
一 内容简介
绝缘子发热是运作中较为常见的缺陷，尤其是盘型悬式瓷绝缘子串持续发热，往往会在较短的时间内发生贯通性击穿，进而引起瓷绝缘子爆裂故障。针对该现象，以某220 kV变电站盘型悬式瓷绝缘子发热、爆裂故障展开归一化研究，通过等值盐密、绝缘电阻、耐压试验等技术手段，发现发热的瓷件均为低（零）值绝缘子，并在宏观检查中发现发热和爆裂的绝缘子，钢帽和盘型瓷件连接处（即颈部位置）断面均存在裂纹，且钢帽内水泥胶合剂存在水分子侵入疏松痕迹，考虑内嵌瓷件受内外圈水泥胶合剂的内挤外压力作用，从而讨论了水泥胶合剂进水膨胀对瓷件发热的影响。结果表明：在排除外污秽的前提下，裂纹缺陷产生的贯通性泄漏电流增大是发热主要因素之一，而水分子通过微裂纹侵入到瓷件内部，其在工频电场下转向极化摩擦是瓷绝缘子发热的另一个重要因素。
二 主要内容
作为电网用量最大的绝缘件，绝缘子主要起绝缘和机械支撑作用，由于使用基数大，制造、安装过程中质量存在较大的分散性，且运行环境较为恶劣，绝缘子发热是运行中较为常见的缺陷，特别是盘型悬式瓷绝缘子发热在变电工程中尤为普遍。
运行经验表明，变电站盘型悬式瓷绝缘子从巡检发现发热，通常会在较短的时间内发生绝缘子串断裂，甚至是爆裂故障。而盘型悬式瓷绝缘子单价较低，平常不太受重视，但其发生失效故障时，轻者引起间隔停电，重则引起区域电网瓦解，故此，开展在役盘型悬式瓷绝缘子发热机理研究显得极为急迫。
浙江电网地处东部沿海地带，受海洋性气候影响，自然灾害多发，地理环境决定了盘型悬式瓷绝缘子运行条件较内地更为恶劣。2022年4月，某500 kV变电站盘型悬式瓷绝缘子发生断裂故障，通过查阅巡检资料，发现该串瓷绝缘子曾在3月有发热迹象；6月，某220 kV变电站盘型悬式瓷绝缘子串发生爆裂故障，故障前也有发热迹象；7月、8月，某220 kV变电站盘型悬式瓷绝缘子串，连续发生爆裂故障，其后，对该变电站余下盘型悬式瓷绝缘子串进行了红外测温，发现其中有8串瓷绝缘子存在发热迹象。
上述案例失效方式有所区别，但断裂或者是爆裂故障前均存在发热现象。本研究基于发生连续爆裂故障变电站发热、爆裂故障瓷绝缘子归一化展开，通过等值盐密、绝缘电阻、耐压试验等技术手段，并对胶装水泥也开展了相关试验，主要目的是探寻发热机理，以期为运维、生产部门提供理论指导意见。
1试验
1.1等值盐密测试
1.2绝缘电阻测试
1.3耐压测试
1.4断面宏观检查
2分析和讨论
2.1含水率测试
2.2酚酞试验
2.3结果讨论
三 结论
针对某220 kV变电站发热、爆裂故障盘型瓷绝缘子归一化展开，经等值盐密、绝缘电阻、耐压试验等试验手段，在排除外污秽的基础上，认定瓷绝缘子串发热通常是由瓷件内裂纹和水分子侵入引起。通过本案例，可以得出如下结论。
1）瓷件内部存在裂纹产生的贯通性泄漏电流是引起其发热的重要因素，裂纹由制造过程中产品成型时产生，在运作中扩展。
2）水分子侵入瓷件是引起悬式瓷绝缘子发热的另一重要因素，其途径是通过水泥胶合剂经微裂纹侵入，考虑到瓷件顶部未观察到釉保护层，因此，在考虑粘结强度的基础上，对其进行防渗入处理。
3）考虑到水泥胶合剂是水分子侵入的主要通道，建议在水泥胶装处涂覆防水胶。
4）盘型悬式瓷绝缘子在挂网运行前，应对胶合剂胶装质量进行外观检查，杜绝水泥胶合开裂的绝缘子挂网运行。
作者简介
孙庆峰(1981—)，男，高级工程师，主要从事电网金属技术监督检测及其失效分析工作。E-mail:sunqingfen@126.com。
本文索引
孙庆峰，刘高明，金江舟，等. 低零值盘型悬式瓷绝缘子发热机理研究[J]. 电瓷避雷器，2024(6)：138-144.
SUN Qingfeng, LIU Gaoming, JIN Jiangzhou，et al. Heating mechanism of disk suspension porcelain insulator with low (zero) value[J]. Insulators and Surge Arresters，2024(6)：138-144.
《电瓷避雷器》国际标准刊号： ISSN1003-8337， CODEN DBIIA4。国内统一刊号： CN61-1129/TM，《电瓷避雷器》由西安电瓷研究所主办，双月刊， 1958 年创刊， 2009年元月起改制后，由西安高压电器研究院有限责任公司主管。《电瓷避雷器》是我国绝缘子、避雷器行业唯一的一本国内外公开发行的期刊。主要报道国内外绝缘子、避雷器和相关行业的最新理论、科研成果及技术创新等方面的论文。2019年《电瓷避雷器》入选《能源电力领域高质量科技期刊分级目录》电工理论与装备专业T3级。
《电瓷避雷器》连续多年被评为中文核心期刊，是“中国学术期刊综合评价数据库”和“中国科学引文数据库”来源期刊。被美国《化学文摘》、《剑桥科学文摘：材料信息》以及波兰《哥白尼索引》收录。
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