某供電局隔離開(kāi)關(guān)支柱瓷絕緣子斷裂事故分析

1、-*供電局11204-1隔離開(kāi)關(guān)支柱瓷絕緣子斷裂事故分析1. 事故情況簡(jiǎn)介2008年3月20日11時(shí)06分，*供電局*變?cè)?20kV母線(xiàn)倒換過(guò)程中，因220kV*4主變112041隔離開(kāi)關(guān)A相母線(xiàn)側(cè)支柱瓷絕緣子發(fā)生斷裂，引發(fā)220kV母線(xiàn)單相接地，進(jìn)而造成了一起220kV地區(qū)變電所全停事故。迎水橋4號(hào)主變11204-1隔離開(kāi)關(guān)的型號(hào)為GW7220DW/1250A，高壓開(kāi)關(guān)廠(chǎng)1994年8月生產(chǎn)。其中下柱支柱瓷絕緣子為電瓷廠(chǎng)1994年8月所生產(chǎn)，產(chǎn)品型號(hào)為ZSW-252/4，代號(hào)為2274；上柱支柱瓷絕緣子為電瓷廠(chǎng)1994年4月生產(chǎn)，產(chǎn)品代號(hào)為2283。2. 支柱瓷絕緣子斷裂事故后的檢查和試驗(yàn)1對(duì)

2、斷裂支柱瓷絕緣子的檢查斷裂發(fā)生在112041隔離開(kāi)關(guān)A相母線(xiàn)側(cè)支柱瓷絕緣子下柱下法蘭膠裝部位，斷裂情況如圖1、圖2所示。圖2支柱瓷絕緣子的斷裂情況 圖2支柱絕緣子瓷件斷面圖3法蘭膠裝面水泥膠合劑瓷件側(cè)未見(jiàn)緩沖層 圖4水泥膠合劑法蘭側(cè)未見(jiàn)瀝青緩沖層經(jīng)外觀(guān)檢查，瓷件斷裂面呈現(xiàn)出不規(guī)則、不連續(xù)狀態(tài)，但無(wú)舊性裂紋。法蘭膠裝水泥厚薄不均勻，最大相差到達(dá)了10mm。支柱瓷絕緣子瓷件根部外露部位未見(jiàn)上砂。瓷件部邊緣存在明顯的青邊現(xiàn)象，青邊程青灰色，厚度約為10mm左右。對(duì)下法蘭邊緣進(jìn)展的檢查情況如圖3、圖4所示，檢查發(fā)現(xiàn)支柱瓷絕緣子瓷件和與水泥膠合劑接觸局部外表未涂敷瀝青緩沖層，在水泥膠合劑與瓷件界面上有上

3、砂，但上砂極不均勻。 2同批次支柱瓷絕緣子的試驗(yàn)112041隔離開(kāi)關(guān)A相母線(xiàn)支柱瓷絕緣子發(fā)生斷裂后，電力科技教育工程院金屬室會(huì)同供電局高試班，對(duì)該組隔離開(kāi)關(guān)未斷裂的其它8柱支柱瓷絕緣子進(jìn)展了超聲波探傷檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)膠裝面瓷件部存在缺陷。2008年3月26日，在國(guó)家絕緣子避雷器質(zhì)量監(jiān)視檢驗(yàn)中心對(duì)其中3柱支柱瓷絕緣子進(jìn)展了機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)和孔隙性試驗(yàn)。其中機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)是按照絕緣子正常運(yùn)行的狀態(tài)，將上、下節(jié)元件組裝后進(jìn)展?？紫缎栽囼?yàn)則是對(duì)6節(jié)元件分別進(jìn)展。試驗(yàn)結(jié)果分別如表1、表2所示。表1機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果樣品編號(hào)破壞負(fù)荷值kN破壞部位12.73下組件下上一大傘處瓷件損壞24.66下組件下處瓷件

4、損壞34.00下組件下處瓷件損壞表2孔隙性試驗(yàn)結(jié)果樣品編號(hào)123取樣部位上節(jié)下節(jié)上節(jié)下節(jié)上節(jié)下節(jié)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)滲透現(xiàn)象有嚴(yán)重滲透現(xiàn)象無(wú)滲透現(xiàn)象有滲透現(xiàn)象無(wú)滲透現(xiàn)象有嚴(yán)重滲透現(xiàn)象3. 對(duì)檢查和試驗(yàn)結(jié)果的分析1檢查結(jié)果的分析1無(wú)瀝青緩沖層和埋砂對(duì)支柱瓷絕緣子機(jī)械性能的影響檢查發(fā)現(xiàn)，斷裂支柱瓷絕緣子瓷件和與水泥膠合劑接觸局部外表未涂敷瀝青緩沖層，同時(shí)還存在埋砂問(wèn)題。涂敷瀝青緩沖層的目的是降低支柱瓷絕緣子膠裝面的局部應(yīng)力集中。理論計(jì)算說(shuō)明，瀝青緩沖層對(duì)于降低溫度導(dǎo)致的應(yīng)力作用非常明顯。上砂的目的是為了增加與法蘭粘接的附著力，但出現(xiàn)埋砂現(xiàn)象，特別是上砂不均勻時(shí)，將會(huì)造成局部膠裝部位局部應(yīng)力的集中。當(dāng)支柱瓷絕

5、緣子存在膠裝水泥使用不當(dāng)、瀝青緩沖層過(guò)薄或沒(méi)有，上砂工藝不良以及膠裝面密封處理不良等問(wèn)題時(shí)，在外部環(huán)境的影響下，容易出現(xiàn)端部局部應(yīng)力集中，并造成電瓷材料產(chǎn)生微觀(guān)裂紋，進(jìn)而有可能導(dǎo)致支柱瓷絕緣子斷裂故障的發(fā)生。2瓷件產(chǎn)生青邊的原因及其對(duì)支柱瓷絕緣子機(jī)械性能的影響此次斷裂的支柱瓷絕緣子瓷件邊緣存在10mm左右的青邊。青邊問(wèn)題是原電瓷廠(chǎng)產(chǎn)品存在的普遍現(xiàn)象。這主要是由于配方中采用了含鐵較高的田師傅土和鋁礬圖原料，瓷質(zhì)外沿受復(fù)原氣份的影響呈青色或灰色。該廠(chǎng)已于1995年開(kāi)場(chǎng)研究無(wú)青邊的中強(qiáng)度瓷配方，在工藝上采取減少?gòu)?fù)原氣份的方法，并于1997年將此配方正式投產(chǎn)，現(xiàn)該廠(chǎng)的支柱瓷絕緣子斷面青邊現(xiàn)象根本消除。

6、省電科院曾委托有關(guān)研究單位對(duì)斷裂瓷質(zhì)進(jìn)展過(guò)顯微構(gòu)造分析后，認(rèn)為斷裂瓷柱的斷面邊沿出現(xiàn)的灰環(huán)除了與配方有關(guān)外，還存在明顯的過(guò)燒現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為氣孔大，氣孔含量高，出現(xiàn)雜質(zhì)孔、溶孔，瓷質(zhì)中石英溶蝕嚴(yán)重，石英裂紋多，石英周?chē)牟Ａ嘣龆嗟热毕荨＿@些缺陷均會(huì)對(duì)支柱瓷絕緣子機(jī)械性能產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響。3對(duì)瓷件斷面狀態(tài)的分析外觀(guān)檢查瓷件斷裂面呈現(xiàn)出不規(guī)則、不連續(xù)狀態(tài)，這說(shuō)明*變112041隔離開(kāi)關(guān)A相母線(xiàn)支柱瓷絕緣子的斷裂可能不是突發(fā)性的，而是有一定的開(kāi)展過(guò)程。但斷裂面無(wú)舊性裂紋，則說(shuō)明這一過(guò)程持續(xù)時(shí)間并不長(zhǎng)，因此周期性的超聲探傷檢測(cè)，對(duì)于此類(lèi)缺陷能否及時(shí)捕捉，是值得疑心的。4瓷件膠裝的偏心問(wèn)題由法蘭水泥

7、膠裝水泥層厚薄不均勻，其差值最大到達(dá)10mm，間接的反映出瓷件膠裝存在偏心問(wèn)題。瓷件膠裝的偏心與支柱瓷絕緣子的軸線(xiàn)直線(xiàn)度和上、下安裝孔中心圓軸線(xiàn)間的最大偏移存在關(guān)聯(lián)性。支柱瓷絕緣子上、下安裝孔中心圓軸線(xiàn)間最大偏移，以及軸線(xiàn)直線(xiàn)度的允許值，在國(guó)標(biāo)GB 8287.1中有明確的規(guī)定。同時(shí)GB/T 775.1規(guī)定了相應(yīng)的測(cè)量方法。上、下安裝孔中心圓軸線(xiàn)間最大偏移和軸線(xiàn)直線(xiàn)度如果超標(biāo)，肯定會(huì)對(duì)支柱瓷絕緣子的機(jī)械性能產(chǎn)生影響。然而由于瓷件已經(jīng)斷裂，因此已無(wú)法對(duì)其進(jìn)展測(cè)量，也就不能對(duì)支柱瓷絕緣子的斷裂是否與瓷件膠裝的偏心有關(guān)做出判斷。2對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析1機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)送檢的3柱支柱瓷絕緣子中，其中一柱的實(shí)

8、際破壞負(fù)荷值僅為規(guī)定彎曲破壞負(fù)荷值的68.25%，另外一柱的實(shí)際破壞負(fù)荷值剛到達(dá)其規(guī)定彎曲破壞負(fù)荷值，還有一柱稍好一些，有16.5%彎曲破壞負(fù)荷裕度。三柱支柱瓷絕緣子的斷裂部位均在下節(jié)元件的下法蘭附近。這說(shuō)明送檢的三柱支柱瓷絕緣子中，撫瓷生產(chǎn)的三支下節(jié)元件中的兩節(jié)，機(jī)械強(qiáng)度均明顯偏低，且膠裝部位存在應(yīng)力異常集中的可能。2孔隙性試驗(yàn)孔隙性試驗(yàn)，又稱(chēng)吸紅試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，將由瓷件上取得的試塊置于盛有品紅溶液的特制容器中，施加壓力不低于20106Pa，持續(xù)時(shí)間(h)與壓力(Pa)乘積不應(yīng)小于180106 hPa。試驗(yàn)完成后，取出試塊，清洗后枯燥，然后擊碎，觀(guān)察其新斷面有無(wú)滲透現(xiàn)象。如有滲透現(xiàn)象，則說(shuō)明孔

9、隙性試驗(yàn)結(jié)果不合格。被送檢的三柱六節(jié)元件的孔隙性試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，由唐瓷生產(chǎn)的三支上元件結(jié)果均合格，而撫瓷生產(chǎn)的三支下節(jié)元件的孔隙性試驗(yàn)均不合格，其中兩支嚴(yán)重不合格，而這兩支元件的機(jī)械強(qiáng)度明顯偏低?？紫缎栽囼?yàn)反映了支柱瓷絕緣子的瓷件致密度，而瓷件的致密度與支柱瓷絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度密切相關(guān)。據(jù)一些電瓷制造廠(chǎng)介紹，導(dǎo)致支柱瓷絕緣子運(yùn)行中斷裂的一個(gè)重要原因是瓷件致密度不夠，這些絕緣子能夠耐受出廠(chǎng)時(shí)的逐個(gè)彎曲試驗(yàn)考核，但運(yùn)行一段時(shí)間后即發(fā)生斷裂。斷裂后進(jìn)展的孔隙性試驗(yàn)不合格。3超聲探傷檢測(cè)此次送檢的支柱瓷絕緣子，在*變支柱瓷絕緣子斷裂事故發(fā)生后，均進(jìn)展了超聲探傷檢測(cè)，但并未發(fā)現(xiàn)存在缺陷。這說(shuō)明對(duì)于部確實(shí)存在

10、裂紋、夾渣、氣孔夾層等影響支柱瓷絕緣子機(jī)械強(qiáng)度的缺陷，通過(guò)超聲探傷檢測(cè)進(jìn)展預(yù)防是一種比較有效的手段。但對(duì)于因瓷件致密度不夠，無(wú)瀝青緩沖層或埋砂等易造成支柱瓷絕緣子應(yīng)力集中的缺陷，當(dāng)這些缺陷尚未產(chǎn)生裂紋，或產(chǎn)生的裂紋尚未到達(dá)探傷檢測(cè)儀能夠檢測(cè)到的水平時(shí)，超聲探傷是無(wú)能為力的。而這些缺陷產(chǎn)生的裂紋如果快速開(kāi)展，支柱瓷絕緣子可能會(huì)在下一輪超聲探傷檢測(cè)前發(fā)生斷裂。4. 112041隔離開(kāi)關(guān)A相母線(xiàn)支柱瓷絕緣子的斷裂原因分析1制造質(zhì)量不良是支柱瓷絕緣子發(fā)生斷裂的主要原因根據(jù)對(duì)國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)的支柱瓷絕緣子斷裂故障的全面分析發(fā)現(xiàn)，支柱瓷絕緣子斷裂故障往往是多種影響因素共同作用的結(jié)果，而大多數(shù)支柱瓷絕緣子斷裂故

11、障發(fā)生的主要原因是制造質(zhì)量不良。此次112041隔離開(kāi)關(guān)A相母線(xiàn)支柱瓷絕緣子發(fā)生斷裂的主要原因也是制造質(zhì)量的問(wèn)題。無(wú)論是配方及過(guò)燒等原因?qū)е碌那噙叕F(xiàn)象，還是法蘭膠裝中出現(xiàn)的無(wú)瀝青緩沖層和埋砂問(wèn)題都能反映出產(chǎn)品制造質(zhì)量問(wèn)題。制造質(zhì)量不良造成了支柱瓷絕緣子瓷件致密度不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，同時(shí)還造成了膠裝部位的應(yīng)力集中。這些問(wèn)題的存在導(dǎo)致了支柱瓷絕緣子機(jī)械性能的嚴(yán)重下降。電瓷廠(chǎng)的類(lèi)似事故在國(guó)曾屢次發(fā)生，一些事故還造成了人身死亡的嚴(yán)重后果。2004年2月15日，電力公司變電公司檢修人員在220kV老君堂變電站22122隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，因支柱瓷絕緣子突然折斷落地，而導(dǎo)致被砸傷以至于死亡。2004年12月9日

12、，電力公司荊州供電公司，在對(duì)*變電站220kV022GW6型隔離開(kāi)關(guān)(高壓開(kāi)關(guān)廠(chǎng)1994年12月產(chǎn)品,編號(hào)9412045)進(jìn)展改造時(shí)，撤除引線(xiàn)過(guò)程中，B相支柱瓷絕緣子下柱根部突然發(fā)生斷裂，導(dǎo)致一人墜地身亡。上述兩起導(dǎo)致人身死亡的支柱瓷絕緣子均為電瓷廠(chǎng)的產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)截至2005年3月，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)至少有230441支產(chǎn)自電瓷廠(chǎng)的支柱瓷絕緣子在運(yùn)，約占國(guó)家電網(wǎng)公司在運(yùn)支柱瓷絕緣子總數(shù)的27.4%。同期，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)至少有66支產(chǎn)自電瓷廠(chǎng)的支柱瓷絕緣子發(fā)生了斷裂事故，其故障支柱瓷絕緣子數(shù)量占到了國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)故障支柱瓷絕緣子總數(shù)的接近50%，遠(yuǎn)高于該廠(chǎng)支柱瓷絕緣子在國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)的在運(yùn)率

13、。據(jù)省電力研究院于1999年所做的調(diào)研，電瓷廠(chǎng)生產(chǎn)的代號(hào)為2274的110kV防污型支柱瓷絕緣子和22742283或22742284的220kV防污型支柱瓷絕緣子在省發(fā)生過(guò)屢次斷裂。112041隔離開(kāi)關(guān)支柱瓷絕緣子的產(chǎn)品代號(hào)即為22742283。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電瓷廠(chǎng)的斷裂支柱瓷絕緣子，運(yùn)行時(shí)間最短的不到1年，多數(shù)斷裂支柱瓷絕緣子的運(yùn)行時(shí)間在5年到15年之間。按投運(yùn)年份統(tǒng)計(jì)，電瓷廠(chǎng)發(fā)生斷裂故障的支柱瓷絕緣子最早投運(yùn)于1979年，至1990年這一階段，歷年投運(yùn)的支柱瓷絕緣子斷裂故障數(shù)量還比較少，1991年至1995年期間投運(yùn)的支柱瓷絕緣子，斷裂故障數(shù)量明顯增多，1991年投運(yùn)的支柱瓷絕緣子故障數(shù)量為7支

14、，約占撫瓷當(dāng)年投運(yùn)支柱瓷絕緣子數(shù)量的1.49；1994年投運(yùn)的支柱瓷絕緣子故障數(shù)量到達(dá)15支，約占撫瓷當(dāng)年投運(yùn)支柱瓷絕緣子數(shù)量的1；1995年斷裂故障支柱瓷絕緣子數(shù)量雖然減少至12支，但依然占到撫瓷當(dāng)年投運(yùn)支柱瓷絕緣子數(shù)量的1.26。撫瓷從1996年以后，所投運(yùn)的支柱瓷絕緣子斷裂故障數(shù)量開(kāi)場(chǎng)逐年減少，但完全未能杜絕。電瓷制造業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，大局部制造廠(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)際上還是半手工作業(yè)方式。產(chǎn)品的工序多，中間環(huán)節(jié)多，質(zhì)量控制點(diǎn)多。電瓷產(chǎn)品的原料、配方、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程及出廠(chǎng)檢驗(yàn)等因素都對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有顯著的影響。甚至生產(chǎn)過(guò)程中，員工的情緒都會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。而這些原因所帶來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題往往是潛在

15、的，用戶(hù)很難了解，但有可能在運(yùn)行中突然爆發(fā)，對(duì)電網(wǎng)的平安運(yùn)行和人身平安構(gòu)成威脅。電瓷廠(chǎng)對(duì)其20世紀(jì)90年代生產(chǎn)的支柱瓷絕緣子頻繁發(fā)生斷裂故障的原因進(jìn)展反思后，認(rèn)為其中一個(gè)比較重要的原因是，當(dāng)時(shí)企業(yè)管理混亂，甚至一些自辦的集體企業(yè)將已經(jīng)判廢的支柱瓷絕緣子以撫瓷的名義進(jìn)展銷(xiāo)售。不但給電網(wǎng)造成了極大的危害，也嚴(yán)重的影響了企業(yè)的形象。2支柱瓷絕緣子發(fā)生斷裂的其他原因1生產(chǎn)工藝的影響調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)的斷裂故障支柱瓷絕緣子，絕大局部的電壓等級(jí)為110kV和220kV，其中220kV電壓等級(jí)支柱瓷絕緣子斷裂故障占絕大多數(shù)。而國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)在運(yùn)的330kV電壓等級(jí)支柱瓷絕緣子未發(fā)生過(guò)支柱瓷絕緣子斷

16、裂故障，500kV電壓等級(jí)的支柱瓷絕緣子未發(fā)生過(guò)折斷故障。目前，330kV及以上電壓等級(jí)的支柱瓷絕緣子的生產(chǎn)多采用等靜壓法即干法工藝，而對(duì)于220kV及以下電壓等級(jí)支柱瓷絕緣子，則多采用濕法生產(chǎn)工藝。例如電瓷廠(chǎng)的產(chǎn)品中，12.5kN及以上220kV支柱瓷絕緣子、爬電比距為31mm/kV支柱瓷絕緣子以及500kV支柱瓷絕緣子，均采用干法生產(chǎn)工藝，其他絕緣子則采用濕法生產(chǎn)工藝。由于濕法生產(chǎn)工藝的工序繁雜，且大量工序由人工參與，并且有些工序需要充分的時(shí)間和環(huán)境保證。此外，濕法工藝從原料到成瓷的過(guò)程中所經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反響，都是在敞開(kāi)的多相系統(tǒng)中進(jìn)展的，該物料系統(tǒng)時(shí)刻都在與環(huán)境發(fā)生著物質(zhì)和能量

17、交換，環(huán)境的變化必定會(huì)對(duì)物料或坯體產(chǎn)生影響。因此質(zhì)量控制難度也更大，產(chǎn)品性能的具有明顯的分散性。本次斷裂的支柱瓷絕緣子肯定是濕法工藝生產(chǎn)的，加工工藝對(duì)支柱瓷絕緣子的性能可能會(huì)產(chǎn)生一定的影響。2出廠(chǎng)試驗(yàn)手段局限性的影響此次試驗(yàn)后抽檢的產(chǎn)自電瓷廠(chǎng)的支柱瓷絕緣子，孔隙性試驗(yàn)均不合格，反映出了瓷件的致密度存在嚴(yán)重的問(wèn)題。瓷的致密度檢測(cè)，除了孔隙試驗(yàn)外，目前沒(méi)有其它更好的方法。而孔隙性試驗(yàn)屬于抽樣試驗(yàn)工程，需在瓷件破壞前方可進(jìn)展，同時(shí)孔隙性試驗(yàn)往往能反映出同一批次產(chǎn)品瓷件的質(zhì)密度情況。一些生產(chǎn)廠(chǎng)家不能?chē)?yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展抽樣試驗(yàn)工作，因此不能保證每批次產(chǎn)品都能進(jìn)展孔隙性試驗(yàn)，從而造成一些質(zhì)密度不夠的支柱瓷絕

18、緣子無(wú)法在出廠(chǎng)前被檢出。3氣象條件的影響根據(jù)對(duì)國(guó)家電網(wǎng)公司支柱瓷絕緣子斷裂故障的分析發(fā)現(xiàn)，支柱瓷絕緣子斷裂故障主要發(fā)生在3、4月份，此外2、6、12月份的支柱瓷絕緣子斷裂故障發(fā)生情況也比較嚴(yán)重。同時(shí)，在2、3月份，隔離開(kāi)關(guān)支柱瓷絕緣子、母線(xiàn)支柱瓷絕緣子及引線(xiàn)支柱瓷絕緣子都有斷裂故障發(fā)生。這些月份溫度變化一般比較急劇，同時(shí)都有降雪、降雨或起風(fēng)的可能，支柱瓷絕緣子斷裂故障與這些因素有關(guān)。3、4月份一般也是各單位春檢的時(shí)間，這與支柱瓷絕緣子斷裂故障的發(fā)生或發(fā)現(xiàn)也有一定的關(guān)系。此次支柱瓷絕緣子斷裂就發(fā)生在3月份。而2021年初的連續(xù)降雪和持續(xù)低溫，在的歷史上是罕見(jiàn)的，因此在分析此次支柱瓷絕緣子斷裂故障

19、時(shí)，不能無(wú)視氣象條件這一外在因素的影響。溫度急劇變化的季節(jié)，以及雨、雪季節(jié)是支柱瓷絕緣子斷裂的高發(fā)期。原因之一是，法蘭與瓷件的膠裝處進(jìn)水，遇冷結(jié)冰后發(fā)生膨脹，產(chǎn)生極大的分子應(yīng)力，使支柱瓷絕緣子發(fā)生斷裂。雨季發(fā)生支柱瓷絕緣子斷裂故障的原因也與水份進(jìn)入法蘭與瓷件的膠裝處有關(guān)，水份進(jìn)入后，導(dǎo)致膠裝水泥發(fā)生膨脹，造成局部應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋，并最終有可能導(dǎo)致支柱瓷絕緣子發(fā)生折斷。溫度急劇變化導(dǎo)致支柱瓷絕緣子斷裂的另一個(gè)重要原因是普通瓷的特性所致。4普通瓷特性的影響112041隔離開(kāi)關(guān)A相母線(xiàn)支柱瓷絕緣子為普通瓷質(zhì)絕緣子，即高硅瓷絕緣子。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)發(fā)生斷裂的支柱瓷絕緣子中，普通瓷絕緣子占73

20、.6%。運(yùn)行時(shí)間在15年及以發(fā)生斷裂故障的支柱瓷絕緣子占總斷裂故障絕緣子數(shù)的77.9%。個(gè)別支柱瓷絕緣子在運(yùn)行不到1年時(shí)間就發(fā)生斷裂故障，而運(yùn)行610年，故障的集中發(fā)生時(shí)間，此后開(kāi)場(chǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。此后開(kāi)場(chǎng)逐年下降，但運(yùn)行16年支柱瓷絕緣子斷裂故障，又出現(xiàn)了小幅上升。普通瓷絕緣子的強(qiáng)度載體是經(jīng)過(guò)細(xì)磨處理的剩余石英。如果經(jīng)過(guò)高溫或者屢次燒成，石英顆粒邊緣將被侵蝕性長(zhǎng)石溶液逐漸熔解，在極限情況下，石英顆粒最后完全進(jìn)入溶液。隨著剩余石英在坯體中逐步減少而使坯體強(qiáng)度明顯降低。因此，石英泥料要求準(zhǔn)確的燒成溫度和保溫時(shí)間。為到達(dá)高強(qiáng)度，石英必須研磨的很細(xì)，小心燒成，其溫度要正好高于其致密燒結(jié)的溫度，也就是說(shuō)

21、，正好在生成孔隙邊界。燒成溫度過(guò)高且保溫時(shí)間長(zhǎng)或?qū)掖螣龝?huì)導(dǎo)致坯體?；黾?，氣孔率的增加，使得機(jī)械強(qiáng)度急劇下降。普通瓷的另一個(gè)缺點(diǎn)是必須十分注意石英顆粒及其周?chē)合嗟牟煌蛎浵禂?shù)。當(dāng)石英受力時(shí)，會(huì)在石英顆粒產(chǎn)生徑向拉伸應(yīng)力，而在玻璃機(jī)體中產(chǎn)生切向壓縮應(yīng)力。由于在石英的粉碎和轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)形成微裂紋，當(dāng)溫度劇變時(shí)，應(yīng)力會(huì)增加，石英顆粒已存在的微裂紋將不斷擴(kuò)大。由于裂紋在負(fù)荷下不斷擴(kuò)大，強(qiáng)度降低，最終有可能發(fā)生突然斷裂。瓷絕緣子存在老化問(wèn)題。據(jù)國(guó)外研究結(jié)果說(shuō)明，普通瓷絕緣子的強(qiáng)度過(guò)15年就已到達(dá)設(shè)計(jì)極限。國(guó)家電網(wǎng)公司要求對(duì)運(yùn)行15年以上支柱瓷絕緣子進(jìn)展更換，可能與此項(xiàng)研究結(jié)論有一定的關(guān)系。然而，截至2

22、005年3月，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)至少有17.23%運(yùn)行時(shí)間超過(guò)了15年支柱瓷絕緣子平安在運(yùn)，且其多數(shù)為普通瓷絕緣子。同時(shí)，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)絕大局部發(fā)生斷裂故障的支柱瓷絕緣子的運(yùn)行時(shí)間都不到15年。這說(shuō)明普通瓷絕緣子的老化時(shí)間不能一概而論，制造質(zhì)量不良以及運(yùn)行中受到電弧作用等原因造成的劇烈受熱，均會(huì)導(dǎo)致普通瓷絕緣子提前老化。*變發(fā)生斷裂的支柱瓷絕緣子運(yùn)行時(shí)間不到14年，根據(jù)對(duì)電瓷廠(chǎng)同期產(chǎn)品性能的分析，以及與電瓷廠(chǎng)生產(chǎn)的上節(jié)元件的性能進(jìn)展比照，如果此次斷裂故障是由于瓷件老化所致，則老化與制造質(zhì)量不良密切相關(guān)，如瓷件的過(guò)燒，以及膠裝部位局部應(yīng)力集中等問(wèn)題加速了瓷件的老化。5. 同類(lèi)事故的預(yù)防措施1變電

23、工程設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮變電站母線(xiàn)支柱瓷絕緣子和隔離開(kāi)關(guān)支柱瓷絕緣子的強(qiáng)度要求，并留有適當(dāng)?shù)脑６?。根?jù)國(guó)家電網(wǎng)公司110kV500kV變電站主設(shè)備典型規(guī)的規(guī)定，220kV支柱瓷絕緣子的額定彎曲破壞負(fù)荷分別為8kN、12.5kN、16kN。與GB/T 8287.2-1999相比，典型規(guī)中對(duì)于220kV支柱瓷絕緣子減少了4kN這個(gè)等級(jí)，從而增大了220kV支柱瓷絕緣子的彎曲破壞負(fù)荷裕度，對(duì)減少220kV支柱瓷絕緣子斷裂故障的發(fā)生是極為有利的。2訂貨加強(qiáng)訂貨管理，支柱瓷絕緣子、隔離開(kāi)關(guān)的訂貨應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行招投標(biāo)制度。招標(biāo)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇未發(fā)生過(guò)，或很少發(fā)生支柱瓷絕緣子斷裂故障生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品。調(diào)研結(jié)果說(shuō)

24、明，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)的支柱瓷絕緣子在運(yùn)率超過(guò)2%的7家生產(chǎn)廠(chǎng)中，只有2家的產(chǎn)品在國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)中未發(fā)生過(guò)斷裂故障，這兩家制造廠(chǎng)分別是紅星和雙佳。西瓷廠(chǎng)早期生產(chǎn)的支柱瓷絕緣子斷裂故障較為嚴(yán)重，其中1987年投運(yùn)的支柱瓷絕緣子故障數(shù)量到達(dá)10支，約占西瓷當(dāng)年投運(yùn)支柱瓷絕緣子數(shù)量的2.51；1991年投運(yùn)的支柱瓷絕緣子故障到達(dá)7支，約占西瓷當(dāng)年投運(yùn)支柱瓷絕緣子數(shù)量的2.64。但此后投運(yùn)的支柱瓷絕緣子故障開(kāi)場(chǎng)明顯下降。西瓷廠(chǎng)1994年至2005年投運(yùn)的支柱瓷絕緣子再未發(fā)生過(guò)斷裂故障?？茖W(xué)合理的制訂招標(biāo)技術(shù)文件，明確對(duì)支柱瓷絕緣子含隔離開(kāi)關(guān)配套支柱瓷絕緣子的技術(shù)要求。訂貨時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇采用等靜壓工藝生產(chǎn)

25、的高強(qiáng)瓷質(zhì)支柱瓷絕緣子。等靜壓工藝，通常也稱(chēng)為干法加工工藝。這種工藝工序相對(duì)較少，且人工參與不多，從原料到成瓷的工藝過(guò)程中不易受到環(huán)境的影響，因此產(chǎn)品瓷質(zhì)均勻、致密，強(qiáng)度高，分散性小，而且因工藝流程短，波動(dòng)因素少。建議今后在支柱瓷絕緣子訂貨中，明確要求產(chǎn)品采用等靜壓生產(chǎn)工藝。高強(qiáng)瓷，又稱(chēng)為高鋁瓷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)發(fā)生斷裂的支柱瓷絕緣子中，高強(qiáng)瓷絕緣子僅占5%。這說(shuō)明高強(qiáng)瓷的強(qiáng)度確實(shí)優(yōu)于普通瓷。需要指出的是，有些制造廠(chǎng)在石英中參加一定比例的氧化鋁后，將其產(chǎn)品也稱(chēng)為高強(qiáng)瓷。實(shí)際上這種瓷應(yīng)稱(chēng)為中強(qiáng)瓷，或者混合瓷。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，其強(qiáng)度的下降遠(yuǎn)大于純鋁質(zhì)的高強(qiáng)瓷。3安裝應(yīng)嚴(yán)格按照安裝技術(shù)規(guī)和安

26、裝使用說(shuō)明書(shū)，開(kāi)展隔離開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)的安裝工作，尺寸位置應(yīng)調(diào)整準(zhǔn)確，防止存在安裝應(yīng)力。安裝、調(diào)試工作完成后，投運(yùn)前必須按驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展驗(yàn)收。在支柱瓷絕緣子安裝完成后，進(jìn)展逐個(gè)超聲波探傷檢測(cè)是有可能的，而且也是有必要的。通過(guò)探傷測(cè)試，能夠防止一些存在缺陷的支柱瓷絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行。但是需要指出超聲探傷檢測(cè)的效果是有限的，對(duì)于致密度不夠，或應(yīng)膠裝工藝問(wèn)題造成的局部應(yīng)力集中，通過(guò)超聲探傷檢測(cè)，不一定能夠發(fā)現(xiàn)。因此，對(duì)高壓支柱瓷絕緣子的機(jī)械性能、瓷件致密度存在疑心時(shí)，建議通過(guò)機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)和孔隙性試驗(yàn)的抽檢進(jìn)展判斷。由于同批次產(chǎn)品的生產(chǎn)條件和生產(chǎn)過(guò)程根本一致，孔隙性試驗(yàn)對(duì)同批次產(chǎn)品具有很好的代表性。假設(shè)被抽檢試品的孔隙性試驗(yàn)不合格，則可能意味著同批次產(chǎn)品的致密度都存在問(wèn)題。4運(yùn)行維護(hù)應(yīng)加強(qiáng)支柱瓷絕緣子的運(yùn)行管理工作，建立、健全有關(guān)技術(shù)檔案。定期對(duì)支柱瓷絕緣子運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)展分析總結(jié)。應(yīng)定期開(kāi)展對(duì)支柱瓷絕緣子的巡視檢查工作，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)匯報(bào)。假設(shè)發(fā)現(xiàn)支柱瓷絕緣子出現(xiàn)裂紋等緊急缺陷時(shí)，應(yīng)立即申請(qǐng)停電更換。應(yīng)正確操作隔離開(kāi)關(guān)，隔離開(kāi)關(guān)操作前，應(yīng)對(duì)支柱瓷絕緣子進(jìn)展外觀(guān)檢查。發(fā)現(xiàn)存在裂紋時(shí)，嚴(yán)禁操作隔離開(kāi)關(guān)。操作過(guò)程中，隔離開(kāi)關(guān)出現(xiàn)