变电站瓷支柱绝缘子断裂故障分析及预防措施

变电站瓷支柱绝缘子断裂事故对电网安全稳定运行构成了严重威胁。结合典型的变电站瓷支柱绝缘子断裂故障,分析了变电站瓷支柱绝缘子断裂基本特征,揭示了断裂故障的根本原因,并在此基础上提出防止瓷支柱绝缘子断裂故障的预防措施。结果表明:瓷支柱绝缘子断裂大部分发生在金属法兰和绝缘瓷件的结合部位;故障发生常伴有运行环境突变。制造工艺不良、运行维护工作不到位是导致瓷支柱绝缘子故障的主要原因。为防止支柱绝缘子断裂,必须严格进行抽样试验;加强防水胶涂抹检查、超声波探伤等运维工作。     

水平安装支柱瓷绝缘子断裂故障及弯曲负荷分析

由于运行环境恶劣,管型母线用瓷支柱绝缘子断裂事故时有发生,严重威胁着电网安全可靠稳定运行。介绍了一起500 kV变电站35 kV融冰管母户外瓷支柱绝缘子发生"多米诺骨牌"式断裂,导致管母大面积脱落的事故。现场勘查发现,融冰管母支柱绝缘子为水平安装方式,B、C相绝缘子全部断裂,管母脱落,A相1只绝缘子断裂,管母未脱落。随机抽检A相未断裂的4支柱绝缘子的抗弯曲负荷强度,分别为7.96 kN、10.89 kN、9.72 kN和10.89 k N,未达到设计要求12 kN。另外,瓷支柱绝缘子存在无露砂、无胶装缓冲层、水泥胶合剂有大气孔以及法兰铸铁强度低等质量问题是造成管母大面积脱落的主要原因之一。计算分析了不同工况下水平安装支柱绝缘子的抗弯曲负荷。计算结果表明:水平安装对支柱绝缘子的抗弯曲负荷要求高,12 kN的抗弯曲负荷设计要求无法满足"N-1"(1个支柱绝缘子断裂)故障情况下的应力要求,建议选用支柱绝缘子垂直安装的方式。     

特高压支柱瓷绝缘子弯曲强度可靠性分析

特高压工程在电气、机械和运行可靠性方面对支柱绝缘子提出了更高的技术要求。从统计学角度提出产品强度设计与配合方面的一些新思路,分析了常规设计方法与笔者推荐的设计思路下瓷支柱绝缘子弯曲负荷试验时的损伤概率,提出:提高特高压瓷支柱绝缘子可靠性的关键是降低瓷材料的分散性;元件设计时,若瓷材料由于工艺等原因的限制分散性较大,可通过提高法兰和水泥胶装结构的强度提高元件可靠性;整柱设计时,非等裕度强度配合可以有效提高瓷支柱绝缘子的可靠性。     

基于MPC局部约束的压接式复合绝缘子建模研究

目前国内柔直换流阀全部采用支撑结构型式,支柱绝缘子是支撑结构的核心部件,其力学性能对柔直换流阀整体结构特性影响显著。由一次整体拉挤成型的大直径芯棒和法兰压接而成的复合支柱绝缘子强度高、韧性好,在现有柔直换流阀中广泛应用。对于压接式支柱绝缘子有限元模型的构建大多采用法兰面与芯棒表面直接刚性连接,这使得仿真模型刚度与实际模型偏差过大,模型失真。基于此,本研究提出了一种基于MPC(Multi-Point Constraints,多点约束)的新型压接复合支柱绝缘子有限元简化模型,准确的模拟出工程实际中芯棒与法兰的压接区域,并通过静力试验以及振动特性试验验证模型的可靠性。研究表明,有限元仿真结果与试验结果相差均在5%以内,可见基于MPC局部约束的有限元建模方法应用在压接复合支柱绝缘子上是十分可靠的。基于所提出的模型,进一步探究了法兰的高度和厚度对复合支柱绝缘子力学性能的影响。结果表明,在绝缘子加强筋高度(非压接区域)一定时,法兰高度的变化对力学性能的影响作用可以忽略;而在法兰压接工艺允许的厚度范围内,法兰厚度增加会大幅降低绝缘子的最大弯曲应力,增加其安全裕度。这为压接复合绝缘子的设计提供了较好的...     

高压绝缘子的设计与试验(初稿、续五)

第四章高压支柱绝缘子第一节高压支柱绝缘子的组成与分类高压支柱绝缘子用于高压电器或在配电装置中用来绝缘和支持带电导体(母线和触头等),如图2.8—8就是支持母线一例。支柱绝缘子由上、下金属附件和瓷件通过胶合剂胶合而成。胶合剂一般是由不低于500号的硅酸盐水泥和瓷砂配制的。此外,还有采用硫磺石墨胶合剂胶装的。金属附件一般由灰铸铁铸成,表面刷上防锈漆。     

20kV母线支柱绝缘子烧成断裂原因分析及解决措施

从产品结构设计和生产工艺两方面入手分析了２０ｋＶ母线支柱绝缘子烧成断裂的原因，并提出了解决措施．     

支柱瓷绝缘子带有加强筋金属法兰的受力分析与设计

支柱瓷绝缘子的加强筋金属法兰结构尺寸一般由设计经验给定,然后由绝缘子的机械性能试验进行判定.这种设计方法不能真实反映金属附件实际受力情况,实际使用过程中会出现两种问题:一是安全裕量过高,造成材料浪费;二是安全裕度不足,导致发现问题延迟.笔者利用AN-SYS平台对带有坚强筋的金属法兰进行设计,以金属附件实际应用的绝缘子所受额定荷载为基准,计算金属法兰各部位所承受的应力,相同规格的加筋金属法兰比无筋金属法兰内部最大等效应力减小44.37％,针对带有加强筋金属法兰的设计变量进行分析计算,得到了带有加强筋金属法兰尺寸调整后的等效应力数值.在保证绝缘子稳定运行的情况下,对带有加强筋金属法兰的设计提供了数据基础.试验结构表明,在满足绝缘子强度的要求下,某型号的带有加强筋的金属法兰重新设计后其重量可减轻13.90％～14.41％,有效的提高了带有加强筋金属法兰的经济性.     

统计分析在支柱绝缘子振动信号识别中的应用

支柱绝缘子的振动声学检测结果评定需要与缺陷样品振动信号进行比对,缺陷样品的特征可能影响判定结果。分析了支柱绝缘子物理特性和运行经验,提出支柱绝缘子振动信号分布规律的假设,并用统计方法分析实测振动信号的分布并验证了假设。基于信号的统计分布规律制定了识别异常支柱绝缘子的方法,并通过超声和射线检测方法验证了异常绝缘子中存在的缺陷。     

应用附件系统提高复合支柱绝缘子的干闪络电压

分析了传统绝缘子在外绝缘方面存在的一些问题,提出了应用附件系统来提高传统绝缘子的外绝缘性能的解决方法,针对复合支柱绝缘子进行了干闪络的试验,试验结果表明:在不增加绝缘子长度的情况下,应用附件系统可提高其干闪络电压。     

一起220kV线路瓷绝缘子耐张串断裂故障分析

对发生于某220 kV输电线路的瓷绝缘子耐张串断裂故障进行分析。结合断裂绝缘子串的形貌特征检查、内部结构DR透视分析、铁帽质量分析、绝缘子的力学性能及绝缘性能测试等研究,明确了瓷绝缘子铁帽铸造质量差、存在严重的冷隔缺陷是造成本次瓷绝缘子耐张串断裂故障发生的主要原因。并对预防该类型故障的发生提出了相应的防范措施。     

±800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子电场分布计算及均压环配置优化

介绍了±800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子电场分布计算及均压特性研究的情况。采用有限元、边界元数值计算方法,对±800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子进行电压分布和电场分布三维有限元计算,分析了均压环的结构型式、环径、管径及安装位置对电场分布的影响,得出±800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子的均压环优化设计方案:母线侧,大均压环环径为1200～1500mm、截面直径为150～180mm、低于母线侧法兰下端面200mm,小均压环环径为600～650 mm、截面直径为60 mm、低于母线侧法兰下端面100 mm;支架侧均压环环径为1 000～1 200 mm、截面直径为120 mm、高于支架侧法兰上端面200 mm。     

安装不当导致支柱绝缘子断裂的原因分析

对2008年某220 kV变电站支柱绝缘子瓷件断裂事故的初步分析,认为主要内因是管母金具安装、金具与管母线的尺寸配合存在问题,这两个问题造成母线上的四对金具与管母线之间形成比较紧固的连结、管母线与金具之间不能自由滑动,节与节之间的伸缩节不能起到应有的作用。通过理论计算证明因热胀冷缩管母线沿轴线伸缩变形对支柱绝缘子上端产生长期弯曲作用力,特别是在风力较大时,管母线受到了风力和由风力产生的高频低幅抖振动加在支柱绝缘子上,是造成绝缘子折断的主要原因。     

一起220kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂事故的原因分析

分析表明,造成某变电站一支220 kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂的主要原因是制造质量不良,恶劣气象条件的作用和普通石英质瓷的特性则是此次断裂事故的诱因.超声探伤(爬波)检测对于发现支柱瓷绝缘子缺陷存在一定的局限性,对于怀疑存在机械性能缺陷的支柱瓷绝缘子,条件许可时,应通过机械破坏负荷试验以及孔隙性试验进行确认.     

35kV支柱瓷绝缘子机械性能研究

高压支柱瓷绝缘子是发电厂和变电站常用电气设备之一,其质量直接影响着电网安全运行。支柱瓷绝缘子主要对刀闸支柱和硬管母线起机械支撑和绝缘作用,弯曲破坏负荷和扭转破坏负荷是支柱绝缘子重要的性能指标。以35 k V支柱瓷绝缘子为样品,对绝缘子样品进行弯曲破坏验、扭转破坏试验和冻融循环试验以及瓷柱的微观结构分析。试验结果表明:支柱瓷绝缘子扭转破坏负荷和弯曲破坏负荷试验后,发生断裂的瓷柱断面位置和形状有明显的不同;冻融循环试验后支柱瓷绝缘子的扭转破坏负荷未见明显变化,而弯曲破坏负荷明显降低;通过XRD图谱发现,试品支柱绝缘子的瓷柱材料为硅质瓷; SEM测试结果发现瓷柱中有较多的分布不均的带状气孔,气孔的形状和数量不仅影响绝缘子的机械性能,还与其抗温度变化的性能有一定的相关性。     

全光纤电流传感器用复合绝缘子击穿故障分析

全光纤电流传感器与常规电流互感器按串配置可实现故障时快速切除,目前,在500 kV敞开式变电站中应用越来越广泛。而复合绝缘子以其优异的性能应用于全光纤电流传感器之中,起支撑、绝缘和保护作用。某新型全光纤电流传感器在首次投运,其支撑绝缘子即发生闪络故障,导致相应母线跳闸。事故发生后对外观检查、解体及试验分析判断为该起事故主要由于复合绝缘子法兰与绝缘子界面密封不严,导致全光纤电流传感器内部进水受潮,绝缘子内绝缘失效,最终导致复合绝缘子表面发生击穿故障。后抽检同批次产品进行绝缘试验,发现同型号产品均存在绝缘缺陷,后续根据试验发现的问题提出了改进设计方面的建议。     

±800kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子电场分布计算及均压环配置优化

介绍了±800kv直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子电场分布计算及均压特性研究的情况。采用有限元、边界元数值计算方法。对±800kv直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘予进行电压分布和电场分布三维有限元计算。分析了均压环的结构型式、环径、管径及安装位置对电场分布的影响．得出±800kv直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子的均压环优化设计方案：母线侧．大均压环环径为1200-1500mm、截面直径为150-180mm、低于母线侧法兰下端面200mm,小均压环环径为600～650mm、截面直径为60mm、低于母线侧法兰下端面100mm;支架侧均压环环径为1000-1200mm、截面直径为120mm、高于支架侧法兰上端面200mm。     

高压支柱瓷绝缘子异常发热原因分析及预防措施

针对某变电站35 kV主变闸刀支柱瓷绝缘子异常发热问题,通过分析加压模拟测温、直流泄漏电流检测、绝缘电阻测试和超声波检测试验的结果,初步认为支柱瓷绝缘子异常发热的原因是瓷绝缘子内部存在疏松或裂纹等结构缺陷。为此,对该瓷绝缘子进行了解剖检查和空隙性吸红试验,结果表明瓷绝缘子内部确实存在疏松(黄芯)、裂纹缺陷。最后,对该瓷绝缘子异常发热问题,提出了一系列预防措施以供借鉴和参考。     

高压支柱瓷绝缘子力学特性分析及断裂机理研究

高压支柱瓷绝缘子断裂故障时有发生,对电力系统的安全稳定运行造成了严重的影响。结合对高压支柱瓷绝缘子的力学特性及断裂事故统计的分析,提出了弯曲力矩作用下和结冰膨胀下的瓷绝缘子断裂模型,系统地研究了瓷绝缘子的断裂机理。基于热-结构耦合场理论,建立了支柱瓷绝缘子的有限元数值计算模型,分析了不同弯矩载荷下和胶装区域发生不同程度结冰膨胀时支柱瓷绝缘子的应力分布情况及所受的最大拉应力变化规律,计算结果有效地验证了本文提出的瓷绝缘子断裂模型。该研究成果可为瓷绝缘子的安装设计和运行维护提供有效的理论指导和技术支持。     

喷涂憎水性涂料支柱绝缘子积污特性研究

在人工积污试验系统内开展喷涂无机憎水性瓷支柱和一般瓷支柱绝缘子在风向固定和风向变化两种情况下的快速积污试验,试验结束后测试绝缘子表面污秽度,对比两种绝缘子积污量的差异。     

支柱瓷绝缘子地震受损分析及缺陷检测方法

分析了地震后支柱绝缘子的缺陷特征,对震后支柱瓷绝缘子进行现场检测,得到了地震位置与时间变化对缺陷影响的规律。结果表明:1)地震引发的故障缺陷以裂纹为主,发生在瓷套根部区域;2)支柱绝缘子缺陷数目随着与震中距离呈现下降趋势;3)瓷体中的微裂纹会随着时间的推移逐步扩大成显性裂纹。研究成果为支柱瓷绝缘子震后处理提供技术支撑。