避雷器复合支柱绝缘子断裂分析
浅谈复合绝缘子断裂原因及优化策略
浅谈复合绝缘子断裂原因及优化策略为了通过融冰全面提高输电线路的抗冰能力，2012年对500kV施贤线进行了地线融冰改造工作，将融冰段地线悬垂串更换为单联双串复合绝缘子串型，实现地线全线绝缘，使施贤线地线具备了融冰功能。
在随后的2013年和2014年冬季线路覆冰期间，施贤线多次进行了地线融冰，保证了线路的安全稳定运行。
但在2013年冰期过后的巡视中发现施黎甲线77#左相小号侧地线悬垂复合绝缘子断裂，后面又陆续发现类似情况。
截至2014年5月，在施黎、黎桂线上共发现6支地线悬垂复合绝缘子断裂。
1 断裂原因分析1.1 断裂绝缘子特征1.1.1 断裂绝缘子塔型均为直线塔，绝缘子串型为悬垂串（如图1所示），耐张串型未发现断裂情况。
1.1.2 绝缘子断裂位置均在绝缘子上端第一片伞裙靠近芯棒与端部金具连接处（如图2所示），绝缘子外观完好、清洁，表面无劣化现象。
1.1.3 双联串绝缘子均只断了其中一串，并未发生地线掉线情况，地线有不同程度的滑移。
1.1.4 所在塔位两侧高差相对较大，事故杆塔前后高差情况见表1：1.2 绝缘子检测情况施黎、黎桂双线融冰改造绝缘子均为同一批次、同一厂家，在发生断裂情况后将断裂绝缘子进行了送检试验，试验项目包括：（1）验证金属附件和伞套间界面的渗透性试验；（2）验证额定机械负荷SML及破坏试验；（3）端部金具口部芯棒切片渗透试验；（4）探索性研究地线绝缘子的弯曲强度。
试验所进行的试验项目全部合格，排除了绝缘子本身质量原因导致断裂的可能。
1.3 绝缘子串受力分析2012年地线融冰改造时线路融冰段地线绝缘子悬垂串串图如图3所示：改造后的串型为二联板L-1240下方直接与地线直流融冰复合绝缘子头部U 型槽钢帽相连，连接后二联板与该U型槽钢帽间的间隔距离较小，导致地线复合绝缘子串无法灵活的偏转，当遇到地线悬垂串前后档内出现不均匀覆冰或局部大风等特殊气象条件变化导致地线串偏移时，二联板下端挂孔外缘与复合绝缘子U型槽钢帽接触并相抵，产生很大的弯矩进而损坏地线复合绝缘子，如图4所示。
支柱瓷绝缘子及瓷套断裂典型故障和原因分析
三、故障原因分析
案例五：
XX年X月X日，220kV XX变新建XX出线间隔发生开关爆炸故障。
生产厂家：沈阳高压开关有限责任公司； 型号： GW4-220IVDW ； 出厂日期：1997年4月； 投运日期：1997年12月 出厂编号：974.017 ； 支持绝缘子生产厂家：抚顺县电瓷厂 支持绝缘子型号：FX.1996.8
三、故障原因分析
案例四：
XX年X月X日，220kV XX变新建XX出线间隔发生开关爆炸故障。
生产厂家：苏州阿海珐（AREVA）高压电气有限公司； 型号：GL314E； 出厂日期：2009年； 出厂编号：09 314 1050 01； 灭弧室瓷套制造厂：河南
爱依德公司
三、故障原因分析
案例四：
瓷套内壁多处存有深浅不一裂纹，多数裂纹为釉面微裂纹；瓷 套内壁釉面涂敷不均匀，存有点状凹坑和麻点为橘釉状，下部法兰内 部有一裂纹较大起裂处，疑为首先开裂点。
三、故障原因分析
（二）瓷质问题 3. 青边现象及分析
青边问题原因主要是由于在烧制过程中由FeO还原至Fe2O3 这一过程不充分。
抚顺电瓷厂90年代中期产品发生支柱瓷绝缘子断裂故障较多 ，该厂产品产量相对80年代末、90年代初成数倍增长，由于 产量迅速扩大，在产品原料选取、生产工艺等方面存在一定问 题。
三、故障原因分析
案例一：
➢ 同批次支柱瓷绝缘子的试验 超声波探伤检测：其它8柱支柱瓷绝缘子未发现缺陷。 机械破坏负荷试验：送检的三柱支柱瓷绝缘子断裂部位均在下 节元件下法兰附近，抚瓷生产的三支下节元件机械强度均明显偏低。 孔隙性试验：三支下节元件均不合格，其中两支严重不合格。 ➢ 故障原因 GW7-220型隔离开关支柱绝缘子胶装面未涂沥青缓冲面，瓷件 的致密度未达到标准要求。
浅谈支柱绝缘子断裂的成因及其检测方法
浅谈支柱绝缘子断裂的成因及其检测方法作者：潘春辉来源：《华东科技》2013年第05期【摘要】高压瓷支柱绝缘子是变电站常用电气设备，支柱绝缘子发生断裂往往会引发重大电力安全及人生安全事故。
本文对支柱绝缘子断裂的原因进行了分析，并介绍了已有的支柱绝缘子检测方法。
【关键词】支柱绝缘子；断裂；检测1 引言高压瓷支柱绝缘子主要是用作支撑高压隔离开关带电部件和高压母线的绝缘支柱体，是变电站常用电气设备。
近年来，支柱绝缘子断裂事故时有发生，甚至因支柱绝缘子断裂引发母线短路造成重大事故，对电网的安全生产及人生安全构成极大威胁。
2 支柱绝缘子断裂原因分析支柱绝缘子断裂的原因可以从工厂制造、招标设计选型、验收、安装调试、运行维护等设备全生命周期的各个阶段来进行分析。
2.1 制造过程中造成的缺陷2.1.1 生产管理不善（1）支柱绝缘子是由粘土、长石等铝硅酸盐等配方加工成形，再经过高温煅烧而成。
不同规格的支柱绝缘子配方和工序不同。
生产过程中如果采购把关不严导致原料不稳定，配方用量不准确，或者因管理混乱导致工序流程中不同规格的原料互相混合，都会使成品质量参差不齐。
（2）部分厂家在采购、装配环节存在漏洞。
为节约成本，在出厂检测上把关不严，缺失必要的试验环节，导致不合格产品未能剔除。
2.1.2 制造工艺的缺陷（1）国内厂家在1978到1984年间普遍采用滚花或刻槽工艺，使得法兰内的胶装处存在内应力造成的裂缝、夹层、吸虹等现象。
（2）支柱绝缘子瓷体采用还原焰焙烧，将三氧化二铁转化为氧化铁，瓷质呈灰白色。
如果还原不充分，瓷芯仍存在三氧化二铁，瓷质呈黄色，造成瓷芯与瓷面膨胀系数不一致，遇到气温急剧变化易造成折断。
（3）支柱绝缘子是由黏合物把瓷体和金具连接而成的，黏合物主要有水泥、沥青等。
在制造过程中，胶装处缓冲层厚度不符合工艺要求，会造成支柱绝缘子强度裕度不够，外应力容易使得胶装处断裂。
据统计，支柱绝缘子断裂部位绝大多数在于法兰口内3cm到第一瓷沿之间。
户外避雷器底座断裂故障分析及优化设计
经 博超 软件 计 算 ：在最 大荷 载 下 ， 导 线 对避 雷 器 的水 平拉 力为 ＝ ２ ０ ３ ． ２ ９ Ｎ。 ５ ． １ ． ２ 复核 ３ ５ ｍ ／ ｓ 大风 条件 下 导线拉 力计 算 查 看 该 厂 １号 线 路 投 产 时 引 下 线 原 始 数 据 见
５ ． １ ． １ 静 止条 件下 避 雷器 顶部 受力（ 对 引下 线进 行 受力计 算 ） 查 看 该 厂 １号线 路 投 产 时 水 平 段 原 始 数 据 见
表 １ 。
表１ １号 线 路 投产 时水 平段 导 线 原 始 数 据 表
最大放线 弧垂 导线档距 Ｌ １ ． ０ ｍ ７ ． Ｏ ０ ０ ｍ 导线型号 导线高差 ２ ￣（ Ｌ Ｇ Ｊ 一 ３ ０ ０ ／ ２ ５ ） ６ ． ０ ０ ０ ｍ
蒋 斌： 户外避雷器底座断裂故障分析及优化设计
５ 避 雷器选 型及安装方式优化设计
虽 然 更换 了材 质强 度 更 硬 的避 雷 器底 座 ， 但 是
￣Ｊ － ］ ＇ ｝ ６ ２ １ 页） ：
ｑ ａ ＝ ２Ｘ ０． ０ ７５ × ２ ×ｄ １ ×１ ０
避雷器本身为复合型材料 ， 受力强度较弱 ， 遇到同样 的恶劣 天气 ， 即使避 雷器底 座不会 断裂 ， 但 在 引线 的 拉 力 下仍 有 可 能将 避 雷器 直 接拉 断 造成 电气 事 故 。
Ｒ ＝ ９ ３ ６ ０ ． ５ ３ ８ Ｎ ， Ｒ ＝ ８ ９ ５ ０ ． ２ １ ２ Ｎ， 根据 《 避雷器设计
手册》 ６ ３ １ 页， 求各段 减 力方法 。
（ ） ｚ — Ｑ ｙ ＝ ｑ ｎ ＸＡ ， 则：
支柱瓷绝缘子断裂原因分析及检测方法
工程技术人员误认为是高压硅整流变压器及一次线
路或设备发生了短路或绝缘故障，并进行相应的排 查和检测，结果未发现故障点。随后换装可控硅并 用示波器观察可控硅的波形，发现存在自 激振荡现 象 。经分析，造成自 激振荡的主要原因是此次大修 质量不合格和高压阻尼电阻爬灰严重。在它们及高
质体电荷: 离子电荷和粒子电荷，离子电荷的定 向移动和粒子电 荷的定向移动 2 部分组成了电晕电 流。但是，由于粒子电荷的体积和质量远远大于 离子电荷，故其运动速率远小于离子电荷 ( 一般粒 子电荷的速率小于60 m/ s; 离子电荷的速率约为
瓷瓶胶装水泥由多种化学口内产生很大的应力再加上早期的绝缘子法兰内成分组成如果其中的氧化镁mg0三氧化硫没有应力沥清缓冲层或其厚度不够应力因无处释s03氧化钾k20含量超标遇水产生化学反放而压在有缺陷的绝缘子端部如夹渣夹层生烧应将导致体积膨胀
第 9 卷 (2007年 第12期 )
电力 安 全 技 术
J
检修维护
ia n x i u w e ih u
支住瓷绝缘子断裂原因分析 及检测方法
印 华， 谦， 王 王 勇， 吴高林
(重庆 电力科学试验研 究院，重庆 400015)
电力系统 中大量使用的支柱绝缘子多采用电瓷
材料， 于瓷瓶本身的材质、 由 胶装控制不良 等问题，
在 长期运行的情况下，会出现瓷瓶断裂的情况。国 家 电网公司曾经发生过多起支柱瓷瓶断裂导致检修 人员跌落死亡的事故， 严重影响了电网的安全稳定
0 0 8 0 6 0 4 0 2 0
6 8 10
a . 正常的瓷瓶
口〕 5 PEA K l
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复合绝缘子断串原因分析及防范措施
复合绝缘子断串原因分析及防范措施复合绝缘子是电力系统中应用最广泛的绝缘子，也是最重要的部件之一，主要用于对线路进行分段或隔离，电气性能良好且可靠性高。
由于复合绝缘子绝缘物体具有复杂的物理结构，它具有良好的绝缘阻抗、绝缘强度和耐久性，因此在电力系统中应用得比较广泛。
随着电力系统规模的不断扩大，线路的复杂性也在不断提高，复合绝缘子的可靠性也是值得关注的问题之一。
在实际的运行过程中，复合绝缘子会受到多种因素的影响，如环境因素、温度、湿度、尘埃、污染等，这些因素都会对复合绝缘子的性能产生消极影响，而复合绝缘子的断串是电力系统中非常重要的故障，它会造成电网的稳定性和可靠性的下降，因此分析复合绝缘子的断串原因以及采取一定的防范和控制措施是非常有必要的。
首先，要分析复合绝缘子断串的原因。
主要有以下几种：1.运行环境的影响。
复合绝缘子所处的环境是极为复杂的，而温度、湿度、腐蚀、冲击和空调冷热循环都会对绝缘子产生一定的影响，特别是温度，它会影响绝缘子的导电性和耐压性，使绝缘子断串。
2.绝缘子失效。
绝缘子可能会出现失效，由于它的结构复杂，有些细小的结构可能会断裂或者磨损，这种失效会导致绝缘子的断串。
3.缺少防腐剂或老化剂的防护作用。
如果绝缘子离地不足，没有足够的防腐剂或老化剂，可能会导致绝缘子的断串。
4.安装不当。
如果在安装的时候没有按照规定的步骤来安装，也会造成绝缘子失效，从而导致断串。
针对前述原因，必须采取有效的防范措施，以保证复合绝缘子的可靠性和寿命。
主要措施如下：1.采取良好的维护措施。
在运行期间要加强维护，及时消除绝缘子的失效因素，定期检查复合绝缘子的基础结构，保证复合绝缘子的正常运行；2.良好的安装环境。
在安装复合绝缘子时，应该保证环境温度和湿度符合要求，安装绝缘子时应注意绝缘子离地要足够高，以确保绝缘子防止腐蚀和老化；3.合理选择绝缘子材料。
选择绝缘子时要选择满足运行环境要求的材料，合理设计绝缘子支架，并给予绝缘子充分的支撑；4.做好监控工作。
复合绝缘子断串原因分析及防范措施
子内部的电流增大，温度升高。这种放电和电流的 作用，最终导致了复合绝缘子的酥朽断裂。 １．２ 断串的主要原因
尽管运行复合绝缘子呈现出多种断裂形式，但 造成断裂的原因主要包括复合绝缘子质量问题和 安装施工问题；造成芯棒断裂的复合绝缘子质量原 因主要包括端部密封失效、外护套破损、芯棒与护 套界面粘结失效等。 １．２．１ 均压环安装不正确
１．２．３ 护套损伤 早期复合绝缘子安装过程中，施工人员经验有
限，安装时踩踏绝缘子可能导致护套受损。如果外 界雨水、潮气经过护套破损处渗入芯棒－护套界面， 在高场强作用下会与环氧树脂芯棒发生化学反应， 破坏芯棒机械性能导致复合绝缘子断串事故发生。 此外，当复合绝缘子表面污秽严重时，也有可能加 速复合绝缘子护套电蚀损从而导致断串事故发生。
串原因及相应预防措施的研究较少，因此文中选取 了江苏电网近几年输电线路实际复合绝缘子断串
表１ 芯棒断裂主要类型及区别
Ｔａｂ．１ Ｍａｉｎ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ＦＲＰ ｒｏｄ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ
样品进行分析，提出了针对性的防范措施，为电网 运行部门提供应对线路复合绝缘子断串事故的具
Ｆｉｇ．２ Ｆａｃｔｕｒｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｈａｒｄｗａｒｅ
在机械负荷与酸性液体的共同作用下发生的应力 腐蚀断裂。近年来，国内绝缘子标委会大力推动复 合绝缘子采用耐酸芯棒，从而有效减少芯棒脆断事 故率。
酥朽断裂［１９］是近年来发现的第二种断裂形式， 并不是一种单纯的机械破坏。现有研究认为，在复 合绝缘子内部，芯棒由于界面粘结失效或其他原因 导致的气隙会引起放电；芯棒受潮会导致流过绝缘
事故的概率也日趋增大。据文献统计分析，复合绝 子弯曲变形，解决因金具破损而导致的绝缘子掉串
关于复合绝缘子在运行中发生断裂的原因分析2004-07
复合绝缘子在运行中发生断裂的原因分析摘要：随着复合绝缘子挂网运行的数量不断增加，在运行中发生各式各样的事故也在增加。
本文就是针对目前复合绝缘子脆断状况及事故的原因进行初浅地分析，以供大家参考！关键词：复合绝缘子、芯棒脆断、应力腐蚀、平滑断面、粗糙断面。
一：问题提出：复合绝缘子在运行中发生的断裂事故，国内外均有发生，特别是脆性断裂，国际大电网会议1997年在世界范围内统计其事故概率不到万分之一。
国内挂网运行的时间较短，据不完全统计也发生数十起，和挂网运行的近300万支复合绝缘子用量相比，事故率比国外更低！但由于它是会引起导线落地、杆塔倾倒的恶性事故。
必然引起运行部门及生产厂家有关人员的高度重视，本文想对此类事故的原因作些初浅的分析，以供大家参考，有不当之处欢迎批评指正！二；复合绝缘子断裂的现象分析；2-1；按照材料力学的概念，材料断裂可分为脆性断裂及正常受力断裂两大类，当材料发生断裂时在断裂面上及其附近没有塑性变形时，这种断裂就叫脆性断裂，反之就是正常受力断裂。
对运行中的复合绝缘子芯棒而言，脆断是指发生断裂时，其断面光滑平整且垂直于芯棒的轴线方向（受力方向）为特点的断裂，实际脆断的断面大多是由约占芯棒断面80-90%左右且垂直于芯棒轴线的平滑断面及约占10-20%大小的粗糙断面组成的，其中占芯棒断面80-90%而且垂直于芯棒轴线的平滑断面是属于脆断的状况，而约占10-20%的粗糙断面是属于超负荷的正常受力断裂状况。
所谓芯棒正常受力断裂，它是指芯棒在超负荷情况下发生断裂时，其断裂面是粗糙不平且大约与复合绝缘子的轴线成45º角，有时会出现多个粗糙台阶组成的断裂面的情况。
典型的脆断面如下图所示：典型脆断照片-01 典型脆断照片-02而正常受力断裂的照片如下所示：正常受力断裂照片-03 正常受力断裂照片-04清华大学梁曦东教授在实验室中用模拟复合绝缘子实际运行条件得出的两种复合绝缘子芯棒脆断的断面如下：它们共同的特点是断面中大部分是平滑且是垂直于芯棒轴线的。
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避雷器复合支柱绝缘子断裂分析
发表时间：2020-01-09T13:53:00.087Z 来源：《电力设备》2019年第19期作者：刘鹏主[导读] 摘要：为防止雷击过电流对电气设备造成损坏，按设计要求必须在变电站进出线侧及主变位置安装避雷器，达到保护重要设备的目的。
（贵州电网有限责任公司六盘水供电局贵州六盘水 553001）
摘要：为防止雷击过电流对电气设备造成损坏，按设计要求必须在变电站进出线侧及主变位置安装避雷器，达到保护重要设备的目的。
在避雷器下端装有雷击计数器，因此需要通过支柱绝缘子与底座连接。
目前支柱绝缘子有陶瓷结构和复合材料两种不同的组成方式，因复合材料质量轻的优势，部分厂家开始使用其制作支柱绝缘子，但由于工艺水平参差不齐，发生了几起复合支柱绝缘子发生断裂的故障，本文以一起变电站避雷器复合支柱绝缘子断裂故障为例，通过综合分析找出故障的原因，并提供整改建议。
关键词：避雷器；复合支柱绝缘子；断裂分析。
一、案例分析
下图为现场故障图片，断裂的绝缘子位于避雷器下端，为避雷器提供支持和绝缘，该绝缘子为玻璃丝环绕环氧树脂浸渍固化的圆环（圆筒）型硅橡胶复合支柱绝缘子。
图1
现场检查发现该绝缘子空心管玻璃丝缠绕角度为20度，玻璃纤维缠绕管由于要有足够的抗拉强度和抗弯强度，一般缠绕角度大于30度，见图2。
图2
玻璃纤维抗拉强度为σb，纤维截面积为s,
则玻璃纤维分解在轴向抗拉力，
玻璃纤维分解在环向抗拉力为，
环向抗拉力只能抗内压，不能抗弯，轴向抗拉力可以抗拉和抗弯。
当玻璃纤维缠绕角度大于30度时，分解在轴向抗拉力
图3
、经分析可知，玻璃丝的抗拉强度有34.2%提供给绝缘子轴向（抗弯和抗拉)，该绝缘子抗弯强度低。
二、避雷器及支柱绝缘子受力分析
避雷器及引流线的安装尺寸：总高1300h（mm）、绝缘子外径95(mm)、绝缘子内径70（mm)、线型LGJ-185/25、线长度1400（mm)、弧高20.76(mm)、线外径18.9(mm）、线单重0.7061(kg/ m)。
根据避雷器厂家说明函，依据国家标准GB10032进行避雷器参数设计，标准规定110kV避雷器承受导线最大水平拉力为490N，在小于等于490N水平拉力下能可靠运行。
为方便分析，且认为避雷器引流线给避雷器的的张力近似垂直于避雷器。
由于引流线较短，线径较小，并且T接在隔离开关引流线上，风压和温度的变化对避雷器引流线影响很小，所以未考虑风压和温度因素，只分析线重和冰重对避雷器引流线的影响。
为了解避雷器受力情况，对引流线进行简化分析。
避雷器引流线简化受力图如图3。
经过数值计算，
引流线张力相当于剪力，则避雷器支柱绝缘子圆环截面抵抗矩为。