1、概述

　　電氣設(shè)備刀閘支持絕緣子是變電站運行的重要組成設(shè)備，起著支撐導(dǎo)體和絕緣的作用。防止支持絕緣子斷裂事故是歷年來我廠的重點工作，電網(wǎng)對避免發(fā)生支持絕緣子斷裂事故也提出了更高的要求，電網(wǎng)中因支持絕緣子斷裂引起的故障時有發(fā)生，影響面廣，損失大，我廠曾發(fā)生過幾起刀閘支持絕緣子斷裂事故，給安全運行構(gòu)成極大威脅，其斷裂原因主要是由于支持絕緣子老化根部機械強度減弱，刀閘支持絕緣子局部損傷后引發(fā)斷裂事故。支持絕緣子超聲波探傷技術(shù)是近幾年開發(fā)的新技術(shù)，引進此技術(shù)能及早發(fā)現(xiàn)支持絕緣子局部損傷，對防止運行中支持絕緣子突然斷裂具有重要意義，是將支持絕緣子斷裂事故隱患消除的一個切實可行的方法。

　　2、支柱絕緣子斷裂原因

　　成品刀閘支持絕緣子是采用陶瓷、金具和水泥等多種材料組合而成的，支持絕緣子主要由粘土、長石石英等鋁硅酸鹽原件混合配制，加工成一定形狀后，在高溫下燒結(jié)成的無機絕緣材料，絕緣子表面復(fù)蓋了一層玻璃質(zhì)平滑薄層釉。支持絕緣子劣化受多方面因素的影響，既與制造廠家選用的材料、配方、工藝流程有關(guān)，也與運行環(huán)境以及運行中承受的抗電負荷甚至外力的作用有關(guān)。

　　如果支持絕緣子在制作過程中配方不當，工藝流程中原料混合不均勻，焙燒火力不足等，則支持絕緣子易形成吸濕性氣孔。而結(jié)構(gòu)不合理，或者成型時失誤、受力不均等，也會使支持絕緣子內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，而導(dǎo)致支持絕緣子產(chǎn)生裂紋、氣隙，以至劣化。支持絕緣子一般是通過將粉未原料成型，燒結(jié)而成的。經(jīng)過這些工藝所制得的支持絕緣子，是由許多微晶聚集的多晶體構(gòu)成，這就不可避免的存在著晶界。晶界不僅在支持絕緣子燒結(jié)過程中起著重要作用，而且還對燒結(jié)體物理、化學(xué)性能有很大影響。支持絕緣子的微觀結(jié)構(gòu)是由微晶、晶界、晶界析出物、晶界氣孔、晶粒內(nèi)析出物、晶粒內(nèi)氣孔等構(gòu)成的。構(gòu)成支持絕緣子主成分的微晶尺寸，一般由1微米至幾十微米，結(jié)晶軸方是任意的，微晶直徑與原料顆粒直徑、雜質(zhì)、燒結(jié)條件有關(guān)。陶瓷晶界有位錯、空孔等晶格缺陷和晶格畸變存在。因而雜質(zhì)容易集中，形成晶界偏析層、層狀析出物等。一般將在晶界由偏析的雜質(zhì)離子所形成的層稱為晶界偏析層，晶界偏析層厚度由20埃至1微米。

　　制作支持絕緣子，一般用水泥作為膠合劑。水泥本身吸收水分和CO2后，體積會變大，水泥吸收水分后，也會反復(fù)凍結(jié)和融解，促使支持絕緣子劣化。而水泥干燥、凝結(jié)，不但會形成吸濕性氣孔，而且會產(chǎn)生很多的裂縫。

　　瓷、水泥、金具緊密粘結(jié)在一起，組成支持絕緣子。而三種材料的線性膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)都是不同的。當環(huán)境溫度發(fā)生驟變時，支持絕緣子將面臨著很大的考驗。例如，夏季烈日，突然又降暴雨時，支持絕緣子的各部分來不及同時脹縮，支持絕緣子的局部位置（如頭部）將承受很大的機械應(yīng)力，甚至使瓷件開裂。此時，如果支持絕緣子的體積較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，則開裂的可能性和嚴重性愈大。長期的運行經(jīng)驗表明，質(zhì)量不好的支持絕緣子，在夏季，特別是烈日曝曬后又突降大雨的天氣下，支持絕緣子的劣化率往往比冬季高數(shù)倍。同樣，直接受日照，且受到淋雨的多層針式支持絕緣子的上層瓷裙和頭部以及支持絕緣子絕緣子的膠裝部位都是劣化率較高的部位。造成支持絕緣子損壞、斷裂的因素很多，主要有：

　　產(chǎn)品的質(zhì)量不高，缺陷產(chǎn)品出廠。有些甚至是劣制或以舊充新的產(chǎn)品，根本得不到不質(zhì)量保障。具體表現(xiàn)為，裂紋、夾渣、夾層、氣孔等，在里面應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂紋并擴展具有較大隱蔽性。

　　包裝、運輸及安裝造成損壞。

　　支柱絕緣子在惡劣環(huán)境下運行，電瓷、水泥和鑄鐵法蘭三者之間的膨脹系數(shù)有差異，另有溫差的原因，致使開裂。

　　操作應(yīng)力和安裝應(yīng)力過大，操作次數(shù)頻繁，引起支持絕緣子的斷裂。

　　3、我廠引進支持絕緣子探傷技術(shù)的背景

　　通過與產(chǎn)品生產(chǎn)廠家了解，我廠現(xiàn)役刀閘支持支持絕緣子為1990年以前生產(chǎn)，當時廠家的燒成設(shè)備為燃煤倒焰窯，該窯燒制工藝較落后，且受煤質(zhì)、氣候等因素影響，窯內(nèi)溫差較大（溫差20—40℃），因此造成產(chǎn)品強度分散性較大，所以該支持絕緣子存在先天性缺陷。另外由于長期負載運行，會造成累計疲勞損傷、致使強度降低，安全裕度不夠，最終造成支持絕緣子斷裂事故。

　　我廠220KV變電站刀閘支持支持絕緣子，更換投運已20多年，近年來變電站發(fā)生幾起支持絕緣子斷裂故障，統(tǒng)計如下：（1）1986年7月26日，2213—5刀閘在倒母線合刀閘時，發(fā)生C相下節(jié)的支持絕緣子與下法蘭連接處斷裂事故。（2）1987年3月7日，2218—6刀閘在檢修清掃時，發(fā)現(xiàn)C相支持絕緣子與法蘭連接處有裂紋，造成支持絕緣子折斷。（3）1991年12月7日，2200乙—4刀閘A相支持絕緣子，在操作時發(fā)生由根部斷裂，由于變電站是雙層結(jié)構(gòu)，斷裂的刀閘支持絕緣子將下部的2200乙開關(guān)瓷套管砸壞，造成事故。（4）1993年4月2日，2213—6刀閘C相刀閘支持絕緣子由下節(jié)根部折斷。（5）1994年12月20日，2222—6刀閘在倒閘操作時，B相母線側(cè)刀閘支持絕緣子由下節(jié)根部折斷。（6）1999年12月15日，2204—5刀閘B相—4母線側(cè)刀閘支持絕緣子在倒閘操作時，在上節(jié)下法蘭處發(fā)生斷裂。這幾起故障的發(fā)生，給安全運行構(gòu)成極大威脅，如果不是在故障處理較得力后果是相當嚴重的。

　　為對我廠支持絕緣子壽命進行摸底，做到心中有數(shù)，早在2001年和2002年間，對變電站運行十年左右的刀閘支持絕緣子2217-4A相上下節(jié)；2214-6A相上下節(jié)拆下（型號上節(jié)ZSW2-110/4，下節(jié)型號ZSW2-1060/8.5），送唐山高壓電瓷廠進行老化試驗，對其強度進行檢測，一只規(guī)定值為4KN的試品，在3.6KN彎曲破壞性負荷試驗時破壞；另一只在2.2KN支持絕緣子破壞彎曲破壞性負荷試驗時瓷品根部斷裂。得出結(jié)論：所試樣品彎曲負荷試驗100%未達到規(guī)定荷力，證實了其抗彎能力較低較難承受沖擊力矩。