Page 47 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

刘高明, 等: 气体绝缘金属封闭开关设备盆式绝缘子放电故障原因

中击穿 [ 6 ] 和闪络 [ 7 ] 的发生频率较高。

2020年, 某 220kV 扩建工程的耐压试验过程
中, 其 A 相发生放电故障, 将其解体后发现盆式绝
缘子表面有闪络迹象, 对故障绝缘子进行更换处理
后, 再次进行耐压试验时, 该绝缘子再次发生放电故
障。现场检测时, 未在壳体内部发现异物, 且在盆式
绝缘子表面未发现裂纹等缺陷, 屏蔽罩、 壳体内表面
等位置也未发现可能引起放电的尖端, 且试验前微
图2 故障盆式绝缘子渗透检测结果
水等检测结果均合格, 但对故障绝缘子进行渗透检
测时, 发现绝缘子嵌件和环氧本体间存在浇注间隙。
笔者采用宏观观察、 渗透检测、 X 射线检测等方
法分析了发生放电故障的原因, 并利用仿真软件计
算了高电压环境下不同浇注间隙对电场的影响, 以
防止该类问题再次发生。
1 理化检验

1.1 宏观观察 图3 故障盆式绝缘子 X射线检测结果
对故障盆式绝缘子进行宏观观察, 未在绝缘
子表面发现裂纹、 杂质等缺陷。闪络痕迹沿嵌件 2 综合分析
和环氧树脂本体的黏接处起始并向外延展, 呈枝
线膨胀系数是材料的物理特性之一, 产品成
丫状开叉, 终止于盆式绝缘子和壳体间密封处( 见
型后, 温度变化以及应力作用造成的变形是无法
图1 )。
改变的, 因此在设计中要考虑不同材料之间的膨
胀匹配性。 GIS设备盆式绝缘子本体材料通常为
绝缘性能较好的环氧树脂, 嵌件为导电性能较好

的金属材料。
相关文献表明 [ 8-9 ] : 环氧树脂在固化过程中会产
生较大且不均匀的残余应力, 这是由于固化反应发
生在高温状态, 固化体系中的导热性差, 温度场分布
颗
不均匀, 使得固化收缩不均匀, 此外, 随着 Al 2O 3
图1 故障盆式绝缘子宏观形貌 粒的加入, 也会带来分散不均、 粒子聚集等问题, 残
1.2 渗透检测 余应力使得盆式绝缘子和嵌件结合部位的微裂纹、
对故障绝缘子外表面进行渗透检测, 重点检测 分层等缺陷极难避免。
了嵌件和环氧树脂本体的黏接部位, 渗透时间约为 为保证环氧树脂和金属嵌件结合处的黏接力,

12min , 结果如图2所示。由图2可知: 盆式绝缘子 需尽可能减少两者间的分层, 且保持高导电率, 其中
和嵌件部位存在两处显像痕迹, 发生闪络处弧长约 心嵌件一般选取和环氧树脂膨胀系数较为接近的铝

50mm , 深度、 宽度未知, 且该显像部位为闪络起 材 [ 10 ] , 这是因为当温度变化时, 内部的残余应力较
始点。 小, 不易出现嵌件黏接面开裂的现象。
1.3 X 射线检测 对发生放电故障的盆式绝缘子本体及其嵌件进
运用数字成像技术( DR 系统) 对故障绝缘子 行了化学成分分析。由于盆式绝缘子本体材料为环
进行多角度 X 射线检测, 目的是检测其内部是否 氧树脂, 手持式光谱仪无法检测轻元素, 嵌件元素化
存在裂纹等缺陷, 结果如图 3 所示。由图 3 可知: 学成分如表1所示。
该故障绝缘子内部组织均匀, 未发现裂纹、 杂质等 由表 1 可 知, 嵌 件 的 化 学 成 分 符 合 GB / T

缺陷。 3190 — 2016 《 变形铝及铝合金化学成分》 的要求。
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