由表9可以看出,断裂事故在投运年限分布相对均匀(投运4年断裂数量较多的问题与表10分析结果一并供厂家研究)。
2.10 按投运年度统计
按投运年度统计,其分布情况如表10所列。
表10 按投运年度统计的分布情况
年 份 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978
数量/起 2 1 1 7 8 6 8 8
年 份 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986
数量/起 13 24 4 18 34 4 12 18
年 份 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
数量/起 7 12 8 11 17 8 20 19
年 份 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 不详
数量/起 18 17 38 7 7 1 2 28
由表10可以看出,1980、1983及1997年投运的产品断裂数量较多,值得厂家总结研究。
3 原因分析
首先需要指出,思想认识上重视不够是导致高压支柱瓷绝缘子断裂直至折断引起变电站停电、危及人身安全事故频繁发生的重要原因之一。在变电站和发电厂升压站,高压支柱瓷绝缘子的结构、技术管理复杂程度、价格等,都比不上变压器、断路器、互感器、避雷器等设备,这就使制造、设计、选购、安装、运行等单位、部门容易忽视其重要性,产生麻痹思想。一些隐患的发现没有引起重视,技术上有效经验措施的总结、推广力度不大。因此,工作的深入应当首先从此入手。下面,从统计分析结果对造成高压支柱瓷绝缘子断裂的原因进行分析。
3.1 部分支柱瓷绝缘子存在质量问题
3.1.1 瓷绝缘子制造技术管理不到位
(1)瓷绝缘子制造企业的质量管理体系不健全,致使产品质量分散性大,烧成率低,存在过烧、欠烧现象。有的瓷绝缘子有旧痕,强度裕度小。
(2)个别电瓷厂的原料管理不严。库房各原料之间界面不清,导致粘连甚至混合;不同配方产品的配料工序之间界限不清,影响了部分元件配料的准确度,最终影响产品质量。
3.1.2 制造工艺存在缺陷
(1)70年代末80年代初形成的工艺,目前仍在采用,改进不大。如在瓷件胶装处曾采用滚花工艺,容易使内应力分布不均,影响了瓷件的强度。
(2)瓷件胶装处沥青缓冲层很薄甚至没有,热胀冷缩时极易产生强大的分子应力导致瓷件在胶装处附近断裂。
(3)法兰和瓷件的胶装外部未进行密封处理,在北方寒冷地区,当胶装处进水遇冷结冰膨胀后,极易产生断裂。
3.1.3 没有按规定要求进行检验
(1)检验手段及检验设备落后、陈旧,不能有效地剔除不合格产品。
(2)没有按标准进行抽样检验,检验项目不全,对外形尺寸如高度偏差、轴线垂直度、上下法兰平行度、上下安装孔角度偏移等的检验要求偏松。
3.2 隔离开关的结构设计有缺陷
3.2.1 个别型号隔离开关的结构设计不合理
元部件抗锈蚀能力差,运动部位润滑脂填充不充分,在进行操作时,机构传动卡滞、别劲,造成瓷绝缘子承受异常(过大或冲击)弯矩或扭矩。
3.2.2 没有按规定要求进行入厂检验
(1)个别开关厂对配套件把关不严。对入厂的隔离开关用支柱瓷绝缘子实行免检,造成部分不合格瓷绝缘子被混入使用。
(2)入厂检验水平不高。检验手段及检验设备普遍落后、陈旧,不能有效地剔除不合格产品。
3.3 变电站母线支柱瓷绝缘子设计强度裕度不够
设计强度裕度偏小,标准不统一。没有考虑短时暴风雨产生共振等情况,导致在恶劣气候条件下,极易造成瓷绝缘子断裂。
3.4 产品选购验收程序过于简单
电力企业选购瓷绝缘子产品时,认为产品简单,选购程序比较简化。进行产品验收时,一般只是目检有无裂纹,没有按照规定程序和标准做必要的其他试验。
3.5 安装、调试不到位
安装、调试不到位,造成受力异常。如母线安装过程中,引线(软母线)支柱瓷绝缘子安装过紧或固定点多于1个,安装硬母线时两头都紧;隔离开关安装过程中,错位别劲,则当温度变化时,由于热胀冷缩的作用,会产生长时间的机械应力,将缩短瓷绝缘子的寿命,最终导致断裂。
3.6 运行、检修存在薄弱环节
3.6.1 检修、维护不到位
由于设备失修,使母线、隔离开关出现锈蚀、卡涩、抱死等现象,当温度变化时,由于热胀冷缩的作用,产生长时间的交变机械应力,导致高压支柱瓷绝缘子疲劳断裂。
3.6.2 倒闸操作不正确
运行人员倒闸操作时由于操作不正确,产生短时间的、很大的机械负荷,导致高压支柱瓷绝缘子断裂。隔离开关瓷柱断裂数量远多于母线瓷柱,说明操作引起的断裂更应引起重视。调查表明GW6型隔离开关,断裂数量较多。
3.7 其他方面的影响
3.7.1 气温变化大
北方较南方断裂多,这与北方气温有直接关系。尤其是东北地区,气温低、温差大。当法兰与瓷件胶装处进水,遇冷结冰、膨胀后,将产生很大的分子应力,使高压支柱瓷绝缘子断裂。
3.7.2 恶劣的气候条件
外力引起高压支柱瓷绝缘子断裂计24起,主要是暴风骤雨引起共振,使高压支柱瓷绝缘子异常受力超过其破坏负荷所致。也有极个别遭雷击而断裂的情况发生。
3.7.3 其他因素
主要包括因短路产生的强大电动力、因运行年限久远而导致的瓷绝缘子老化及有关的腐蚀等。
4 有关经验与预防措施
为防止高压支柱瓷绝缘子断裂,一些制造企业和电力企业都做了大量的工作,采取了不少预防措施,也积累了许多经验,取得了一定的效果。
4.1 制造企业积极改进工艺,提高瓷绝缘子质量
多数制造厂根据用户的要求,并结合本单位的实际情况,在结构、工艺、检验及管理等方面进行了改进、加强,以提高产品质量。例如:在瓷件端部倒角,以减小机械应力,提高抗弯强度;多进行孔隙性试验(2次或多次),以检验瓷件质量;采用超声波无损探伤,剔除有缺陷瓷件(约能剔除1%);进行打击试验(端部3点或4点),剔除有缺陷瓷件(能剔除2%~3%);对法兰逐支进行磁力探伤;对瓷绝缘子逐支进行4点50%额定抗弯负荷耐受试验;在隔离开关操作柱顶端增加万向节,以减小不合理受力等。
近几年,多数电瓷厂通过技术革新,陆续研制出高强瓷产品。采用干法(等静压法)成型工艺流水线生产,增加了机械强度,减小了强度分散性,缩短了生产周期,给用户提供了更多的选择。
4.2 电力企业采取有效措施,确保瓷绝缘子安全运行
4.2.1 重视管理工作
吉林等省电力公司重视高压瓷绝缘子的运行管理工作,每年发文强调其重要性,要求有关部门分环节把关。在安装和验收环节,充分发挥监理的作用。对安装人员进行培训,考核合格后发上岗证。安装时先搞试点,然后再按试点的模式进行大范围安装。验收时,注意检查是否存在安装应力,尽可能在投运前发现问题,及时解决。1995年起,就重视对220kV产品进行普查,有计划地更换为高强瓷产品。1997年起开展了瓷绝缘子探伤工作。
4.2.2 提高设备健康水平
对隔离开关进行完善化改造,解决了导电部分过热及操动机构卡涩、别劲等问题。要求制造厂对新订货产品,或自行对运行中产品在法兰和瓷件的胶装外部涂抹防水硅橡胶,防止雨水进入胶装处,减小断裂的可能性,并取得了良好效果。在订货时,还要求制造厂在瓷件上烧明不易磨损的厂标、生产年月、与产品样本相一致的产品代号,做到有案可查。辽宁、湖北等公司在开展超声探伤、运行(带电、不带电)检测、防水胶应用、对隔离开关进行完善化改造等方面也做了大量工作,并取得了一定成效。
4.2.3 规范设备采购
选购产品采用招标方式。在标书上,除提出必须的技术要求外,还明确瓷质(普通瓷、高强瓷)、工艺(干法、湿法)等要求。在价格可比的情况下,尽量采用高强瓷代替普通瓷,或选用干法(等静压法)代替湿法(传统工艺)工艺产品,增加瓷绝缘子的强度裕度。
5 关于进一步提高瓷绝缘子质量、保证瓷绝缘子安全可靠运行的几点建议
各有关单位、部门要重视对高压支柱瓷绝缘子的全过程管理,加强研究,不断应用先进技术,采取有效措施,进一步提高瓷绝缘子质量,确保瓷绝缘子安全可靠运行。
5.1 制造企业要努力提高瓷绝缘子质量
(1)制造企业要不断改进产品结构和生产工艺,加强管理,提高主要生产工序控制水平,提高强度均衡性,减小强度分散性。
(2)要加快生产、检验等设施的技术更新、改造,加强原料、部件入厂检验,严格按照标准和标书规定进行出厂检验。检验项目可考虑增加无损探伤、打击试验等,以保证产品质量。要做好产品质量记录、归档。在瓷件产品上要烧明必要的标记、批号等。
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