外部受力撕裂引发的断串容易从气象信息中获得线索,因此这里只讨论脆断、朽断的分析。断串发生时,首先根据断口形态、断口位置判断断串类型为脆断还是朽断,随后根据前文所述可能的原因,选择对应试验项目进行验证。
一、 脆断
如判断为脆断,则根据前文所述,可能是密封失效+非耐酸芯棒造成断串,也可能是端部遗留制造缺陷+密封失效+非耐酸芯棒造成断串。
① 密封失效+非耐酸芯棒
端部密封失效的验证:对同批次产品进行密封性试验、对断裂绝缘子金具进行解剖并对内部锈迹成分进行检测。
其中密封性试验为将复合绝缘子施加70%额定机械负荷96h,后对端部采用渗透剂包裹20min,通过目视、解剖检查着色剂有无渗入端部、渗入深度。只要渗入深度未达到芯棒,便认为端部密封性合格。
端部的密封失效往往是个例,对同批次产品进行密封性试验不一定能发现问题,但如果端部存在密封失效,需要一段时间让应力腐蚀过程充分发生,因此端部金具内部往往发生锈蚀,因此对断裂绝缘子端部的解剖、锈迹成分检测是最为直接有效的手段。
护套材料不良导致密封失效的验证:对同批次产品进行伞套材料耐漏电起痕和电蚀损试验。
伞套材料耐漏电起痕和电蚀损试验为将复合绝缘子伞裙裁成一定厚度的平整试样,用恒定电痕化电压法进行试验,试验电压交流4.5kV,试样能承受6h且蚀损深度不超过2.5mm,则认为该试验通过。
均压环安装不当造成护套密封失效的验证:检查均压环有无装反、安装位置是否正确、对均压环配置方案进行电场验证计算。
芯棒-护套界面不良导致密封失效的验证:对同批次绝缘子开展芯棒渗透性试验、芯棒带护套水扩散试验、工频耐压带温升测试、陡波测试、剖检。
芯棒耐酸性验证:对断裂绝缘子或同批次产品进行芯棒耐酸性试验。
芯棒耐酸性试验为将绝缘子一段护套剥离使芯棒裸露,并将其打磨后用1mol/L浓度的硝酸包裹,同时施加一定拉力96h,拉力数值为芯棒面积与300MPa的乘积,如96h后芯棒未破坏、表面无显著裂纹则认为芯棒耐酸性复合要求。(也即通常说的耐酸芯棒)
上述试验的方法、判据更详细信息可见《GB/T 19519-2014 架空线路绝缘子 标称电压高于1000V交流系统用悬垂和耐张复合绝缘子 定义、试验方法及接收准则》。
② 端部遗留制造缺陷+密封失效+非耐酸芯棒
密封失效、非耐酸芯棒的验证与上文相同,端部制造缺陷可通过对同批次产品进行机械破坏负荷试验验证,但端部制造缺陷往往是个例,难以通过试验准确溯源,此时只能通过端部结构、断口位置进行辅助推测,如果端部采用楔式结构、断口位于端部金具内部,且靠近打入的楔子终端,则说明内部存在制造缺陷的可能性较大。
二、朽断
如判断为脆断,则根据前文所述,可能是密封破损引发内部长期放电造成断串,也可能是芯棒存在内部缺陷由内而外蚀穿护套导致内部长期放电造成断串。
① 密封破损+内部长期放电
端部密封失效、护套破坏的验证方法与前文3.1节一致。
如果发现芯棒上存在孔洞,则该孔洞究竟是外部原因造成从而引发护套密封失效,还是内部缺陷造成的及穿孔,将成为判断的关键。可以从孔洞内侧、外侧的成分差异入手,一般碳化成分占比更高的一侧,起始放电时间更早的可能性更大,孔洞从这一侧起始的概率更大。
② 芯棒存在内部缺陷
近年来芯棒存在内部缺陷的案例,主要由芯棒-护套界面不良引起。界面不良的验证分析:对同批次绝缘子开展芯棒渗透性试验、芯棒带护套水扩散试验、工频耐压带温升测试、陡波测试、剖检。
芯棒渗透性试验为将芯棒切成10mm长试样,切割方向与芯棒垂直,用砂纸打磨两端,置于红色或紫色的次甲基溶液中,溶液会在毛细作用下向试品上端渗透,测取溶液在芯棒内部渗透到顶的时间。
芯棒带护套水扩散试验为将芯棒切成30mm长试样,切割方向与芯棒垂直,用砂纸打磨两端,在0.1%浓度的NaCl溶液中水煮100h,随后施加12kV交流电压1min,测取泄露电流。
工频耐压带温升测试为将绝缘子施加最高运行电压30min,利用红外测取绝缘子温升情况。
陡波测试为将绝缘子水煮42h,施加陡度位于1000kV/us-1500kV/μs的冲击电压正负各25次。
剖检为用刀具或外力将护套去除,观察护套剥离后芯棒表面状态。
上述试验更详细的信息可见《GB/T 19519-2014 架空线路绝缘子 标称电压高于1000V交流系统用悬垂和耐张复合绝缘子 定义、试验方法及接收准则》。
在排除密封性问题之后,上述试验任何一项存在显著异常可判断该绝缘子很可能存在界面问题。各项试验的显著异常特征指:
芯棒渗透性试验:15min内芯棒试验段被次甲基溶液渗透。
芯棒带护套水扩散试验:芯棒泄露电流超过1mA;
工频耐压带温升测试:实验室模拟试验时,芯棒温升显著,同时随着加压时间的延长温升逐步上升;如果仅仅是轻微温升,则有可能是护套受潮,但芯棒内部没有问题。
陡波测试:芯棒发生内部击穿;
剖检:芯棒表面大面积直接裸露。
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