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摘要：管母支柱绝缘子往往需要面对极为复杂的运行环境，因此经常会由于各种因素而出现断裂等运行故障。及时排查并了解设备故障原由，对于确保电力系统安全可靠运行等多个方面具有重要意义。本文就多起管母支柱绝缘子故障进行分析，从而探讨管母支柱绝缘子断裂的主要原因，并提出相关解决措施。
关键词：绝缘子;断裂;管型母线
引言
瓷支柱绝缘子是变电站的重要设备之一，在隔离开关、软导线以及管型母线等的机械支撑与电气绝缘等方面起着非常关键的作用。运行期间瓷支柱绝缘子可能会存在倾斜以及断裂等情况，继而会增加变电站、输电线路部分或者全部的断电情况，严重的甚至可能造成生命、财产等重大损失。故而保证瓷支柱绝缘子运行可靠性，及时发现并处理问题至关重要。
1.事故分析
某变电站M曾发生一起II母失压故障，现场查看初步判断为管型母线所使用的瓷支柱绝缘子断裂所致，C相管母发生倾斜并和龙门架接触，致使II母差动保护动作跳开全部的进出线开关，如下左图所示。此外，又有一变电站N其220kV的I母线路A相东侧瓷支柱绝缘子在强烈的风力作用下发生折断，自东向西六根支柱绝缘子均全部断裂，第七根也发生一定的形变。导致I母A相跌落接地，I母差动保护及时响应动作，I段母线瞬间施压，实际情况如下右图所示。事故发生期间正是大风天气，当地风力达到十级左右，经过测算风速在27m/s。
2.事故原因分析
类似上述案例近些年发生不在少数，此次就大量相关案例阅读学习，从而将目前常见的管母支柱绝缘子断裂原因进行总结，主要分为内因以及外因两个部分。一方面是由于热胀冷缩的原理以及外界大风天气等的强作用力从而使得支柱绝缘子的下端法兰过度疲劳受力，继而导致裂缝的加速形成;另一方面则是由于水泥浇装缺陷造成初始裂缝存在。
以水泥浇装不严实而导致的裂纹为例，瓷质或多或少存在孔隙，因此机械强度并不高，可能会造成底部的法兰水泥浇装由于孔隙以及浇装脱落问题。因为水泥浇装存在较大的裂隙，密封性可想而知，雨水以及水汽相对更容易侵入内部，从而进一步加剧水泥老化以及铁件锈蚀。位于水泥中的氧化镁等具有一定的水合作用，吸水后会进一步加剧水泥胶状剂的膨胀，并进一步导致水泥腐蚀与风化开裂。铸铁法兰腐蚀体积也会进一步增加。由于水泥、瓷件以及法兰铸铁的膨胀系数存在一定的差异，从而造成收缩以及膨胀体积具有较大的差异，法兰浇合区域应力进一步增加，且不同位置所承受的应力也会不同，冬夏交替、昼夜往复，最终使得水泥浇装逐渐掉落，后由于疲劳损伤等在其表面形成大量的微裂纹情况。为了判定瓷支柱绝缘子的瓷质特性，可以使用孔隙性试验验证，基于孔隙性试验的全部试品均存在渗透情况时，则可以判定当前断裂的瓷支柱绝缘子已经发生老化情况，机械性能也大大降低。
其次，固定金具型号不匹配以及固定方式不合理致使底部的法兰受力过于集中。基于规范DL/T697-1999《硬母线固定金具》相关规定实施之前，大多数变电站固定金具均为传统的老式式样，管型母线的松紧配合几乎是用螺栓松紧来控制，缺少相关标注规范，这也使得管母的固定形式十分多样。而在DL/T697-1999《硬母线固定金具》彻底落实后，有关要求选择MGG型固定金具，该金具利用调节安装的方式，使得松固定的金具内径和母外径始终处于2毫米左右的间隙，确保每段管型母线设置一个固定的死点，从而保证母管能够可靠的固定于金具内并自由滑动。如若未充分意识到MGG型金具的安装形式，则可能导致固定金具和管母之间抱死，从而造成管母存在多点固定情况。中间松、两侧紧是目前较为常见的错误安装形式。实际如若固定金具的型号应用不合理或者安装方式等存在一定的偏差，则可能会由于热胀冷缩等情况下管母无法在固定的金具中自由的滑动，此外，伸缩节也会无法达到较好的缓冲效果。瓷支柱绝缘子根部就会沿管母方向受较大的弯曲作用力，该弯矩长期影响底部法兰，最终导致底部法兰由于过劳受力而损坏。
最后，抗弯强度不足以抵抗外力作用导致瓷支柱绝缘子断裂。依据相关规定，瓷支柱绝缘子的设计强度应满足母线短路电动力以及风速在15米/秒情况下的风力荷载。但如若存在恶劣的天气环境时，例如上述案例中，变电站的风力达到了27m/s时，则相关规定势必不满足要求，此时如若设计阶段未有充分考量管母固定形式是否正确而造成下侧法兰遭受管母方向作用力则有可能导致断裂。
3.应对策略分析
第一，提升绝缘子抗拉强度标准并对管母的固定金具型号进行合理选择。瓷支柱绝缘子抗弯强度设计过程中，应当充分考虑支柱绝缘子运行最为复杂的情况，在管母所遭受短路电动力的前提下，有效结合大风载荷以及热胀冷缩等的多方面影响，选择抗弯强度以及抗扭强度较为合适的绝缘子。在固定用金具的选择上则可以有MGG、MGGH等多种型号，从而确保管母可以在固定金具中实现灵活的自由的滑动，避免热胀冷缩等导致固定金具中管母滑动迟滞，确保伸缩节可以达到较好的缓冲效果。
第二，严格把控设备质量。为确保绝缘子性能稳定且满足要求，应当尽可能的选用质量较好的厂家产品，首先高强瓷产品，制造工艺应当以静压成型法为主，有效规避绝缘子潜在问题。此外，在产品出厂过程中应当加强验收，严格按照GB/T8287.8-2008《标称电压高于1000V系统户内和户外支柱绝缘子 第2部分：尺寸与特性》以及QGDW407-2010《高压支柱瓷绝缘子现场监测导侧》标准固定，重点关注绝缘子抗弯强度、底部法兰浇装等位置。
第三，对管母固定方式进行明确规定。尤其是新建的支柱管母变电站，相关管母的固定形式务必严格依据GB50149-2010《电气装置安装工程 母线装置施工及验收规范》的相关内容决定，确保母线在瓷支柱绝缘子上的固定位置，每一段应当确定一个，并最好处于整个或者两母线收缩节的中间点位置，从而使得管母可以在固定的金具中实现自由的滑动，伸缩节可以达到较为稳定的缓冲效果。基建验收期间，应当注重固定金具的规格型号，确保选择匹配的金具。
第四，应当加强日常运维管理工作。日常工作期间应当重视对绝缘子的排查，充分利用外观检测以及超声探伤等方式，密切关注管母与支柱绝缘子的运行工况，如若发现存在倾斜或者裂隙等情况应当立即采取措施进行处理。在气候恶劣的情况下，例如大风雨雪天气，则应当进一步加强对管母表面卡涩以及划痕情况的排查，一旦发现管母滑动存在一定的阻塞情况，应当及时进行检修处理。对于母线存在严重形变的情况，为了确保管母滑动可靠良好，应当进行必要的母线调直或更换管型母线等维护检修。
4.结束语
实际可能导致管母用瓷支柱绝缘子断裂的情况有许多，例如抗弯强度不够以及外力作用导致瓷支柱绝缘子断裂、固定金具选型不合适或者管母的固定形式存在错误、水泥浇装不严存在裂隙，瓷质存在孔隙导致机械强度不够等等，对于一系列可能导致其断裂的隐患，应当就绝缘子的设计选型、出厂产品质量检验以及现场安装和后期维护保养等多个角度进行处理，全面提升对其的保护力度，避免瓷支柱绝缘子运行故障的发生。
参考文献
[1]李欣， 刘兴文， 邓集， et al. 220kV管母支柱绝缘子断裂原因分析及對策[J]. 湖南电力， 2014（2）：33-35.
[2]李欣， 何智强， 单周平， et al. 220kV管母用瓷支柱绝缘子运行事故分析[J]. 高压电器， 2015（5）：199-204.
[3]韦晓星， 孙勇， 陈如龙， et al. 水平安装支柱瓷绝缘子断裂故障及弯曲负荷分析[J]. 电瓷避雷器， 2017（02）：168-175.
关键词：绝缘子;断裂;管型母线
引言
瓷支柱绝缘子是变电站的重要设备之一，在隔离开关、软导线以及管型母线等的机械支撑与电气绝缘等方面起着非常关键的作用。运行期间瓷支柱绝缘子可能会存在倾斜以及断裂等情况，继而会增加变电站、输电线路部分或者全部的断电情况，严重的甚至可能造成生命、财产等重大损失。故而保证瓷支柱绝缘子运行可靠性，及时发现并处理问题至关重要。
1.事故分析
某变电站M曾发生一起II母失压故障，现场查看初步判断为管型母线所使用的瓷支柱绝缘子断裂所致，C相管母发生倾斜并和龙门架接触，致使II母差动保护动作跳开全部的进出线开关，如下左图所示。此外，又有一变电站N其220kV的I母线路A相东侧瓷支柱绝缘子在强烈的风力作用下发生折断，自东向西六根支柱绝缘子均全部断裂，第七根也发生一定的形变。导致I母A相跌落接地，I母差动保护及时响应动作，I段母线瞬间施压，实际情况如下右图所示。事故发生期间正是大风天气，当地风力达到十级左右，经过测算风速在27m/s。
2.事故原因分析
类似上述案例近些年发生不在少数，此次就大量相关案例阅读学习，从而将目前常见的管母支柱绝缘子断裂原因进行总结，主要分为内因以及外因两个部分。一方面是由于热胀冷缩的原理以及外界大风天气等的强作用力从而使得支柱绝缘子的下端法兰过度疲劳受力，继而导致裂缝的加速形成;另一方面则是由于水泥浇装缺陷造成初始裂缝存在。
以水泥浇装不严实而导致的裂纹为例，瓷质或多或少存在孔隙，因此机械强度并不高，可能会造成底部的法兰水泥浇装由于孔隙以及浇装脱落问题。因为水泥浇装存在较大的裂隙，密封性可想而知，雨水以及水汽相对更容易侵入内部，从而进一步加剧水泥老化以及铁件锈蚀。位于水泥中的氧化镁等具有一定的水合作用，吸水后会进一步加剧水泥胶状剂的膨胀，并进一步导致水泥腐蚀与风化开裂。铸铁法兰腐蚀体积也会进一步增加。由于水泥、瓷件以及法兰铸铁的膨胀系数存在一定的差异，从而造成收缩以及膨胀体积具有较大的差异，法兰浇合区域应力进一步增加，且不同位置所承受的应力也会不同，冬夏交替、昼夜往复，最终使得水泥浇装逐渐掉落，后由于疲劳损伤等在其表面形成大量的微裂纹情况。为了判定瓷支柱绝缘子的瓷质特性，可以使用孔隙性试验验证，基于孔隙性试验的全部试品均存在渗透情况时，则可以判定当前断裂的瓷支柱绝缘子已经发生老化情况，机械性能也大大降低。
其次，固定金具型号不匹配以及固定方式不合理致使底部的法兰受力过于集中。基于规范DL/T697-1999《硬母线固定金具》相关规定实施之前，大多数变电站固定金具均为传统的老式式样，管型母线的松紧配合几乎是用螺栓松紧来控制，缺少相关标注规范，这也使得管母的固定形式十分多样。而在DL/T697-1999《硬母线固定金具》彻底落实后，有关要求选择MGG型固定金具，该金具利用调节安装的方式，使得松固定的金具内径和母外径始终处于2毫米左右的间隙，确保每段管型母线设置一个固定的死点，从而保证母管能够可靠的固定于金具内并自由滑动。如若未充分意识到MGG型金具的安装形式，则可能导致固定金具和管母之间抱死，从而造成管母存在多点固定情况。中间松、两侧紧是目前较为常见的错误安装形式。实际如若固定金具的型号应用不合理或者安装方式等存在一定的偏差，则可能会由于热胀冷缩等情况下管母无法在固定的金具中自由的滑动，此外，伸缩节也会无法达到较好的缓冲效果。瓷支柱绝缘子根部就会沿管母方向受较大的弯曲作用力，该弯矩长期影响底部法兰，最终导致底部法兰由于过劳受力而损坏。
最后，抗弯强度不足以抵抗外力作用导致瓷支柱绝缘子断裂。依据相关规定，瓷支柱绝缘子的设计强度应满足母线短路电动力以及风速在15米/秒情况下的风力荷载。但如若存在恶劣的天气环境时，例如上述案例中，变电站的风力达到了27m/s时，则相关规定势必不满足要求，此时如若设计阶段未有充分考量管母固定形式是否正确而造成下侧法兰遭受管母方向作用力则有可能导致断裂。
3.应对策略分析
第一，提升绝缘子抗拉强度标准并对管母的固定金具型号进行合理选择。瓷支柱绝缘子抗弯强度设计过程中，应当充分考虑支柱绝缘子运行最为复杂的情况，在管母所遭受短路电动力的前提下，有效结合大风载荷以及热胀冷缩等的多方面影响，选择抗弯强度以及抗扭强度较为合适的绝缘子。在固定用金具的选择上则可以有MGG、MGGH等多种型号，从而确保管母可以在固定金具中实现灵活的自由的滑动，避免热胀冷缩等导致固定金具中管母滑动迟滞，确保伸缩节可以达到较好的缓冲效果。
第二，严格把控设备质量。为确保绝缘子性能稳定且满足要求，应当尽可能的选用质量较好的厂家产品，首先高强瓷产品，制造工艺应当以静压成型法为主，有效规避绝缘子潜在问题。此外，在产品出厂过程中应当加强验收，严格按照GB/T8287.8-2008《标称电压高于1000V系统户内和户外支柱绝缘子 第2部分：尺寸与特性》以及QGDW407-2010《高压支柱瓷绝缘子现场监测导侧》标准固定，重点关注绝缘子抗弯强度、底部法兰浇装等位置。
第三，对管母固定方式进行明确规定。尤其是新建的支柱管母变电站，相关管母的固定形式务必严格依据GB50149-2010《电气装置安装工程 母线装置施工及验收规范》的相关内容决定，确保母线在瓷支柱绝缘子上的固定位置，每一段应当确定一个，并最好处于整个或者两母线收缩节的中间点位置，从而使得管母可以在固定的金具中实现自由的滑动，伸缩节可以达到较为稳定的缓冲效果。基建验收期间，应当注重固定金具的规格型号，确保选择匹配的金具。
第四，应当加强日常运维管理工作。日常工作期间应当重视对绝缘子的排查，充分利用外观检测以及超声探伤等方式，密切关注管母与支柱绝缘子的运行工况，如若发现存在倾斜或者裂隙等情况应当立即采取措施进行处理。在气候恶劣的情况下，例如大风雨雪天气，则应当进一步加强对管母表面卡涩以及划痕情况的排查，一旦发现管母滑动存在一定的阻塞情况，应当及时进行检修处理。对于母线存在严重形变的情况，为了确保管母滑动可靠良好，应当进行必要的母线调直或更换管型母线等维护检修。
4.结束语
实际可能导致管母用瓷支柱绝缘子断裂的情况有许多，例如抗弯强度不够以及外力作用导致瓷支柱绝缘子断裂、固定金具选型不合适或者管母的固定形式存在错误、水泥浇装不严存在裂隙，瓷质存在孔隙导致机械强度不够等等，对于一系列可能导致其断裂的隐患，应当就绝缘子的设计选型、出厂产品质量检验以及现场安装和后期维护保养等多个角度进行处理，全面提升对其的保护力度，避免瓷支柱绝缘子运行故障的发生。
参考文献
[1]李欣， 刘兴文， 邓集， et al. 220kV管母支柱绝缘子断裂原因分析及對策[J]. 湖南电力， 2014（2）：33-35.
[2]李欣， 何智强， 单周平， et al. 220kV管母用瓷支柱绝缘子运行事故分析[J]. 高压电器， 2015（5）：199-204.
[3]韦晓星， 孙勇， 陈如龙， et al. 水平安装支柱瓷绝缘子断裂故障及弯曲负荷分析[J]. 电瓷避雷器， 2017（02）：168-175.