复合绝缘子由于体积小、质量轻、强度高、耐污性能优良等优点，被广泛的应用于电力系统中［1］。据统计，截止目前，河北省南部电网在运复合绝缘子已超过50万支。但是由于部分复合绝缘子制造工艺不佳，端部存在密封不良缺陷，造成潮气进入绝缘子内部，引发局部放电，腐蚀芯棒，最终导致绝缘子芯棒脆断，进而引起掉线等恶性电力事故。特别是对于早期锲式结构复合绝缘子，端部密封处理较为困难，复合绝缘子脆断故障屡见不鲜［2］。随着复合绝缘子端部制造工艺的改进，压接式结构逐渐替代了锲式结构，复合绝缘子芯棒也逐渐采用无硼无碱玻璃纤维制成的耐酸芯棒。特别是随着国网相关规定的出台，入网复合绝缘子均采用压接式结构，芯棒为耐应力腐蚀芯棒。至此，国内复合绝缘子脆断故障鲜有发生。但是由于部分绝缘子厂家制造工艺不佳和偷工减料等原因，造成部分入网复合绝缘子仍存在端部密封不良、芯棒为非耐酸芯棒等问题，而现有检测手段的缺乏，无法采用相关检测手段检测挂网绝缘子的端部密封情况，其一旦发生脆断故障，将造成掉线等恶性电网事故的发生，给电网安全运行带来了巨大的威胁。以下针对一起220 kV复合绝缘子脆断事故进行了试验分析，并提出了相应的运维策略。

2004年，Lingxuan Hu和Evans根据机器人定位技术中广泛应用的序列蒙特卡罗方法，将其应用在无线传感网络，并提出了一种移动传感器定位算法，即序列蒙特卡罗定位算法 (称为MCL算法)[4]。该算法虽然能够实现移动节点的目标定位，但是算法采样次数非常多且成功率低。Baggio等人在MCL的基础上提出了蒙特卡罗盒定位MCB算法，该算法在锚箱里采样，相对于序列蒙特卡罗定位算法来说，采样范围变小了，采样成功率提高，但是当信标在锚箱内的分布密度很低时，绝大部分的采样都是无效的，成功率也会降低。后期又提出把测距信息应用到MCL算法中，但其具体测量又需要硬件的支持。

1　故障概况

2015年11月16日8时1分，某地市供电公司220 kV线路主保护跳闸，W相故障，重合闸不成功，强送电不成功。经巡视发现N58杆塔W相绝缘子端部断裂，导线掉落搭接下方通信线路，导线与通信线路搭接处有明显烧蚀痕迹。复合绝缘子为FXBW-220/120型绝缘子，运行年限为4 a，端部采用压接式结构，绝缘子故障位置位于高压端金具内部，离金具出口处约10 mm处，断口9/10平滑，与芯棒脆断现象完全相符，如图1所示，因此初步判断故障为复合绝缘子芯棒脆断故障引起的输电线路掉线故障。

“我妈去世以后，我爸爸的生活明显凄凉了很多。上次见他，衣服上的扣子都掉了几个。要是我妈活着不至于这样，很心酸。”（C2,女，36岁）

  

图1　故障绝缘子芯棒断面情况

2　解剖检查

为进一步分析故障原因，对故障绝缘子进行了解剖，如图2所示。

  

图2　故障绝缘子解剖结果

b. 采用双串“V”型结构布置，严防复合绝缘子掉串事故的发生。

3　芯棒性能分析

对该批次复合绝缘子的相关性能进行进一步分析，选取N58杆塔U、V相复合绝缘子进行机械破坏负荷和芯棒耐应力腐蚀试验。U、V相复合绝缘子与W相故障绝缘子为同厂生产的同批次绝缘子，挂网时间和运行环境均相同。

虽然Charlie与Charles汉译一般为查理和查尔斯，但Charles却可以翻译为查理或查尔斯。前者为国王专属的译名，后者则是普通人名。英国王子Charles汉译为“查尔斯王子”，如果他即国王位，英文名字不变，汉译则会改称“查理国王”。

3.1　机械破坏负荷试验

选取V相绝缘子进行机械破坏负荷试验，当绝缘子两端拉力值为100 kN左右时，可听见芯棒内部有纤维断裂声音，但芯棒通过1 min额定机械负荷耐受试验，当拉力值为135 kN，即1.125 SML时，芯棒破坏。由此可见芯棒中部分纤维质量较差，且机械破坏负荷值偏小，接近额定负荷。

通过故障绝缘子解剖以及同厂同批次绝缘子的芯棒性能试验，认定故障原因为绝缘子端部密封不良导致的复合绝缘子脆断故障，同时发现该厂该批次绝缘子存在重大质量缺陷：芯棒为非耐应力腐蚀芯棒或耐应力腐蚀不佳、伞套粘结不良（存在气隙）、护套最小厚度不达标。

芯棒破坏形式如图3所示。芯棒破坏时，伞裙护套极度扭曲，伞裙错位达1个伞间距，这是由于芯棒内纤维断裂位置和断裂时间不一致所致。芯棒部分纤维性能较差，在较低拉力下，首先发生断裂，在拉力作用下该部分纤维所在芯棒发生位移，进而导致伞裙护套材料发生径向位移。进一步验证了芯棒内部纤维质量参差不齐。

  

图3　V相复合绝缘子机械破坏形式

为防止类似事故的再次发生，提出如下防范措施和建议。

  

图4　V相复合绝缘子解剖结果

a. 对该批次的复合绝缘子进行整体更换，严防类似事故的再次发生。

3.2　芯棒应力腐蚀试验

对U相复合绝缘子进行芯棒耐应力腐蚀试验，约6.4 h，芯棒断裂，远低于标准中要求的96 h，如图5所示。试验结果表明该复合绝缘子芯棒为非耐应力腐蚀芯棒或耐应力腐蚀性能不佳。

1.成果质量状况。成果质量高低主要是从科研活动、研究内容和成果报告等方面的科学性、完整性、创新性中反映出来。通过对已完成科研成果的调查研究与统计分析，结果显示，相对较高质量的成果达78%。

  

图5　U相复合绝缘子应力腐蚀试验结果

3.3　结论

在220kV变电站的改扩建工程施工期间，作为工程的安全管理者，在施工现场以及设备存放、停留现场一定要提前设置明确的隔离标识。该种标识主要是为作业人员提供客观视觉上的安全意识及印象，继而通过该类醒目的标志有效避开危险源。例如，在供电设备运行的周边围栏上明确标示出“严禁跨越或拆除围栏”、“禁止靠近”等标识牌；在设备的运行区域提前设置红白等颜色醒目的隔离围栏，并在围栏外部放置好“高压止步”等具有危险提醒意义的警示牌。在上述基础上，还应该针对二次设备进行隔离，隔离的工具可以采用移动式围栏，将“此地有带电导线，注意安全距离”的警示牌放置在带电导线穿越区域内。

4　防范措施及建议

对图3中所示的伞裙护套扭曲区段进行解剖，如图4所示，伞裙护套与芯棒接触面光滑整齐，部分接触面上存在脏污现象，可以判定伞套与芯棒接触面存在接触不良和气隙等问题。

测量解剖后伞套材料厚度，最薄处约为1.5 mm，最厚处约为5 mm，芯棒存在严重偏心现象，最薄处小于国网复合绝缘子规程中要求的3.5 mm。复合绝缘子外护套用绝缘材料-硅橡胶，本身存在一定的透水和透气性，当其厚度较薄时，会导致水分透过伞套进入到芯棒与伞套接触面上，该厂绝缘子伞套护芯棒接触面本身存在气隙，水分进入到气隙后，可能会导致气隙处出现局部放电，腐蚀芯棒和护套材料，引发芯棒脆断或护套碳化。

芯棒断裂面处金具上存在明显的黄色锈蚀痕迹，高压端压抽头内部有明显锈蚀痕迹，压抽头与金具接触面上存在潮气入侵痕迹，高压端金具处存在密封不良缺陷。因此判定故障原因为复合绝缘子高压端密封不良，导致潮气或酸性物质侵入绝缘子内部，引起的芯棒脆断故障。

d. 严把质量关。加强复合绝缘子的入网检测，严防存在严重质量问题的复合绝缘子入网。

c. 对该厂其它批次的绝缘子进行抽检，重点考察其芯棒性能和界面性能，如发现问题，应尽快对该批次挂网复合绝缘子进行整体更换。

e. 为防止类似故障的再次发生，对所有挂网复合绝缘子进行抽检，对存在严重质量问题的复合绝缘子进行更换。

f. 开展复合绝缘子界面密封不良检测手段的相关研究，减少抽检试验中的盲点。

参考文献：

随着“创新驱动发展”、“中国制造2025”、“互联网+”等国家重大战略的实施，以新技术、新业态以及新产业为特点的新经济蓬勃发展。新经济发展需要创新创业能力和跨界整合能力的工程人才[1-2]。因此，高等工程教育迫切需要建立跨学科工程教育培养模式,实现不同专业课程内容的交叉融合，满足新经济对复合型的工科人才的需求[3-4]。

［1］ 卢　明，马晓久，阎　东，等.复合绝缘子芯棒脆断原因分析[J].电瓷避雷器，2007（4）：14.

［2］ 刘　洋，刘贞瑶，周志成，等.500 kV进口复合绝缘子芯棒脆断原因分析及对策[J].江苏电机工程，2011，30（2）：25-27.