绝缘管型母线的常见故障。

　　1、接头部位工艺不良。环氧树脂浇注绝缘母线连接头用的绝缘套筒也为环氧树脂浸纸结构，绝缘层内也设有均压用的电容屏，绝缘套筒为固定长度，其各电屏之间的电压分布与母线完全一致，绝缘筒中间部位留有铝筒，在端子上安装弹接片，使其与铝筒可靠等电位连接，防止高压对绝缘筒放电。绝缘筒的两端粘有安装法兰，与活动安装法兰及密封圈配合使得母线连接处形成一个密封的空间，保证了母线及端子连接件不受潮气或雨水的侵袭。这种结构的连接方式缺点是绝缘筒比母线粗，影响美观。绝缘筒两端的密封要求严格。如果密封不好，时间长里面进水或大量潮气，会发生闪络，时间长，会烧毁绝缘筒。安装过程中一定要保证弹接片与铝筒可靠连接。否则运行过程中会发生高压放电，长时间会击穿绝缘筒。绝缘筒要在工厂生产，现场安装。复合材料绕包绝缘母线，接头处多数用开口铜管箍上，然后用不锈钢抱箍抱紧，外面绕包复合材料绝缘，构与母线相同。这种连接方式，安装现场直接制作，直接绕包，不需要在工厂生产。降低生产成本。但是现场绕包过程中无法保证绝缘层中没有气隙，局放还是无法保证。而且运行中母线震动，或者外在的碰撞不能保证里面的抱箍不会有活动，如果抱箍活动，肯定会产生气隙。接头部位就会有局部放电，长时间的放电，接头会烧毁。导致单相接地。严重时会给电网运行造成冲击。

　　2、绝缘工艺不良。目前绝缘管母在国家和行业层面均没有相应技术标准，绝缘管母都是各厂家自行设计生产的。有案例显示某种聚四氟乙烯绕包绝缘管母，设计时应在最外聚四氟乙烯带表面与铝箔屏蔽层之间绕包半导电层，以均匀电位提高局放起始电压，但是在故障处并没有看到半导电层。随机另取1 根管母，剖开后依然没有看到半导电层。联系厂家被告知，此型号管母仅仅在接头等场强较大部位包绕了半导电层。因缺乏半导电层，绝缘管母从金属管到铝箔接地之间的电位降低梯度会有一定的不均匀性。如果工艺到位、材质合格，绝缘足以承受这种不均匀电场造成的电位差，设备运行将不会受到影响；但是若局部绝缘绕包疏松，层间存在空腔和间隙或者受潮、绝缘有杂质等，绝缘内部电场不均匀程度就会增大；若薄弱部位分压超过耐受水平，在运行中就会产生微小的局部放电，时间过长就会破坏绝缘，在该区域形成径向局部击穿通道，最终导致故障。由故障处铝箔屏蔽层与聚四氟乙烯绝缘层间的空隙改变了绝缘中的电压分布，且该处没有包绕均匀电位的半导电层，造成在运行时空气隙产生微小的局部放电，最终破坏绝缘层，形成径向孔洞。

　　3、屏蔽工艺不良。屏蔽层最好为编织铜网，与接地接地铜辫紧密缠绕或焊接。有案例显示屏蔽铜箔用缠绕的方法，将接地铜辫压接在缠绕圈内部，然后将接地铜辫接至接地网。分析发生绝缘管母外绝缘护套烧损的技术原因，是屏蔽铜箔接地接触不良，绝缘管母通过大电流时在屏蔽铜箔上的感应电流产生悬浮电位，使屏蔽铜箔发热并放电，最终使绝缘管母外绝缘护套烧损。导致屏蔽铜箔接地接触不良的原因分析如下：检查外层绝缘护套内有水分，说明护套制作工艺不规范，有进水的空隙存在；制造厂家设计的屏蔽接地方式不合理，有可能是外绝缘护套施工时失误，使屏蔽铜箔没有压紧接地铜辫，致使造成感应电流在屏蔽铜箔产生悬浮电位；做绝缘护套时，使用的绝缘防水胶不合格，绝缘防水胶老化、硬化，使外绝缘护套端口裂开而进入水分、空气，负荷电流大时护套膨胀，使屏蔽铜箔对接地铜辫压接力减少。

1 全绝缘管型母线

　　绝缘管型母线是导体为铜或铝质金属圆管外包绝缘的载流导线，绝缘外包有接地金属屏蔽层。目前常见电压等级为6～35kV。相比传统载流设备，由于其结构特点，具有载流量大、安全、敷设方便、节省空间等突出优势。据不完全统计，仅2014年全年，在国内各类变电站专项应用的绝缘管型母线年产值已超10亿元。

　　但由于目前尚无该类设备的通用技术标准，致使绝缘管型母线在其生产、安装及运行过程中缺乏统一有效的管理，导致故障频发。此外，该类设备一般没有通用备品备件，修复周期长，据了解，某发电厂因绝缘管型母线故障导致停运长达两月之久，造成严重的经济损失和极其不良的社会影响。这一系列问题严重阻碍了绝缘管型母线进一步推广应用。

　　结合大量相关故障案例得出，绝大多数故障是由于绝缘管型母线的生产和现场安装工艺不足造成的缺陷导致，而通过常规的交接试验无法有效检测出这些缺陷，因此本文以绝缘管型母线的生产和现场安装工艺为切入点，通过对厂内生产工艺和现场安装工艺进行深入分析，找出其中可能存在的隐患，基于此制定相应的检测办法，供绝缘管型母线生产者、用户及相关研究人员参考。

2 绝缘管型母线结构

　　环氧浸渍纸绝缘是一种绝缘纸与环氧树脂的复合绝缘，导体、半导体层和绝缘纸经加温固化后，形成致密、紧实的一体化结构，绝缘管型母线结构如图2所示。其既具有绝缘纸和环氧树脂的良好绝缘和介电性能，又具有良好力学特性。已证实该种结构形式能有效保证至少在35kV电压等级及以下产品不发生内部局部放电。

　　在端部，可以很方便地将半导电带分层按一定尺寸缠绕主绝缘，形成类似套管中的电容屏结构，达到控制电场强度分布，减少电场强度集中的效果。

　　浇注式绝缘管型母线接头一般采用在导体连接部位外罩绝缘套筒的形式，称之为屏蔽筒。屏蔽筒同样是具有电容屏结构的绝缘筒装结构，内屏与导体为等电位联结，外屏为接地导体。

3 全绝缘管型母线典型故障原因分析

　　环氧树脂浇注类绝缘管型母线厂制作工艺繁多，现场安装更是取决于环境条件以及安装人员作业水平，因此稍有不慎则可能引入缺陷。下面介绍三种由于制作或安装工艺不当导致的故障案例，并分析其原因。

　　3.1 屏蔽筒安装错位造成的故障

　　某110kV变电站投运不到10天的10kV绝缘管型母线中间接头处发生击穿，引发低压侧线路大火。

　　屏蔽筒安装错位引发故障如图4所示。该绝缘管型母线接头处为软连接外套绝缘屏蔽筒的形式，其连接处均压结构由母线本体端部和屏蔽筒内的电容屏共同构成。

　　经现场勘查发现，故障母线屏蔽筒与本体段的配合因错位而产生不同程度的倾斜，这将导致：①本体及屏蔽筒之间可能形成缝隙导致密封不严，潮气甚至雨水可能直接进入屏蔽筒；②屏蔽筒的移动导致电极位置发生偏移，电场分布与设计的正常分布相比，发生畸变，这将使得部分绝缘承受超出设计值的电场作用，而在较短时间内产生缺陷并发展为故障。

　　3.2 屏蔽筒密封不良造成的故障

　　某10kV变电站绝缘管型母线在运行过程中燃烧，经分析，管型母线靠近主变压器侧的管口在下雨时会有少量雨水和湿气进入管内。而管型母线的接头处存在缝隙，当气温较高时，管型母线内的水分便形成水蒸气，通过管型母线接头处的缝隙进入均压环护套的内壁以及渗入金属屏蔽筒内，引起带电体与金属屏蔽层之间的绝缘性能下降，产生发电现象，并最终导致绝缘击穿。打开的其他接头处的金属屏蔽筒也存在类似的凝结水珠和放电痕迹。屏蔽筒内部受潮引发故障如图5所示。

　　3.3 金属屏蔽层尖端毛刺造成的故障

　　某35kV变电站绝缘管型母线本体端部击穿，严重烧毁。

　　为进一步分析故障原因，对部分绝缘管型母线段进行了现场解剖发现：室内C相击穿点近接头处铜屏蔽层接地引下线处（接地屏）存在明显因受潮导致的氧化锈蚀痕迹，用手触摸整段铜屏蔽层有明显水渍。铜屏蔽层受潮锈蚀如图7所示。

　　对室内A、B两相疑似放电痕迹处沿端头进行解剖，发现由于铜屏蔽层端部处理工艺不足导致的屏蔽层尖端毛刺缺陷如图8所示。经分析，在长期运行中，由于端部电场畸变产生局部放电，加上密封工艺不过关，潮气从接地线缝隙处进入绝缘层内部，在局部放电的作用下逐步形成放电通道直至发生贯穿性击穿，导致故障发生。

　　近年来收集到的绝缘管型母线故障案例较多，本文不再赘述，总结起来为如下几点：

　　（1）部分生产厂家对影响该类设备质量和性能的关键点缺乏充分认识，没有足够的设计能力和相应制造水平，无法保证设备的质量，且其自身和用户分别缺乏在出厂试验环节和交接试验环节验证产品可靠性的手段和依据。

　　（2）绝缘管型母线类似于电力电缆，即使其出厂时能够保障部件的质量，但现场安装后也应对其绝缘结构和部分关键性能（如密封性）进行检测，因此需要有完备的现场交接试验项目和指标来验证。