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绝缘接头相关问题的探讨及解决方案

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通用机械制造GM Manufacture

www.tyjx2002.com 2019年 第1-2期通用机械76

外的异常和故障，当确认不是这些外因之后，再开始拆

解检查疏水阀，且应采用一定的修理顺序，疏水阀故障

一般性检查作业程序。

四、结语

针对疏水阀三种“故障”发生的成因分析，在设

计、选型、安装、保养维修以及故障发生时的故障检查

与排除等方面给出全面解决方案的思路，为实现疏水阀

产品设计、制造和安装、使用、维护以及故障排查等方

面水平提高，推荐了若干有效的解决方案，为我国疏水

阀生产的技术进步和疏水阀使用企业的科学使用有借鉴

作用。参考文献[1]全国阀门标准化技术委员会．蒸汽疏水阀 技术条

件：GB/T 22654—2008 [S]．北京：中国标准出版

社，2009．[2]全国钢标准化技术委员会．不锈钢棒：GB/T

1220[S]．北京：中国标准出版社，2007．

[3]中井多喜雄．疏水阀[M]．李坤英译．北京：机械工

业出版社，1989．[4]蒋兴可．疏水阀[M]．北京：纺织工业出版社，

1986．

（收稿日期：2018/10/13）绝缘接头相关问题的探讨及解决方案

西安泵阀总厂有限公司 （陕西 710025） 邵宏智 杨永良 赵龙龙 程 佳

【摘 要】主要从以往出现的绝缘接头泄漏事件

入手，结合SY0516－2016中的相关要求，重点探讨了

绝缘接头在使用管线中可能出现的安全问题，对绝缘接

头的生产制造及试验提出新的、更高的要求，为后期建

设安全、可靠的管网项目提供技术保证。

【关键词】绝缘接头 密封性 强度 刚性 荷载

一、前言

绝缘接头是在绝缘法兰改进的基础上开发的管道

元件，其主要应用于输油输气管线，在长输管线中起着

密封、防止发生电化学腐蚀、对管线起着很重要的保护

作用，就其结构来看，主要由短节、钢件法兰、钢件

固定环、密封件、绝缘板、绝缘套和填充绝缘材料等组成，使之形成一个完整的密闭系统。从密封件的类型来

看，主要有：O形圈密封、U形圈密封及“O形+U形”

复合密封这三种密封结构形式，虽然密封结构不同，但

都有相同的密封原理。其密封原理为：密封环在承受外

界施加的预紧力的作用下，将产生弹性变形，达到所需

的密封力，保证管道内介质不外漏。

绝缘接头是通过焊接与管道进行连接的，大多使

用在埋地的工况中。随着地质情况、环境温度和管线

应力等各方面的外力和因素的影响，使得绝缘接头承

受的荷载十分复杂，各种突变因素很多，所以很有必

要研究绝缘接头的安全性问题，进一步探索研究提高

绝缘接头整体性能的可行性方案，为管网建设提供安

全保证。通用机械制造GM Manufacture

2019年 第1-2期 www.tyjx2002.com77通用机械二、绝缘接头泄漏事件

2009年，涩宁兰输气管道的9个绝缘接头出现不同

程度的泄漏，如图1所示，泄漏点出现在钢件固定环与

绝缘套的间隙位置，究其原因，可能是绝缘接头在经过

长时间的运行后，其密封件出现老化现象；绝缘接头的

刚性不好，在承受外界荷载后，发生变形，导致介质泄

漏。

图1 涩宁兰输气管道泄漏绝缘接头2013年投产的中贵线、中缅线先后出现了多处渗

漏的绝缘接头，泄漏位置如图2所示，不难看出泄漏部

位仍在固定环与绝缘套的间隙位置。

图2 中贵线、中缅线泄漏绝缘接头

三、安全性问题的提出

绝缘接头大多使用在埋地、输气管道，若其出现

泄漏，相关部门会紧急组织人员进行堵漏或用氮气将管

线内的气体进行置换，进而将事故绝缘接头切除下来，

再加工焊接坡口，重新焊接合格的绝缘接头，投资的人

力、物力及资金很大，给国家造成很大的损失，甚至危

及到人身安全。

1.强度、刚度问题

与工业阀门不同，绝缘接头大多使用在埋地输油

输气管道，会受到地质环境和管线应力的影响，其所受

到外界荷载是复杂多变的，所以在设计计算时，要慎重考虑绝缘接头的强度及刚度问题，即既要满足强度要

求，又要满足刚度边界条件。

查阅我国压力容器通用标准《GB150.3－2011压力

容器 第3部分：设计》，可以将绝缘接头设计计算简化

为整体法兰模型和卡箍模型。比如，用整体法兰计算模

型来讲，在满足轴向应力σH≤1.5[σ] t f ，径向应力

σR≤[σ] t f ，切向应力σT≤[σ] t f ，但同时还需满足刚

性指数J≤1，所以在计算中，必须考虑同时考虑强度和

刚性的问题。

（1）解决方案一：建立分析模型 借助于ANSYS

有限元分析软件，模拟绝缘接头在承受内压和外界荷载

的复杂受力状况下，然后建立单元进行分析，有限元计

算模型示意、网格划分分别如图3、图4所示。

图3 有限元计算模型示意

图4 网格划分分析时，不仅仅要分析钢件零部件，还应分析非

金属件（绝缘件）在复杂受力状况下的应力分布，这样

大大降低了设计风险，因为绝缘接头中的绝缘件属于脆

性非金属材料，当绝缘接头在承受复杂荷载的情况下，

极有可能发生碎裂，引起严重的质量事故。

（2）解决方案二：产品试验验证法 按SY/T0516

的规定，对同种规格产品抽检5%但不少于1个，进行1.5倍设计压力的水压+

弯矩试验。此试验在专用加载试漏气点

渗漏点通用机械制造GM Manufacture

www.tyjx2002.com 2019年 第1-2期通用机械78验机上进行，在产品承受液体内压的情况下，对绝缘中

部加载集中载荷至所需的数值，检验绝缘接头的密封性

和刚性。

为了更加准确地反映绝缘接头在承受内压及外部

加载复合载荷下真实的应力情况，可采用电测应力法进

行测定，在电测过程中需要采用应变片及相应的应变测

试系统。应变测量主要利用金属电阻应变片的电阻应

变效应对受力原件进行应变的测量。其原理是：贴附在

基体材料上的应变片当基体受力产生应力变形时，集

成在应变片上的金属导体也一起产生变形，导致应变片

的阻值产生相应的改变，从而使加在电阻上的电压发生

变化。但一般这种阻值变化不是太大，要通过应变电桥

将其放大，再通过处理器处理将应变结果显示出来，完

成应变测量。试验过程中推荐优先选用三轴45°应变花

（见图5），它能够实现多向测量，即同时测量轴线、

径向、45°三个方向的测量，所以测试结果更加准确；

此外，三轴45°应变花是由三个单向应变片集成而成，

这样粘贴方便，检测简捷。

图5 三轴45°应变花可以在绝缘接头上选取几关键危险截面，以这些

危险截面来布置应变花完成应变测试，采用应变测试系

统来完成此试验，获取应变值，再由所测试到的应变

值，通过数据计算及处理，得到最终主应力及主偏角，

绝缘接头电测应力测试如图6所示。

2.密封问题

绝缘接头内部有密封环，密封环在承受外界施加

的预紧力的作用下，将产生弹性变形，达到所需的密封

力，保证管道内介质不外漏，这也就是绝缘接头的密封

原理。所以密封件应在介质中应有足够的化学稳定性和

耐蚀性，同时具有一定的强度和回弹性。若绝缘接头发

生泄漏，会给国家造成巨大的损失，甚至会发生人员伤亡事故，所以绝缘接头的密封性能是至关重要的。

（1）解决方案一 严格控制密封材料、密封元件

质量 密封环一般是氟橡胶制品，经过模压然后经过硫

化处理而成。而氟橡胶在硫化处理过程中会出现气包、

开裂等缺陷，若缺陷出现在内部，肉眼无法识别，只能

借助于可成像的探伤仪进行检测。所以，就要控制硫化

温度、时间等关键因素。

（2）解决方案二 控制装配预紧力 根据前面所

述的绝缘接头密封原理 “密封环在承受外界施加的预

紧力的作用下，将产生弹性变形，达到所需的密封力，

保证管道内介质不外漏”，可以看出：安装过程中提供

的预紧力对绝缘接头的密封性有这重要的影响。若预紧

力过小，会达不到所需的密封力；若预紧力过大，一方

面，持续过大的预紧力会使密封件丧失部分的弹性，在

管线长安装使用一段时间后可能会产生泄漏。

3.电绝缘性问题

电绝缘性属于绝缘接头重要的性能指标，电绝缘

性包括绝缘电阻测试（见图7）、电绝缘强度测试（见

图8）、浸入电解液后的绝缘电阻测试等项目。

解决方案：试验测试法。产品完成密封试验后，

应采用检测设备，对绝缘接头完成绝缘电阻测试，且

应逐台测试。测试合格后，在绝缘接头两端加频率为50Hz的正弦波交流电，在所规定的时间内，不应出现

表面电弧和绝缘损坏。 对于用在输油管线的绝缘接头，在出厂前按同规

格的5%，且不少于1台，需进行浸入电解液后的绝缘电

阻测试，且之后还应进行电绝缘强度合格性的验证。

4.寿命问题

绝缘接头用于管线的阴极保护，延长管线的使用

寿命，所以，绝缘接头的使用寿命应该长于输油输气管图6 绝缘接头电测应力测试通用机械制造GM Manufacture

2019年 第1-2期 www.tyjx2002.com79通用机械线。要延长绝缘接头的使用寿命，应从制造过程控制、

试验检验和产品在管线上的安装等各个方面进行规范和

要求。

（1）解决方案一 制造过程质量控制 绝缘接头

在制造单位，应从原材料的检验及试验、焊接试验及焊

接工艺评定、零件的机械加工、焊接、焊缝无损检测、

焊后热处理、产品的组装和整机性能试验及检验等各个

环节进行有效的控制，规范产品制造过程，提高制造水

平。

（2）解决方案二 管线安装控制 绝缘接头不应

安装在常年积水或管线走向低洼处，更不能安装在弯头

管线的附近；安装位置应便于检验和维修；绝缘接头

与管线之间应有不小于6倍的公称直径且最小为3m的距

离，安全起见，还应进行应力计算；绝缘接头与管线进

行焊接时，应有相应的焊接工艺评定的验证、焊接工艺

规程的指导，焊接工艺参数符合要求，焊接前，应与管道对齐，不应进行强力组对，保证焊接处能自由伸缩；

焊接过程中应控制温度不超过120℃，需要时，采用降

温措施，其目的是保护绝缘接头内件不被烧坏，延长产

品的使用寿命。

四、结语

阐述了绝缘接头在制造、出厂试验、安装和使用

中常出现的问题，也提供了一些解决方案及建议，在以

下情况下，绝缘接头需进行内压+承载力的载荷试验：1）对产品结构进行改进或改进算法时，需验证产

品的强度及刚性。2）更换低强度等级的材料时，需试验验证。

3）使用于重要管线项目产品，需按比例要求甚至

全部规格数量，进行复合载荷的承载试验。4）用户明确提出需进行抽检试验的。

参考文献[1]国家能源局.绝缘接头与绝缘法兰技术规范：SY/

T0516－2016 [S].北京：中国标准出版社，2016.

[2]陈瑞成.天然气管道绝缘接头的在线堵漏技术[J].甘肃

科技，2016，32（4）.[3]程鹏，张楠，董贵菡.绝缘接头有限元受力分析[J].管

道技术与设备，2017（5）.[4]杨政，刘迎来.整体型绝缘接头绝缘环应力分析[J].应

力力学学报，2016，33（1）.[5]邵宏智.大口径管线用绝缘接头制造[J].金属加工，

2017（8）.

（收稿日期：2018/09/13）图7 绝缘电阻测试

图8 电绝缘强度测试

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线路接头处置方案

线路接头处置方案

线路接头处置方案

背景

在电力系统中，用于连接或配线的绝缘子、导线、电缆和设备之间的连接点称为线路接头，这些接头由于长期的运行和使用，难免会发生故障，需要进行检修和更换。针对线路接头的故障，制定和实施科学、有效的处置方案，是保障电力系统安全、稳定运行的重要措施之一。

处置流程

线路接头的故障处理需要经过一系列的步骤和措施，下面是具体的处置流程：

1. 确定故障类型

当出现线路接头故障时，首先要对故障进行分类和识别，常见的故障类型如下：

• 线路接头松动或脱落

• 线路接头表面受损或老化

• 线路接头绝缘性能下降

• 线路接头内部断路或短路

2. 停电或优化运行方式

根据故障的情况和具体线路的负荷等情况，可以选择停电或优化运行方式，保证接下来的检修和更换工作能够顺利进行。

3. 拆卸工作

对于故障的线路接头进行拆卸，需要注意以下几点：

• 保证现场安全，避免发生人员伤害或损失。

• 根据线路接头拆卸规范，选择合适的工具进行操作，并逐层拆卸。

• 在拆下线路接头前，仔细检查并记录连接的位置、方向、编号，方便后续的更换工作。

4. 更换工作

在拆卸完成后，需要替换故障的线路接头，具体的更换工作如下：

• 根据现场实际情况，选择合适的线路接头和材料，并进行安装和接线。

• 更换后需要对线路接头进行测试和质量检查，确保其正常运行和接线正确。 • 根据更换完成的情况，及时整理并更新相关线路接头的记录和档案资料。

5. 恢复运行

更换工作完成后，需要对线路进行相应的测试和调整，保证其可以正常恢复运行。

结论

线路接头处置方案需要按照流程进行，遵循相应的规范和标准，保证现场的安全和操作的正确性。此外，还需要注意对线路接头进行保养和预防性维护，减少故障的发生率，确保电力系统的安全、稳定运行。

电力电子设备中的绝缘问题如何处理？

电力电子设备中的绝缘问题如何处理？

电力电子设备中的绝缘问题如何处理？

在当今的电气领域，电力电子设备扮演着至关重要的角色。从工业生产中的变频器、电源装置，到新能源领域的光伏逆变器、电动汽车充电桩，电力电子设备的广泛应用极大地提高了能源利用效率和系统性能。然而，伴随着其高效能运行的同时，绝缘问题也成为了一个不容忽视的挑战。一旦绝缘出现故障，不仅可能导致设备损坏，甚至还可能引发安全事故，造成严重的人员伤亡和财产损失。因此，深入研究并妥善处理电力电子设备中的绝缘问题具有极其重要的现实意义。

电力电子设备中的绝缘材料通常需要在高温、高电压、高湿度等恶劣环境下长期稳定工作。在这样的条件下，绝缘材料容易发生老化、劣化，从而降低其绝缘性能。例如，高温会使绝缘材料的分子结构发生变化，导致其机械强度和电气性能下降；高湿度环境则可能使绝缘材料吸湿，从而增加其导电性，降低绝缘电阻。此外，电场的不均匀分布、过电压冲击等因素也会对绝缘材料造成损害。

要有效地处理电力电子设备中的绝缘问题，首先需要从绝缘材料的选择入手。优质的绝缘材料应具备良好的电气绝缘性能、耐热性能、耐湿性以及机械强度。常见的绝缘材料包括有机绝缘材料（如聚酯薄膜、环氧树脂等）和无机绝缘材料（如云母、陶瓷等）。在实际应用中，应根据设备的工作条件和要求，合理选择绝缘材料。例如，对于工作温度较高的设备，应选择耐热性能好的绝缘材料，如云母或陶瓷；对于对机械强度要求较高的设备，则可以选择环氧树脂等具有较高机械强度的绝缘材料。

除了选择合适的绝缘材料，绝缘结构的设计也至关重要。合理的绝缘结构可以有效地降低电场强度的集中，提高绝缘的可靠性。在设计绝缘结构时，需要考虑电场分布的均匀性、绝缘层的厚度和层数、爬电距离和电气间隙等因素。例如，通过采用屏蔽电极、均压环等措施，可以改善电场分布的均匀性，减少局部放电的发生；合理设计绝缘层的厚度和层数，可以在保证绝缘性能的前提下，降低成本和减小设备的体积。

在电力电子设备的制造过程中，严格的工艺控制也是确保绝缘性能的关键。制造过程中的任何缺陷，如气泡、杂质、裂缝等，都可能成为绝缘的薄弱环节，引发绝缘故障。因此，在生产过程中，需要对原材料进行严格的检验，确保其质量符合要求；同时，要采用先进的制造工艺和设备，保证制造过程的精度和稳定性。例如，在绝缘层的绕制过程中，应控制绕制张力和速度，避免出现绝缘层松弛或拉伸过度的情况；在环氧树脂的浇注过程中，要控制浇注温度和压力，确保浇注质量。

绝缘接头安装要求

绝缘接头安装要求

1 / 2 绝缘接头安装要求

绝缘接头是一种用于连接两根输电或配电导线的电气绝缘件，可以在输电和配电系统中起到重要的作用。在安装绝缘接头时，需要遵循一些特定的要求和步骤，以确保其安全、可靠和高效。以下是绝缘接头安装的要求：

环境要求：绝缘接头的安装应在干燥、无尘、无腐蚀性气体的环境中进行。环境温度应在0℃至40℃之间，相对湿度应小于80%。

材料要求：安装绝缘接头的材料必须符合相关标准，包括电气性能、机械性能和耐环境性能等。同时，材料应干燥、无尘、无腐蚀，以确保安装后的绝缘接头性能稳定。

工具要求：安装绝缘接头需要用到一些特定的工具，包括绝缘剥线钳、螺丝刀、绝缘胶带等。这些工具应干燥、无尘、无腐蚀，以确保安装过程的顺利进行。

连接要求：在连接两根输电或配电导线时，应确保导线的芯线对准，避免错位和损伤。连接螺栓应紧固，以保持导线连接的稳定性和气密性。操作时应避免接触到带电部分，以防止触电事故。

测试要求：在安装完成后，应对绝缘接头进行测试，以确保其电气性能和机械性能符合要求。测试项目包括绝缘电阻测试、耐压试验等。

综上所述，绝缘接头的安装要求包括环境要求、材料要求、工具2 / 2 要求、连接要求、安全要求和测试要求。在安装过程中，应严格遵守这些要求，以确保绝缘接头的安全、可靠、高效。

绝缘接头短路的处理办法

绝缘接头短路的处理办法

绝缘接头短路的处理办法

对于非阴极保护侧，一部分阴极保护电流可能会经过站内接地设施进入管道，再从接地电池处的锌棒流出，进入保护侧的锌棒进入被保护管道。此时，锌棒泄漏的电流受两支锌棒之间电压差的控制，泄漏电流不会很大。在绝缘接头和接地电池良好的情况F，站内设施电位应该为自然电位，即便锌接地电池漏掉一部分电流，站内设施电位可能会有所下降，但不会低于-0 90V CSE。在绝缘接头处，电位有呵能接近-1. 15V CSF,。如果站内设施电位低于0 90V CSE，就要考虑锌接地电池是否短路，或绝缘接头是否不良。同时要分析有没有通过其他路径短路的可能。

绝缘接头短路，可能会造成电源输出加大，如果参比电极靠近绝缘接头，为使该参比电极达到要求的电位，恒屯位仪输出会增大很多，有可能使该阴极保护站的保护距离加大。如果绝缘接头漏电严重，在有阴极保护站的情况下，断电电位有可能比通电电位更负原因是接地设施漏电，造成参比电极附近的地电场变负。突然断电时，地电场电位恢复到正常状态，即正向偏移，带动参比电极处电位上升，造成参比电极与管道电位差增大。锌接地电池是否会造成阴极保护电流大量流失接地电池两支锌棒之间的电阻很小，一般在0 2-0. 5之间。如果电流进入站内接地设施，沿管道来到接地电池，并通过非保护侧的锌棒进入保护侧锌棒，此时，测量站内设施电位，应该偏离自然电位向负偏移；但此时绝缘接头娃非保护侧电位应该不会比-l_ 15V CSE更负。阴极保护电流不会通过非保护侧锌棒进入管道，因为电流进入后，没有连接构成同路，电流无法排出。对于阴极保护侧，即便没有施加阴极保护电流，所测量到的电位也在-1. 15 V CSE附近，参比电极的电位主要受到锌接地电池的影响，电流从锌棒流出，保护管道。