紅外測(cè)溫技術(shù)在絕緣子檢測(cè)中的應(yīng)用

沈岳文

（江陰市供電公司，江蘇 江陰 214400）

1 引言

絕緣子是線路運(yùn)行中一種非常重要的絕緣設(shè)備。無(wú)論是瓷絕緣子還是合成絕緣子在帶電運(yùn)行過(guò)程中，因長(zhǎng)期受機(jī)電負(fù)荷、雷擊、風(fēng)吹雨打、溫度變化等因素，容易發(fā)生絕緣子電氣性能降低現(xiàn)象，最終導(dǎo)致絕緣子被擊穿，從而引起線路故障。目前各供電企業(yè)基本上采用火花間隙放電叉、短路叉人工登桿塔方法檢測(cè)瓷絕緣子運(yùn)行狀況。這些方法易于檢測(cè)零值絕緣子，測(cè)試方法簡(jiǎn)單但準(zhǔn)確性較低。對(duì)于運(yùn)行中的低值絕緣子，特別是一串中存在多片低值絕緣子的情況下，很難作出正確的判斷。這些傳統(tǒng)的絕緣子檢測(cè)方法不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差、效率低等原因，而且檢測(cè)時(shí)火花放電的聲音容易被周?chē)h(huán)境聲噪掩蓋而難以準(zhǔn)確判斷，易造成誤檢或漏檢。最重要的一點(diǎn)是對(duì)于現(xiàn)在基本上大規(guī)模應(yīng)用的合成絕緣子無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。

因此，在當(dāng)前電力緊張、安全形勢(shì)嚴(yán)峻，對(duì)供電可靠率要求越來(lái)越高的情況下，應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)檢測(cè)絕緣子的運(yùn)行狀況是十分必要的。

2 紅外測(cè)溫技術(shù)特點(diǎn)

2.1 紅外測(cè)溫技術(shù)具有不接觸、不停運(yùn)、不取樣、不解體的優(yōu)點(diǎn)，已被證明是電力設(shè)備預(yù)知性故障診斷的重要手段[1]之一。由于絕緣子的紅外檢測(cè)是在運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)紅外測(cè)溫儀檢測(cè)絕緣子獲取絕緣子的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息。在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，始終不需要與絕緣子直接接觸。所以，紅外檢測(cè)可以做到不停電、不取樣、不解體，從而可以檢測(cè)到絕緣子在運(yùn)行狀態(tài)下的真實(shí)狀態(tài)信息，安全高效。而且可以做到節(jié)省工時(shí)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少絕緣子的維修費(fèi)用，大大提高電網(wǎng)供電可靠性。

2.2 紅外測(cè)溫技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離、大面積快速掃描[2]，進(jìn)而快速成像，工作效率高。當(dāng)使用紅外測(cè)溫儀檢測(cè)時(shí)，能夠以圖像的形式直觀地顯示、記錄絕緣子的運(yùn)行狀態(tài)。只要在適當(dāng)位置用紅外測(cè)溫儀掃描桿塔上的絕緣子，則可初步找出有問(wèn)題的絕緣子。另紅外測(cè)溫儀的響應(yīng)速度快、數(shù)據(jù)采集速度高，可以批量的檢測(cè)絕緣子運(yùn)行狀況。與絕緣子以往人工徒步觀測(cè)和登塔檢測(cè)方法相比，不僅大大提高了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還保障了工作人員的安全。

3 紅外檢測(cè)原理分析

對(duì)于瓷絕緣子來(lái)說(shuō)，正常的瓷絕緣子串的發(fā)熱很小，它的熱分布與其電壓分布規(guī)律相同，是不對(duì)稱的馬鞍形，即在絕緣子串的兩端部溫度偏高，串的中間逐漸減低，溫度是連續(xù)分布。相鄰絕緣子間溫差極小，不超過(guò)1℃。當(dāng)絕緣子的絕緣性能劣化后，它的絕緣電阻減小，當(dāng)絕緣電阻降為l0～300MΩ時(shí)，稱為“低值絕緣子”，當(dāng)絕緣電阻降為5MΩ以下時(shí)，稱為“零值絕緣子”。對(duì)于低值和零值絕緣子，由于它們的絕緣電阻值不同，絕緣子串的電壓分布將發(fā)生變化，毫無(wú)疑問(wèn)，其發(fā)熱規(guī)律也有相應(yīng)改變。零值絕緣子的發(fā)熱功率接近于零，其圖象特征是與相鄰良好絕緣子相比呈現(xiàn)暗色調(diào)的圖象；在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)絕緣子串中溫度分布不連續(xù)，且有暗色調(diào)(就好像缺了一塊)的圖象，則可判斷為零值絕緣子；低值絕緣子因內(nèi)部鋼帽及鋼腳之間穿透性泄漏電流增大或介損增大所致，絕緣子呈現(xiàn)以鋼帽力中心溫升偏高(亮如燈籠)的圖象（如圖1所示），相鄰片間溫差要超過(guò)1℃。

對(duì)于合成絕緣子來(lái)說(shuō)，如果合成絕緣子外部受傷、芯棒本身材質(zhì)不良或芯棒與護(hù)套界面間有氣隙，水汽、雜質(zhì)慢慢侵入形成電解質(zhì)氣泡，在電場(chǎng)激化作用下氣泡內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)會(huì)更高，氣泡擊穿產(chǎn)生局部放電，局部放電致使護(hù)套絕緣老化，產(chǎn)生裂紋，在外部水、汽、酸的綜合作用下，表面逐步炭化成導(dǎo)電態(tài)，此段護(hù)套絕緣破壞，高場(chǎng)強(qiáng)加到下一段護(hù)套上，局部放電就這樣一步一步向前發(fā)展，最終會(huì)導(dǎo)致?lián)舸┌l(fā)生。從發(fā)熱情況看，由于護(hù)套絕緣破壞，成導(dǎo)電態(tài)，電阻很低，不再發(fā)熱。而下一段護(hù)套在絕緣逐漸破壞過(guò)程中，絕緣電阻隨之下降，但泄漏電流隨之上升，I2R逐漸變大，產(chǎn)生新的局部發(fā)熱點(diǎn)（如圖2所示）。

綜合上述，無(wú)論是由電場(chǎng)引起的絕緣材料的損壞瓷絕緣子還是合成絕緣子，在其受損處都會(huì)出現(xiàn)溫度異常的現(xiàn)象。紅外測(cè)溫技術(shù)就是利用這一機(jī)理來(lái)測(cè)量受損部位溫度異常變化，并以此來(lái)確定絕緣子受損情況的一種檢測(cè)手段。存在缺陷的絕緣子無(wú)論是瓷絕緣子還是復(fù)合絕緣子與正常絕緣子的表面熱場(chǎng)分布是不同的，用紅外檢測(cè)方法即可判斷絕緣子是否發(fā)生故障。緣子鋼帽溫度為26℃。第1片絕緣子鋼帽溫度為31.1℃，比其它絕緣子溫度高5.1℃；第2片絕緣子鋼帽溫度為28℃，比其它絕緣子溫度高2℃；第4片絕緣子鋼帽溫度為28.8℃。比其它絕緣子溫度高2.8℃。

4 故障判斷方法

絕緣子在正常運(yùn)行狀態(tài)下，各部位都有相應(yīng)正常穩(wěn)定溫升或表面熱分布。其紅外熱像就是該設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下的特征紅外圖像，一旦絕緣子狀況發(fā)生變化，則發(fā)熱必然通過(guò)熱傳導(dǎo)或其它形式交換，改變絕緣子相應(yīng)表面部位的穩(wěn)定溫升或溫度分布。正常狀態(tài)下在運(yùn)行中絕緣子溫度是連續(xù)分布，相鄰絕緣子間溫差極小。在絕緣子紅外檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)同一串中絕緣子溫升不連續(xù)，相鄰絕緣子間溫升過(guò)大，就可初步判斷絕緣子運(yùn)行狀況異常。如果異常情況不是很明顯，我們可以對(duì)同桿塔絕緣子串之問(wèn)進(jìn)行比較，由于它們的工況、環(huán)境溫度及背景熱噪音相同，可進(jìn)行同相和同塔比較。具體作法就是對(duì)同一桿塔上三相絕緣子串的對(duì)應(yīng)部位溫度值進(jìn)行比較，可以比較容易地判斷出絕緣子的運(yùn)行狀況。在進(jìn)行同類比較時(shí)，要注意不能排除有三相絕緣子串同時(shí)產(chǎn)生類似故障的可能性，雖然這種情況出現(xiàn)的機(jī)率相當(dāng)?shù)汀?/p>

5 結(jié)論

綜合上述，應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)帶電檢測(cè)瓷絕緣子和復(fù)合絕緣子運(yùn)行狀況是一種可靠、高效的檢測(cè)手段，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)方法不能檢測(cè)復(fù)合絕緣子運(yùn)行狀況的問(wèn)題，排除了電網(wǎng)可能存在的安全隱患。

[1]陳衡.我國(guó)紅外測(cè)溫技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].激光與紅外，1998，28(5)：292-296.

[2]陳衡，侯善敬.電力設(shè)備故障紅外診斷[M].北京：中國(guó)電力出版社.1997.