淺談電網(wǎng)線路復(fù)合絕緣子串運(yùn)行電氣性能缺陷診斷技術(shù)

【摘要】本文通過簡述線路復(fù)合絕緣子運(yùn)行缺陷診斷技術(shù)，通過實(shí)例，診斷桿塔上復(fù)合絕緣子電氣性能缺陷情況，用紅外熱成像法，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)圖譜，確定故障類型，并在電網(wǎng)線路運(yùn)中得到應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】復(fù)合絕緣子；電氣性能缺陷；地面帶電檢測；紅外熱成像檢測

1、概述

復(fù)合絕緣子作為輸電網(wǎng)線路中的重要組件之一，起著在確保高壓導(dǎo)線與桿塔間的絕緣距離和機(jī)械支撐的作用。輸電線路中的復(fù)合絕緣子在長期的運(yùn)行中，因長期經(jīng)受機(jī)電負(fù)荷、自然外力等作用，其性能會(huì)出現(xiàn)劣化，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起線路閃絡(luò)，發(fā)生跳閘停電事故，而且發(fā)生跳閘后的重合成功率很低，極易造成大面積停電事故。因此，復(fù)合絕緣子串運(yùn)行缺陷診斷，已成為電力運(yùn)行部門極為關(guān)注的問題。

2、復(fù)合絕緣子常見電氣缺陷

2.1復(fù)合絕緣子常見電氣故障主要有：

①閃絡(luò)后的復(fù)合絕緣子其表面有明顯的膠化痕跡，材料出現(xiàn)變硬，導(dǎo)致傘群憎水性下降；②復(fù)合絕緣子的傘裙護(hù)套和芯棒粘接層出現(xiàn)漏膠，導(dǎo)致絕緣性能和機(jī)械性能下降；③端部金具碗頭螺扣出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)械性能下降等等。

2.2運(yùn)行中因外界因素引起的運(yùn)行故障主要有：

①雷擊和線路過電壓閃絡(luò)；②污穢閃絡(luò)；③鳥害閃絡(luò)；④外力導(dǎo)致機(jī)械性能下降所引起傘裙受損、芯棒被折斷等的故障。

2.3復(fù)合絕緣子的隱形缺陷

1）絕緣子的內(nèi)部缺陷導(dǎo)致脆斷、內(nèi)絕緣擊穿等惡性事故、完全采用有機(jī)材料制造的復(fù)合絕緣子在運(yùn)行中出現(xiàn)脆斷、內(nèi)絕緣擊穿等由絕緣子內(nèi)部缺陷（隱蔽性缺陷）引發(fā)的惡性事故，一定程度上構(gòu)成了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患。[1]

2）內(nèi)絕緣擊穿也是符合絕緣子的惡性故障形式之一。關(guān)于內(nèi)絕緣擊穿的機(jī)理，比較一致的看法是復(fù)合絕緣子內(nèi)部存在隱蔽性缺陷，因缺陷處的局部場強(qiáng)較大，導(dǎo)致局部放電形成碳化通道并逐步發(fā)展為貫穿性擊穿；也不排除護(hù)套或端部密封破壞，水分沿界面或芯棒處的缺陷進(jìn)入絕緣子內(nèi)部導(dǎo)致?lián)舸┑目赡?。缺乏有效的隱蔽性缺陷檢測手段。構(gòu)成電網(wǎng)安全運(yùn)行的隱患。[1]

3、國內(nèi)外檢測方法

3.1國標(biāo)規(guī)定的檢測方法：

其一是，在人工巡線中進(jìn)行外觀檢查。

其二是，依據(jù)GB/T775《絕緣子試驗(yàn)方法》進(jìn)行各性能的檢測。主要檢測項(xiàng)目有：憎水性試驗(yàn)、濕工頻耐受電壓試驗(yàn)、水煮試驗(yàn)、陡坡沖擊耐受電壓試驗(yàn)、密封性能試驗(yàn)、機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)等。檢測取樣方式，是以抽樣在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)為主。

其三是，依據(jù)DL/T664《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》內(nèi)容、檢測要求等進(jìn)行，依據(jù)給出圖譜進(jìn)行判定。此類方法對環(huán)境提交要求較嚴(yán)格，測量時(shí)需在日落2小時(shí)后，或夜間進(jìn)行，對于巡視線路工作有一定的困難。

3.2其它運(yùn)行狀態(tài)檢測方法

方法1：紫外成像法

局部放電過程中帶電粒子復(fù)合會(huì)放出紫外線，當(dāng)絕緣子表面形成導(dǎo)電性碳化通道時(shí)，局部放電加劇，當(dāng)絕緣子表面形成碳化通道時(shí)，其使用壽命會(huì)大大降低，進(jìn)行狀態(tài)評估。該方法的不足之處是要求在夜間、正溫度環(huán)境下操作，但檢測結(jié)果容易受到觀察角度的影響。

方法2：電場分布法

當(dāng)絕緣子存在導(dǎo)通性缺陷時(shí)，該處電位變?yōu)橐怀?shù)，故其電場強(qiáng)度將突然降低，電場分布曲線也不再光滑，而是在相應(yīng)的位置上有畸變，中間下陷，兩端上升。但試驗(yàn)人員需上桿塔帶電進(jìn)行作業(yè)，有一定的安全隱患。

方法3：憎水性檢測方法

該方法將復(fù)合絕緣子表面的憎水性分為7級，即HC-1到HC-7，并給出分級判據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)圖片，判斷是將所照試品的圖片與標(biāo)準(zhǔn)圖片比較進(jìn)行憎水性等級的判定，但該在線檢測裝置的維護(hù)量較大。

方法4：泄漏電流測量法

在絕緣子接地側(cè)通過引流卡或電流傳感器，采用一段時(shí)間內(nèi)泄漏電流的統(tǒng)計(jì)值，對絕緣子的積污狀況作出評估和預(yù)測，但由于其其憎水性及憎水遷移性、沿面泄漏電流與有效污穢度有關(guān)，同時(shí)與憎水性也有關(guān)系、等因素所致。該方法目前還在試驗(yàn)階段。

方法5：高頻電流法

用測量桿塔地線上的特殊頻段的電流值，用其大小和變化率來診斷被測桿塔上是否存在缺陷絕緣子。此方法可對運(yùn)行中復(fù)合絕緣子缺陷用地面在線測量的方式進(jìn)行普查和確定。將抽樣在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)方式，過渡到不上桿塔的定期在地面上，通過檢測桿塔各地線漏電流之和的大小和變化率，診斷被測桿塔上是否有電氣性能下降的復(fù)合絕緣子存在、若發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子缺陷，對其有針對性的用紅外熱成像檢測確定故障類型。

3、線路復(fù)合絕緣子運(yùn)行狀態(tài)評估

3.1線路復(fù)合絕緣子運(yùn)行

由上圖可知，每一個(gè)絕緣子就相當(dāng)于一個(gè)在兩金屬端頭為電極，以絕緣復(fù)合材料介質(zhì)的電容器，因此一個(gè)復(fù)合絕緣子串就相當(dāng)于電容器組成的鏈形回路。因?yàn)榻^緣子的體積電阻和表面電阻較正常情況下的容抗大很多，所以一般將它看成串聯(lián)的電容回路，可通過檢測桿塔地線電流值的大小和變化率，判定復(fù)合絕緣子運(yùn)行狀態(tài)。[2]

3.2線路桿塔地線漏電流測量

依據(jù)上述復(fù)合絕緣子運(yùn)行電路圖，使用高頻鉗形電流表，通過測量檢測桿塔地線漏電流的大小和變化率，可定性診斷出桿塔上復(fù)合絕緣子串運(yùn)行電氣性能狀態(tài)，區(qū)分被測桿塔上是否存在電氣性能下降的復(fù)合絕緣子，從而確定復(fù)查測點(diǎn)。

3.3用紅外熱成像法對故障點(diǎn)復(fù)查

依據(jù)DL/T664《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》內(nèi)容、檢測要求，用本文中3.2中的方法，性診斷出桿塔上有運(yùn)行電氣性能下降的復(fù)合絕緣子串，對有缺陷的測點(diǎn)，有的放矢依據(jù)國標(biāo)DL/T664內(nèi)容、方法進(jìn)行復(fù)查檢測，并結(jié)合國標(biāo)DL/T664給出圖譜進(jìn)行缺陷判定。

4、測量實(shí)例

某供電局分別于2013年6-10月，使用西安佳源技術(shù)公司生產(chǎn)的JFZG便攜式復(fù)合絕緣子缺陷地面在線檢測儀，分別對局屬6條110KV線路的35基桿塔，對各桿塔地線電流情況進(jìn)行了在線檢測，發(fā)現(xiàn)缺陷點(diǎn)1處。并使用紅外熱成像方法進(jìn)行比對，依據(jù)DL/T664《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》給出故障標(biāo)準(zhǔn)圖譜確定了故障。

現(xiàn)場測試：

部分測值如下：

紅外熱成像圖像比較：

從上圖比較，圖2、圖3相比圖1，其棒芯發(fā)熱較嚴(yán)重，再結(jié)合DL/-T664-08《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》中故障標(biāo)準(zhǔn)圖J37比較，初步判定為棒芯整體受潮發(fā)熱。劣化的缺陷點(diǎn)為大號側(cè)左相和大號側(cè)中相。后及時(shí)進(jìn)行了消缺。

5、結(jié)束語

①用復(fù)合絕緣子電氣性能通過桿塔地線漏電流檢測的方法，使得及時(shí)掌握運(yùn)行線路絕緣子情況更簡單了，可解決運(yùn)行可靠性評價(jià)中的難題，節(jié)約了大量的人力，物力。

②通過桿塔地線漏電流檢測測值，確定復(fù)合絕緣子電氣性能狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)缺陷點(diǎn)，用紅外熱成像方法進(jìn)行復(fù)查，并結(jié)合故障標(biāo)準(zhǔn)圖譜確定故障。根據(jù)絕緣子的絕緣性能，對劣質(zhì)絕緣子及時(shí)更換，可大大的降低閃絡(luò)事故的發(fā)生，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]復(fù)合絕緣子隱蔽性缺陷檢測方法.電網(wǎng)技術(shù)，2006年第6期

[2]陳化鋼編著.《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法》.水利電力出版社