合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)方法研究綜述

（1國(guó)網(wǎng)固原供電公司，寧夏 固原 756000;

2沈陽(yáng)工程學(xué)院 電力學(xué)院，沈陽(yáng) 110136）

摘 要：由于合成絕緣子內(nèi)缺陷造成的故障越來(lái)越多，有必要對(duì)合成絕緣子進(jìn)行內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)。本文詳細(xì)地綜述了國(guó)內(nèi)外合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，闡述了幾種典型的合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)方法及各方法的優(yōu)缺點(diǎn);對(duì)合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)方法技術(shù)進(jìn)行了展望與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：合成絕緣子;內(nèi)缺陷;帶電檢測(cè);電場(chǎng)法

0 引言

合成絕緣子是指有機(jī)硅橡膠材料復(fù)合制成高電壓絕緣子。合成絕緣子具有體積小、重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、耐污性好等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。但是隨著合成絕緣子的應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越多，故障也會(huì)逐漸出現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)對(duì)合成絕緣子的帶電檢測(cè)唯一普遍的手段是目測(cè)，并不能找到隱藏在硅橡膠下面的缺陷。近幾年隨著絕緣子數(shù)目及運(yùn)行年限的增加，故障有所增加。一些電力公司曾發(fā)生過(guò)多次因合成絕緣子內(nèi)絕緣缺陷所引起的閃絡(luò)事故和脆斷事故，許多運(yùn)行中的合成絕緣子有異常發(fā)熱現(xiàn)象[4-7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止1999年初，全國(guó)合成絕緣子發(fā)生故障的總次數(shù)為231次，為掛網(wǎng)運(yùn)行總數(shù)的5.3×10-4，按年故障率統(tǒng)計(jì)則不到1×10-4，其中內(nèi)絕緣故障占6.9%[8-12]。為了發(fā)現(xiàn)合成絕緣子存在的早期缺陷，及時(shí)防止因缺陷的發(fā)展而造成的事故，對(duì)合成絕緣子進(jìn)行運(yùn)行中的帶電檢測(cè)具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

本文詳細(xì)地綜述了國(guó)內(nèi)外合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，闡述了幾種典型的合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)方法及各方法的優(yōu)缺點(diǎn);對(duì)合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)方法技術(shù)進(jìn)行了展望與總結(jié)。

1 國(guó)內(nèi)外合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

國(guó)外針對(duì)帶電檢測(cè)合成絕緣子技術(shù)的研究起步相對(duì)較早，研究的絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)方法也較多，比如早期的觀察法尤為主要，該方法主要是利用遠(yuǎn)程望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察絕緣子表面有無(wú)缺陷，有無(wú)腐蝕、裂痕等[13-15]。后來(lái)研究出了紫外成像法，該方法也是檢測(cè)絕緣子表面的局部放電，對(duì)絕緣子內(nèi)部狀況不能進(jìn)行全面檢查處理。隨著絕緣子技術(shù)的發(fā)展，一些國(guó)家開(kāi)始采用紅外成像法進(jìn)行檢測(cè)，該方法對(duì)絕緣子本身檢測(cè)的比較全面，比如可以用于接頭、套管、導(dǎo)線等發(fā)熱檢測(cè)和絕緣子的局部發(fā)熱檢測(cè)，但也不能夠?qū)^緣子內(nèi)部進(jìn)行全面的檢查處理[16]。后來(lái)隨著絕緣子檢測(cè)技術(shù)的推移，電場(chǎng)法逐漸盛行。該方法是根據(jù)合成絕緣子的電場(chǎng)分布情況，即通過(guò)分析絕緣子電場(chǎng)的曲線分布形狀的不同，判定合成絕緣子有無(wú)內(nèi)部缺陷。該方法可以很好地對(duì)合成絕緣子的內(nèi)部情況進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)電場(chǎng)曲線分布的不同，可以找出合成絕緣子內(nèi)部存在缺陷的部位，進(jìn)行針對(duì)性的分析與檢測(cè)。

與國(guó)外相比，我國(guó)在合成絕緣子帶電檢測(cè)技術(shù)的研究方面起步較晚，雖然進(jìn)行了一些研究，但沒(méi)有較成熟的技術(shù)。在我國(guó)針對(duì)合成絕緣子帶電檢測(cè)普遍采用的手段仍然是目測(cè)，即依靠巡線人員用高倍望遠(yuǎn)鏡在地面查看;有些地區(qū)利用紅外成像法進(jìn)行檢測(cè)，但該方法主要設(shè)備是紅外成像儀，價(jià)格昂貴，不能進(jìn)行絕大部分地區(qū)的推廣[17]。而電場(chǎng)法可以通過(guò)合成絕緣子電場(chǎng)分布曲線的形狀找出內(nèi)部缺陷，該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，具有較好的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

2 合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)的方法

合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)具有兩方面的核心價(jià)值：一方面，帶電檢測(cè)合成絕緣子可以及早發(fā)現(xiàn)絕緣子的內(nèi)部缺陷，有效避免絕緣子內(nèi)缺陷而造成重大事故的發(fā)生;另一方面，帶電檢測(cè)合成絕緣子可以及早發(fā)現(xiàn)絕緣子的內(nèi)部缺陷，從而增加爬電的安全距離，使電網(wǎng)公司提前安排檢修、調(diào)度計(jì)劃等[18-20]。

目前合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)的方法可分為如下表1所示。

由表1可知合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)的各種方法概述，下面對(duì)表1中的幾種經(jīng)典的方法進(jìn)行詳細(xì)闡述：

在合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)傳統(tǒng)方法中，觀察法是指操作人員利用望遠(yuǎn)鏡等先進(jìn)設(shè)備對(duì)合成絕緣子表面進(jìn)行全面檢測(cè)，可以觀察到外覆層裂縫、侵蝕和痕跡，絕緣傘裙閃絡(luò)等。優(yōu)點(diǎn)是該方法簡(jiǎn)單易取，缺點(diǎn)是該方法只能觀察到合成絕緣子表面的情況，對(duì)合成絕緣子有無(wú)內(nèi)缺陷無(wú)法探測(cè)。并且利用該方法來(lái)檢測(cè)必須找準(zhǔn)不同角度才能看到，這不僅要從地面觀測(cè)，還必須登塔等多個(gè)角度地點(diǎn)觀察;紫外成像法是檢測(cè)合成絕緣子的局部放電，由于合成絕緣子的緩慢局部放電會(huì)使其腐蝕老化，放電現(xiàn)象能夠由該方法檢測(cè)出來(lái)。該方法利用紫外成像儀來(lái)觀測(cè)，其原理是當(dāng)合成絕緣子在局部放電時(shí)，空氣中的電子不斷獲得和釋放能量，而當(dāng)電子釋放能量時(shí)，便會(huì)放出紫外線。即觀測(cè)到有紫外線光的地方合成絕緣子就存在缺陷。該方法優(yōu)點(diǎn)是易從發(fā)光部位探測(cè)缺陷，缺點(diǎn)是利用該方法的設(shè)備價(jià)格昂貴，不能得到普遍推廣，并且對(duì)合成絕緣子內(nèi)部某些情況檢測(cè)不到;紅外成像法是檢測(cè)合成絕緣子的局部發(fā)熱情況，合成絕緣子溫度的升高必然是因?yàn)榻^緣子存在缺陷，局部放電、電流故障等形成的合成絕緣子介質(zhì)損耗都使得絕緣子溫度升高，該方法通過(guò)紅外攝像儀等設(shè)備觀察合成絕緣子發(fā)熱熱點(diǎn)釋放的紅外線可以探測(cè)絕緣子的缺陷部位。紅外攝像儀吸收或反射可見(jiàn)光和紫外線，并利用紅外濾光鏡將紅外光通過(guò)。該方法優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)絕緣子局部發(fā)熱能夠檢測(cè)出部位缺陷，缺點(diǎn)是該方法的使用設(shè)備受到限制。目前一部分設(shè)備只可用于地面監(jiān)測(cè)，并且很容易受到陽(yáng)光、環(huán)境溫度等的影響，另一部分設(shè)備設(shè)計(jì)輕巧、方便攜帶，可以登塔檢測(cè)，不易受到條件因素的影響，但是價(jià)格較昂貴，不能進(jìn)行普遍推廣應(yīng)用。

目前，對(duì)于合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)比較成熟先進(jìn)的方法有電場(chǎng)法、微波法和激光誘 導(dǎo)熒光法等。電場(chǎng)法是根據(jù)合成絕緣子的縱向電場(chǎng)分布曲線的形狀變化判定絕緣子有無(wú)內(nèi)缺陷。該方法主要利用帶電檢測(cè)儀等設(shè)備在合成絕緣子表面掃過(guò)，就可將絕緣子相關(guān)電場(chǎng)分布數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在帶電檢測(cè)儀中，然后將數(shù)據(jù)上傳到電腦中，可以觀察到檢測(cè)的合成絕緣子內(nèi)部電場(chǎng)分布的相關(guān)波形曲線，若部分曲線存在畸變或不穩(wěn)定，可以確定檢測(cè)的絕緣子此處存在內(nèi)缺陷。該方法優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，攜帶方便，能很好的檢測(cè)合成絕緣子內(nèi)缺陷故障。缺點(diǎn)是對(duì)于有些絕緣子表面缺陷難以檢測(cè)，需要與其他方法結(jié)合效果更佳;激光誘導(dǎo)熒光法利用激光檢測(cè)絕緣子缺陷，向絕緣子表面發(fā)射激光后，誘導(dǎo)絕緣子表面向外發(fā)射光波，絕緣子表面的信息反映了光的波長(zhǎng)信號(hào)。該方法可以檢測(cè)合成絕緣子表面的真菌等微生物，對(duì)合成絕緣子內(nèi)部的檢測(cè)意義不大;微波法是利用微波來(lái)檢測(cè)絕緣子有無(wú)缺陷。該方法可以檢測(cè)到絕緣子里的微小氣泡等，當(dāng)發(fā)出波形的反射波有變化時(shí)，表明該合成絕緣子存在缺陷。該方法優(yōu)點(diǎn)是可以用于非接觸檢測(cè)，這方面優(yōu)于其他方法，缺點(diǎn)是該方法不能穿透金屬進(jìn)行故障檢測(cè)。

3 合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)的研究展望

隨著合成絕緣子的應(yīng)用越來(lái)越多，合成絕緣子內(nèi)缺陷造成的故障也逐漸增多，因此有必要對(duì)合成絕緣子內(nèi)缺陷進(jìn)行帶電檢測(cè)。本文通過(guò)了解國(guó)內(nèi)外合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，闡述了典型的合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)方法，分析了各方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，本文對(duì)合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)的研究可得出以下結(jié)論：

（1）合成絕緣子帶電檢測(cè)的方法很多，但是適用性不同，目前對(duì)于絕緣子內(nèi)缺陷檢測(cè)最好的方法是電場(chǎng)法，即根據(jù)絕緣子電場(chǎng)曲線的變化情況來(lái)判定有無(wú)內(nèi)缺陷。為了更加全面的對(duì)絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，電場(chǎng)法可以和觀察法結(jié)合使用檢測(cè)效果更加明顯。

（2）合成絕緣子在使用中不可避免地會(huì)存在局部放電、發(fā)熱等缺陷，采用紫外成像法、紅外成像法可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種狀況，確保帶電設(shè)備安全運(yùn)行。

（3） 對(duì)于新型的檢測(cè)技術(shù)的微波法，利用發(fā)射微波的反射波的變化來(lái)判斷絕緣子有無(wú)內(nèi)缺陷，它不僅可以檢測(cè)到絕緣子連接處附著的小氣泡，還有望對(duì)絕緣子內(nèi)部進(jìn)行探測(cè)。

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作者簡(jiǎn)介：楊哲（1980-），男，學(xué)士，工程師，主要從事：電氣設(shè)備運(yùn)維管理。