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合成绝缘子带电检测方法的比较

  合成绝缘子在我国用量越来越大,故障也日趋增多。据不完全统计,截止到1998年,除雷击、鸟害及其它外力破坏造成合成绝缘子闪络外,广东、华东、华北等地区还多次发生事故(15起界面击穿、4起芯棒脆断、23起污闪)。生产工艺和质量问题或硅橡胶相对较快的老化也常使运行中的合成绝缘子发生故障。故需带电检测运行中的合成绝缘子,以预先发现其缺陷,及时防止缺陷发展成事故。
  目前,国外带电检测合成绝缘子的研究十分活跃,采用的检测技术主要有观察法、紫外成像法、红外成像法、电场法。这些方法都可实现合成绝缘子的带电检测,但各有局限性,从中选择一种或几种能适应国情、便于推广的方法是我国开复合绝缘子定期检测工作的先决条件。本文通过实验室和现场运行,分析比较上述几种方法的优点和不足。
  1、观察法
  此法目前最常用,操作人员用双筒望远镜在塔下就可检测,主要检测常见的表面缺陷(包括绝缘伞裙受侵蚀、变粗糙、闪络、开裂,外覆层有侵蚀的沟槽和痕迹、开裂、破碎,芯棒外露等)。但一般缺陷尺寸较小,需从一定角度才能看到,仅从面观察不够可靠,因此要求登塔检测。且内绝缘故障在外观上常无异常,仅靠观测难以发现。另外,运行多年的绝缘子易发生故障,而其表面积污严重,几乎变成黑色,使表面缺陷更难发现。
  开始污秽的黑色遮住硅橡胶的红色时未见异常,后来水洗去污秽露出硅橡胶的红色时才见一小孔。这小孔里隐藏着很长一段放电形成的炭化通道。
  可见缺陷可能因观察角度不理想或污秽覆盖而不能被发现。内绝缘缺陷更可能因无明显外表特征而被遗漏。因此观察法虽很简便,但很不可靠。
  2、紫外成像法
  此法用于检测那些会导致绝缘子外覆层严重侵蚀的微小但稳定的表面局部放电。通过观察局放发出的紫外光可发现某些缺陷。过去的紫外成像仪需夜间操作以避开阳光中的紫外线。目前以色列生产的一种紫外成像仪避开了阳光中的紫外线光谱,从而可在白天使用。其摄像镜头具有自动对焦等功能,且同时利用可见光和紫外光双重成像,非常便于在地面对准绝缘子拍照。为白天在实验室中一只合成绝缘子表面缺陷处发生局放时用该仪器观察到的画面,局放部位明显发亮。
  但并非所有缺陷都发生局放。有些缺陷只有受潮后才会发生局放。现场操作中,若导线和均压环产生电晕,所发出的紫外光可能经反射后进入镜头,从而产生许多闪烁的亮点,给识别带来一定困难。此类仪器价格昂贵。
  3、红外成像法
  此法用于导线、接头、套管等发热检测及合成绝缘子局部异常发热检测。绝大多数由电场引起的绝缘材料损坏与温度有关。局部放电、泄漏电流流过绝缘物质时的介电损耗或电阻损耗都可引起绝缘子局部温度升高。通过观察局部热点发出的红外线可发现某些缺陷。目前市场上可供选择的众多红外摄像仪的重量、体积、操作等与普通家用摄像机相似,便于携带和操作,甚至可携带上塔对绝缘子近距离拍照。过去的同类仪器易受阳光影响,白天不能使用。现在的高档仪器可白天使用,且灵敏度<1℃,自动显示最高温度数值。
  4、电场法
  此法根据合成绝缘子纵向电场分布曲线的形状来判断绝缘子的内绝缘故障。当绝缘子含有缺陷时,电场在此处或多或少会有一些突变。通过观察局部电场的畸变可发现某些缺陷。一般来说,内绝缘缺陷在外观上难以发现,但最危险。目前认为,合成绝缘子密封不良或护套性能不良,会使潮气进入内部,导致在芯棒与护套的界面或芯棒中发生局放而产生炭化通道。这些炭化通道不但分离开芯棒和护套,而且逐渐沿芯棒发展,使总的绝缘长度减少。这些放电有时还严重腐蚀芯棒,致使芯棒断裂。目前国外已发生数例合成绝缘子内绝缘故障,国内也出现了一些问题。
  导通性内绝缘缺陷势必影响绝缘子周围的电场分布(包括绝缘子沿芯棒方向的纵向电场和沿横截面半径方向的径向电场)。故对比所测绝缘子与良好绝缘子的纵向电场,找出电场异常畸变位置,即找,到内绝缘缺陷位置。华北电力大学等单位利用该原理开发出“DL-I型合成绝缘子带电检测仪。为利用该仪器获得的图l中绝缘子的纵向电场分布曲线。良好绝缘子的电场分布曲线是光滑的。绝缘子第11、12大伞处外表仅有一小孔,剥去外覆层后,发现芯棒上有十几cm长的黑色炭化通道。第4大伞处外表有裂缝,剥开后发现芯棒粉化、发黄。可见检测结果准确可靠。
  电场法利用电场来检测绝缘子,能直接反映绝缘子的绝缘状况,因此受干扰的影响较小。检测时只须将上述带电检测仪沿绝缘子表面滑动一遍,即可将数据存储在仪器里。检测完毕后再将数据传送给计算机或掌上电脑,并以曲线或数据的形式显示出来。该仪器操作简便,直截了当,价格便宜,但需登杆操作且不能检测一些不影响电场的外绝缘缺陷如伞裙破损等。此法可与观察法结合使用。
  5、结论
  观察法、紫外成像法、红外成像法和电场法都能带电检测合成绝缘子,但主要适用范围不同:观察法适于外绝缘缺陷;紫外成像法适于能产生局部放电的缺陷;红外成像法适于能产生局部发热的缺陷;电场法适于导通性内绝缘缺陷。
  基于电场法检测原理的DL-1型合成绝缘子带电检测仪成本低廉,直接检测,操作简单,准确可靠,更适于国内推广使用。