电场测量法在线检测合成绝缘子内绝缘缺陷地研究.pdfVIP

第四届输配电技术国际会议2003 电场测量法在线检测合成绝缘子内绝缘缺陷的研究 程养春 华北电力大学(北京)100085 一、前言 自70年代以来，合成绝缘子以其体积小、重量轻、机械强度高、耐污性好等特点逐渐在全球范围内推广。 行中发现有以下几类故障：其一是芯棒的突然断裂，其二是合成绝缘子表面憎水性下降而引起的外绝缘闪烙， 其三是合成绝缘子内绝缘闪烙，其四是表面老化。因此，为了预先发现合成绝缘子存在的缺陷，及时防止因 缺陷的发展而造成的事故，对合成绝缘子进行运行中的在线检测很有必要。 目前，国外在线检测合成绝缘子的研究十分活跃【1t23Ⅲ，主要采用的检测技术为： a) 观察法。这是一种目前最常用的方法，操作人员利用双筒望远镜在塔下就可完成检测。这种方法主 要用来检测表面缺陷，所观察到的常见的缺陷包括绝缘伞裙受到侵蚀、变得粗燥，外覆层有侵蚀的沟槽和痕 迹，绝缘伞裙闪络，伞裙或外覆层开裂，外覆层破碎，芯棒外露等。由于一般缺陷的尺寸较小，而且需要从 一定角度观察才能看到，仅从地面观察不够可靠，因此要求登塔检测。另外，内绝缘故障仅靠观测难以发现 [31。 b) 紫外成像法。此法用于检测绝缘子表面的局部放电。微小但稳定的表面局部放电会导致绝缘子外覆 层严重侵蚀，而这些放电现象可以通过夜视装置观测到。这种方法的不足之处是需要夜间操作，并且要求检 测时正好发生局部放电，。 C) 红外测温法。由电场引起的绝缘材料的损坏，绝大多数与温度有关。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以引起绝缘子局部温度升高。魁北克在1996年利用此法发现了一个具有两 处缺陷的合成绝缘子，红外图象上有相应的两处发热区，其中一处发热区对应于局部强场，另一处对应于外 覆层缺陷处渗入酸性水分后电阻损耗增大。此法可以用于地面检测，但所用的仪器较为复杂，而且容易受到 阳光、大风、潮气、环境温度及一些能引起绝缘子表面温度急剧变化的因素(如阵风、飘动的云等客观因素) 的影响。 d) 声波法，检测由绝缘子局部放电所发出的声波，其灵敏度低于红外成像法。在实际检测过程中，高 压端金具经常发生电晕，所产生的背景噪音会淹没绝缘予缺陷所发出的声波。 e) 电场法，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由一些突变。此法所用仪器较为简单，对天气等外界环境要求甚低，但需要求蹬 塔操作。 综合各国研究的结果，目前红外测温法和电场法被认为是效果较好的两种方法”】。其中电场法可探测出 合成绝缘子的内绝缘缺陷。一般来说，内绝缘缺陷在外观上是难以发现的，但它们是最危险的缺陷。目前认 为，因合成绝缘子的密封不良或护套性能不良，从而引起潮气进入内部，导致芯棒与护套的界面或在芯棒中 发生局部放电，在界面或芯棒中产生炭化通道。这些炭化通道不但将芯棒和护套分离开来，而且逐渐沿芯棒 发展，使总的绝缘长度减少。有时这些放电还严重地腐蚀芯棒，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”m，最近，华北唐山地区也发生了一起因合成绝缘子内绝缘缺陷所引起的闪络故障。因此， 本文针对合成绝缘子的内绝缘缺陷研究了电场法的可行性、灵敏度及适用性。 二、电场分布测量方法 根据参考文献[5】中的计算和测量，高压线路上的合成绝缘子可以简化为夹在两金属电极之间的连续的绝 缘材料，绝缘子的伞裙对电场分布几乎没有影响，可以不予考虑。图1给出了一个简化模型，图1中曲线A 是根据电场理论计算出的电场强度和电势沿绝缘子轴向的变化曲线。正常情况下这些曲线是光滑的，当绝缘 子存在导通性缺陷时(见图中黑点)，此处的电位变为一常数，由于电场强度是电位沿长度的变化率，因此此 第四届输配电技术国际会议2003 ⑧ 处的电场强度将突然降低，作出的电场分布曲线也 不再光滑，而是在相应的位置上有畸变(中间下陷， 两端上升)，见图l中曲线B。由此可见，通过测量 合成绝缘子串的轴向电场分布，可以找出绝缘子的 内绝缘导通性故障。 、 兰、合成绝缘子检测仪的工作原理 本文所使用的检测仪包括测量电场用的探头、 安装探头的托架、绝缘杆以及数据显示系统等