红外测温技术在绝缘子检测中的应用

沈岳文

（江阴市供电公司，江苏 江阴 214400）

1 引言

绝缘子是线路运行中一种非常重要的绝缘设备。无论是瓷绝缘子还是合成绝缘子在带电运行过程中，因长期受机电负荷、雷击、风吹雨打、温度变化等因素，容易发生绝缘子电气性能降低现象，最终导致绝缘子被击穿，从而引起线路故障。目前各供电企业基本上采用火花间隙放电叉、短路叉人工登杆塔方法检测瓷绝缘子运行状况。这些方法易于检测零值绝缘子，测试方法简单但准确性较低。对于运行中的低值绝缘子，特别是一串中存在多片低值绝缘子的情况下，很难作出正确的判断。这些传统的绝缘子检测方法不仅劳动强度大、安全性差、效率低等原因，而且检测时火花放电的声音容易被周围环境声噪掩盖而难以准确判断，易造成误检或漏检。最重要的一点是对于现在基本上大规模应用的合成绝缘子无法进行检测。

因此，在当前电力紧张、安全形势严峻，对供电可靠率要求越来越高的情况下，应用红外测温技术检测绝缘子的运行状况是十分必要的。

2 红外测温技术特点

2.1 红外测温技术具有不接触、不停运、不取样、不解体的优点，已被证明是电力设备预知性故障诊断的重要手段[1]之一。由于绝缘子的红外检测是在运行状态下，通过红外测温仪检测绝缘子获取绝缘子的运行状态和故障信息。在整个检测过程中，始终不需要与绝缘子直接接触。所以，红外检测可以做到不停电、不取样、不解体，从而可以检测到绝缘子在运行状态下的真实状态信息，安全高效。而且可以做到节省工时，降低劳动强度，减少绝缘子的维修费用，大大提高电网供电可靠性。

2.2 红外测温技术能够实现远距离、大面积快速扫描[2]，进而快速成像，工作效率高。当使用红外测温仪检测时，能够以图像的形式直观地显示、记录绝缘子的运行状态。只要在适当位置用红外测温仪扫描杆塔上的绝缘子，则可初步找出有问题的绝缘子。另红外测温仪的响应速度快、数据采集速度高，可以批量的检测绝缘子运行状况。与绝缘子以往人工徒步观测和登塔检测方法相比，不仅大大提高了工作效率，降低了劳动强度，而且还保障了工作人员的安全。

3 红外检测原理分析

对于瓷绝缘子来说，正常的瓷绝缘子串的发热很小，它的热分布与其电压分布规律相同，是不对称的马鞍形，即在绝缘子串的两端部温度偏高，串的中间逐渐减低，温度是连续分布。相邻绝缘子间温差极小，不超过1℃。当绝缘子的绝缘性能劣化后，它的绝缘电阻减小，当绝缘电阻降为l0～300MΩ时，称为“低值绝缘子”，当绝缘电阻降为5MΩ以下时，称为“零值绝缘子”。对于低值和零值绝缘子，由于它们的绝缘电阻值不同，绝缘子串的电压分布将发生变化，毫无疑问，其发热规律也有相应改变。零值绝缘子的发热功率接近于零，其图象特征是与相邻良好绝缘子相比呈现暗色调的图象；在现场检测时，发现绝缘子串中温度分布不连续，且有暗色调(就好像缺了一块)的图象，则可判断为零值绝缘子；低值绝缘子因内部钢帽及钢脚之间穿透性泄漏电流增大或介损增大所致，绝缘子呈现以钢帽力中心温升偏高(亮如灯笼)的图象（如图1所示），相邻片间温差要超过1℃。

对于合成绝缘子来说，如果合成绝缘子外部受伤、芯棒本身材质不良或芯棒与护套界面间有气隙，水汽、杂质慢慢侵入形成电解质气泡，在电场激化作用下气泡内场强会更高，气泡击穿产生局部放电，局部放电致使护套绝缘老化，产生裂纹，在外部水、汽、酸的综合作用下，表面逐步炭化成导电态，此段护套绝缘破坏，高场强加到下一段护套上，局部放电就这样一步一步向前发展，最终会导致击穿发生。从发热情况看，由于护套绝缘破坏，成导电态，电阻很低，不再发热。而下一段护套在绝缘逐渐破坏过程中，绝缘电阻随之下降，但泄漏电流随之上升，I2R逐渐变大，产生新的局部发热点（如图2所示）。

综合上述，无论是由电场引起的绝缘材料的损坏瓷绝缘子还是合成绝缘子，在其受损处都会出现温度异常的现象。红外测温技术就是利用这一机理来测量受损部位温度异常变化，并以此来确定绝缘子受损情况的一种检测手段。存在缺陷的绝缘子无论是瓷绝缘子还是复合绝缘子与正常绝缘子的表面热场分布是不同的，用红外检测方法即可判断绝缘子是否发生故障。缘子钢帽温度为26℃。第1片绝缘子钢帽温度为31.1℃，比其它绝缘子温度高5.1℃；第2片绝缘子钢帽温度为28℃，比其它绝缘子温度高2℃；第4片绝缘子钢帽温度为28.8℃。比其它绝缘子温度高2.8℃。

4 故障判断方法

绝缘子在正常运行状态下，各部位都有相应正常稳定温升或表面热分布。其红外热像就是该设备在正常运行状态下的特征红外图像，一旦绝缘子状况发生变化，则发热必然通过热传导或其它形式交换，改变绝缘子相应表面部位的稳定温升或温度分布。正常状态下在运行中绝缘子温度是连续分布，相邻绝缘子间温差极小。在绝缘子红外检测中发现同一串中绝缘子温升不连续，相邻绝缘子间温升过大，就可初步判断绝缘子运行状况异常。如果异常情况不是很明显，我们可以对同杆塔绝缘子串之问进行比较，由于它们的工况、环境温度及背景热噪音相同，可进行同相和同塔比较。具体作法就是对同一杆塔上三相绝缘子串的对应部位温度值进行比较，可以比较容易地判断出绝缘子的运行状况。在进行同类比较时，要注意不能排除有三相绝缘子串同时产生类似故障的可能性，虽然这种情况出现的机率相当低。

5 结论

综合上述，应用红外测温技术带电检测瓷绝缘子和复合绝缘子运行状况是一种可靠、高效的检测手段，解决了传统检测方法不能检测复合绝缘子运行状况的问题，排除了电网可能存在的安全隐患。

[1]陈衡.我国红外测温技术的现状与展望[J].激光与红外，1998，28(5)：292-296.

[2]陈衡，侯善敬.电力设备故障红外诊断[M].北京：中国电力出版社.1997.