500 kV复合绝缘子现场红外测温方法及诊断判据

段玉兵，胡晓黎，雍军，郑健，刘嵘

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.国网山东省电力公司，山东济南250001）

·经验交流·

500 kV复合绝缘子现场红外测温方法及诊断判据

段玉兵1，胡晓黎1，雍军2，郑健1，刘嵘1

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.国网山东省电力公司，山东济南250001）

作为一种有效的带电检测技术，红外测温能够及时发现复合绝缘子缺陷，防止电网故障，提高系统稳定性。给出500 kV复合绝缘子现场红外测温的具体方法及步骤，通过大量现场红外测温案例，证明此方法的有效性。通过现场红外测温及复合绝缘子模拟加压试验，对红外测温方法的判据参数进行修正，测温结果及实验室试验表明，给出的红外测温方法能够有效地检测出缺陷复合绝缘子。

复合绝缘子；红外测温；诊断分析

0 引言

相对于瓷、玻璃绝缘子，复合绝缘子具有制造工艺简单、强度高、耐污闪性能强、运行维护方便等优点，在电力系统得到了广泛应用。其应用对防止电网发生污闪事故，保证电网安全运行起到了极其重要的作用［1-2］。山东电网1990年首次使用复合绝缘子，1998年开始使用进口500 kV复合绝缘子，2000年以后，采用耐酸芯棒的复合绝缘子被应用，2002年开始使用国产复合绝缘子。随着运行时间的延长和运行数量的增长，复合绝缘子在运行中发挥优良防污闪性能的同时也出现了许多问题，2008年起，山东电网500 kV复合绝缘子开始出现因机械强度下降引起的断串故障。为保障电网安全运行，有必要对复合绝缘子进行带电检测。

与瓷绝缘子检零、玻璃绝缘子自爆不同，复合绝缘子缺少简单、有效的检测手段，缺陷在发展过程中难以检测出来，对电网的安全运行构成隐患。因此，有必要寻找快速高效的复合绝缘子带电检测方法。目前，复合绝缘子的带电检测方法主要有观察法、电场法、紫外成像法和红外成像法等［3-9］。500 kV线路复合绝缘子发热属电压致热型设备的内部缺陷，绝大多数由电场引起的绝缘材料的损坏，其受损处都会出现因局部放电泄漏电流而引起的温度升高现象。故障复合绝缘子与正常复合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。

针对500 kV复合绝缘子断裂事故，结合500 kV线路及铁塔特点，制定出适合500 kV复合绝缘子带电检测的红外测温方法，通过现场红外测温对相关线路500 kV复合绝缘子进行带电检测，验证方法的有效性；通过大量现场红外测温和实验室模拟试验数据对复合绝缘子故障诊断判据参数进行修正，提高了红外测温的缺陷检出准确性和检测效率。

1 500kV复合绝缘子红外测温方法

根据DL／T 664—2008《带电设备红外诊断规范》，结合500 kV复合绝缘子自身及线路特点，500 kV复合绝缘子现场红外测温可以按照以下步骤进行。

1）选取红外测温仪器，仪器应有大气条件的修正模型，可将大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数输入，进行修正，并选择适当的测温范围（－10～55℃）。

2）仪器应以复合绝缘子正常运行情况下，绝缘子表面的温度设置为电平度（温宽值中的中间值）。

3）热像系统的温宽值（热对比度）宜设置在电平度±1℃的温宽范围内进行检测，使仪器的温度分辨率达到最佳效果（或尽量减少温宽值）。

4）环境温度发生较大变化时，应对仪器重新进行内部温度校准，校准按仪器的说明书进行。

5）被检测电气设备的辐射率一般可取0.97。

6）500 kV线路检测一般需使用中长焦距镜头。

7）站位要求：使用红外热像仪测量绝缘子时，不应距离杆塔太近，选择距离杆塔30～80 m远，尽量使视线能够看到绝缘子的伞裙和护套。

8）如测量到绝缘子温度异常，申请登塔测量。在安全距离保证的条件下，红外仪器宜尽量靠近被检绝缘子，使绝缘子充满整个视场，以提高红外仪器对绝缘子表面细节的分辨能力及测温精度。

9）若绝缘子导线侧均压环位置温升大于2℃，或者绝缘子导线侧均压环以外位置温升、相间温差大于1℃，则判定绝缘子故障。

DL／T 664—2008《带电设备红外诊断规范》中明确指出，红外检测时，复合绝缘子温升超过1℃即可判定绝缘子故障，但是实际应用过程中发现正常状态复合绝缘子运行时，导线侧均压环位置都会出现2℃温升。因此，极易造成绝缘子检测过程中的误判，导致不必要的复合绝缘子更换，耗费人力物力。为此，将复合绝缘子均压环附近的温升阈值参数设为2℃，并通过试验室试验验证此参数的有效性。

2 500kV复合绝缘子现场红外测温

为了验证以上红外测温检测方法的有效性，根据制定的500 kV复合绝缘子红外测温检测方法，进行500 kV复合绝缘子红外测温，通过现场红外测温发现了几起复合绝缘子严重缺陷。

1）对500 kV A线7号塔复合绝缘子进行红外测温时，发现C相绝缘子温升异常，属严重过热。7号塔是直线塔，复合绝缘子为保定厂产品，挤包穿伞工艺，共86个伞群，2002年投运。第一次测量天气为阴天，温度27.6℃，相对湿度70%，风速1 m／s，右相大号侧测量距离58 m。照片见图1，测量结果为右相大号侧绝缘子导线端温度比正常部位高30℃，初步判定绝缘子故障。

图1 7号塔C相地面测量及登塔可见光图片

进行登塔复测，阴天。温度27.6℃，相对湿度70%，风速1 m／s，测量距离5 m。复测照片见图2，测量结果为右相大号侧绝缘子导线端比正常部位高43.6℃。

图2 7号右相大号侧登塔复测

对该绝缘子进行更换。该绝缘子损坏严重，从导线侧一直到第十四伞之间，护套均已变硬变脆，第十三与第十四伞之间护套穿孔，第十四伞以上无破损。现场照片如图3所示。

图3 故障绝缘子现场照片

2）对500 kV B线路173号直线塔复合绝缘子进行红外测温时，发现右相复合绝缘子温升异常，属严重过热，红外照片见图4。测量时，环境温度18.5℃，相对湿度50%。陵滨线173号右相复合绝缘子导线侧发热，发热点温度20.1℃，正常点温度13.4℃，最高温升为6.7℃。

图4 173号右相复合绝缘子红外照片

带电173号右相复合绝缘子进行了更换。该绝缘子损坏严重，从导线侧一直到十六个伞之间，护套均已变硬变脆，第二与第三伞之间、第五与第六伞之间芯棒中的玻璃纤维已部分粉化脱落，十五与十六伞之间护套穿孔，十六伞以上无破损。

3）对C电厂500 kV复合绝缘子进行红外测温，该批复合绝缘子于2002年5月投运的500 kV复合绝缘子。按照红外精确测温的要求，晴好天气日落2 h后，对C电厂500 kV复合绝缘子进行红外测温。共检测65只绝缘子，发现5号主变出线塔C相右串发热异常，测温图像如图5所示。检测时环境温度31℃，导线侧数第六、七个伞间温度达到41.2℃，绝缘子中间部位温度仅30.2℃，温差达11℃，属于严重过热。

图5 5号主变出线塔C相右串测温图像

3 500kV复合绝缘子现场红外测温诊断判据修正

对绝缘子进行红外测温时，发现多处复合绝缘子在导线侧均压环位置出现温升过高现象。通过现场红外测温所得的温升超过诊断规范中规定值的复合绝缘子中，大部分只发生在导线侧均压环附近，且温升在1～2℃，对这种现象将通过实验室模拟讨论分析。

对500 kV绝缘子进行试验室试验，此次试验摘取了崂琅I线80号塔3支跳线绝缘子和崂琅I线部分直线串绝缘子。为使试验结果更具可比性，决定将跳线、直线绝缘子同时试验，并将其它厂家绝缘子与此次抽取绝缘子进行对比试验。

3.1 模拟现场工况测温试验

环境温度30℃，相对湿度56%。选取现场摘取的3只故障复合绝缘子，模拟现场运行情况，在导线侧施加运行电压，测量结果如图6所示。

图6 模拟试验红外测温图像

该试验结果与现场测量结果相比，发热位置相同，只是因为距离、散热条件等不同因素，温度值有所不同。

3.2 500kV红外测温判据修正

选取6支不同厂家的复合绝缘子，在导线侧施加运行电压模拟现场运行情况，测量结果如图7所示。

图7 模拟试验红外图像

由直线绝缘子测温情况可看出，6只绝缘子导线侧基本都有2℃左右的温升。通过对不同厂家生产的复合绝缘子试验，导线侧基本都有2℃左右的温升。因此，基本可以确定绝缘子导线侧发热属于普遍现象，原因为此处电场较集中，电晕放电所引起。

4 结语

复合绝缘子运行的可靠性对电力系统的安全生产具有重要的意义，随着复合绝缘子数目的增多及运行年限的增长，在运行中还是暴露了一些问题，特别是因断裂造成导线落地事故，已成为输电线路运行的重大隐患。

通过在实验室对国内、进口500 kV绝缘子的模拟工况红外测温对比试验，对复合绝缘子红外测温方法判据进行修正，可以看出，如在导线侧均压环位置测出2℃温升是由电晕放电造成，属正常现象。通过大量现场红外测温试验可以看出，制定的红外测温检测方法可以有效地检测出缺陷复合绝缘子，判断出绝缘子是否发生故障，从而避免断串及污闪造成线路跳闸故障，保证电网的安全运行。

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The Criterion for Field Infrared Temperature Measurement of 500 kV Composite Insulator

As an effective live detection technology，infrared temperature measurement can be found in composite insulators to prevent defects，fault，and improve the system stability.In this paper，we give a specific method and step of 500 kV composite insulator field infrared temperature measurement.Through a large number of field infrared temperature cases，we prove the validity of the method.Through the infrared temperature measurement and simulation of tests of composite insulators，criterion parameters of infrared temperature measurement method is modified，measurement results and laboratory tests show that the method of infrared temperature measurement given in this paper can detect defects of composite insulators effectively.

composite insulator；infrared temperature measurement；diagnostic analysis

TM216；TM835

：B

：1007－9904（2014）04－0029－03

2014-05-06

段玉兵（1980—），男，工程师，从事线路及防污闪工作。