红外精确测温在检测开关设备污秽中的应用

姜洪亮

（国网赣西供电公司，江西新余 338025）

0 引言

电气一次设备的瓷套和套管，承担着电气上的绝缘和机械上的支持作用。对电网一次设备的安全运行起着至关重要的作用。电力系统运行的可靠性，在很大程度上决定于这些设备的绝缘水平和工作状况。

随着工业生产的日益发展及大气污染的加剧，电力设备的外绝缘表面污染日益严重，绝缘介质上沉积的污秽在湿度较大的天气中表面的污秽将被湿润，在运行电压作用下其表面电导率和泄漏电流将大大增加，从而导致污秽绝缘表面电气性能降低甚至发生闪络，严重影响供电的可靠性。因此，尽量真实、全面地掌握设备污秽状态对电力系统的安全运行具有重要的意义。

如何能真实、全面地检测绝缘污秽情况，许多学者和工程技术人员做了大量和卓有成效的工作。目前，国内外带电检测绝缘污秽的研究十分活跃，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。这些方法都可实现绝缘污秽的在线检测，但各有局限性[1]，且这些研究主要针对电网中的线路绝缘子开展的。国网赣西供电分公司在开展绝缘子红外精确测温工作的基础上，进一步推进利用红外成像检测一次设备污秽，收集和分析了开关支柱瓷瓶污秽放电红外成像图谱，现场应用效果表明：红外成像技术可以实现绝缘子污秽放电缺陷的诊断。

1 红外热像法检测绝缘污秽的基本原理与依据

绝缘子污秽放电原理为：污秽绝缘子在干燥时，表面电阻很大，流经污层的泄漏电流非常小，当污层逐渐受潮时，污秽物中的可溶性导电成分会逐渐溶于水中，在绝缘子表面形成一层电解液薄膜，使得流过的泄漏电流逐渐增大，同时泄漏电流在流经污层时必然产生压降和焦耳热，在电流密度集中的区域如绝缘子的钢脚周围容易形成干区。干区上的电压梯度远高于绝缘子表面的其他部位，当干区上的电位梯度高达一定程度时，将产生空气碰撞游离，并产生辉光放电现象。绝缘子继续受潮，某处的场强大于空气中沿介质表面放电场强的时候，就会产生局部放电，局部放电可能发展成为强烈的跨越干区的局部电弧，并伴随着数十到数百毫安的泄漏电流，电流流过污层时产生大量的焦耳热，引起绝缘子表面的温升[2]。

能否利用红外成像法在一次设备绝缘污闪的四个阶段（绝缘子表面积污、污层受潮湿润、局部放电的产生、局部放电发展并导致闪络）[3]中的局部放电阶段提前有效发现问题设备？赣西供电分公司电气试验五班采用浙江大立有限公司DL700红外测温仪参照绝缘子污秽发热的原理对变电站内一次设备支柱瓷套进行精确测温拍摄，采集大量红外热像图谱，现场获得反映开关支柱瓷瓶污秽放电的热像数据。

2 现场检测情况

2014年1月赣西供电分公司电气试验五班针对污染较严重的新干变、张家山变站内一次设备进行重点检测，发现和采集到张家山变电站内开关设备电压致热型缺陷热像图谱。红外热像图如图1所示。

图1 121金张线开关A相支柱瓷瓶疑似污秽放电热像分析图

从图1中区域1内可明显看到A相支柱瓷瓶上部法兰与瓷瓶衔接处有明显过热点。通过软件分析，区域1放电点温度为16.3℃，比B、C相同部位温度分部高出5.2℃和5.9℃。

发现上述问题后，立即逐步安排设备停电进行检查、清扫。停电检查发现，设备积污已相当严重，污层很厚。并在支柱瓷瓶与法兰连接处有明显的放电痕迹，如图2、3所示。

图2 121金张线开关支柱瓷瓶积污情况

图3瓷瓶污秽放电点

图3 中可以看出，瓷瓶积污已相当严重，污层很厚。停电后，在对红外测温中发现的过热点部位进行检查，发现了图3中的放电发热痕迹，法兰连接部位表面有放电发黑的现象。由此可推断，红外精确测温发现的过热点为污秽局部放电。通过停电检修清扫121、112开关瓷瓶污秽后，红外测温污秽放电发热现象消除，如图4所示。其它设备按计划安排停电检查清扫中。

图4 121金张线开关清扫后热像分析图

3 总结

随着电网状态检修工作的逐步推进，红外精确测温工作已经成为每年的常态化进行。国网赣西供电分公司在开展绝缘红外成像检测应用基础上，引申思考站内设备污秽检测的手段。利用污秽闪络前局部放电阶段会产生过热现象，对设备污秽情况进行红外成像检测，发现并处理了开关污秽放电缺陷，提高了设备健康水平。

[1]贺振华.红外诊断和紫外检测技术在污秽绝缘子中的应用比较与分析[J].大众科技，2010（6）.

[2]何洪英.基于红外热像及人工智能的绝缘子污秽等级识别方法研究[D].湖南大学博士学位论文，2006.

[3]张仁豫.绝缘污秽放电[M].北京：水利电力出版社，1994.