红外热像联合紫外成像检测绝缘子污秽

罗志平，唐志剑，张国旗，陶霰韬，邓 维，陈柯良

(国网湖南省电力公司检修公司，湖南长沙410005)

红外热像联合紫外成像检测绝缘子污秽

罗志平，唐志剑，张国旗，陶霰韬，邓 维，陈柯良

(国网湖南省电力公司检修公司，湖南长沙410005)

本文通过对红外、紫外检测原理的分析，利用红外热像及紫外成像综合检测发现了某变电站设备绝缘子积污缺陷，并停电进行了缺陷处理。

积污；红外热像；紫外成像；消缺

随着环境污染状况的日益严重、电力系统规模的持续扩大及输电等级的升高，绝缘子污秽闪络已经成为对电网最具威胁的因素之一〔1-2〕。高压电力设备绝缘子在运行中受到空气中的颗粒尘埃、SO2及氮氧化合物等污染物质的长期作用，其表面将聚积一层污秽物，当空气湿度较大时，极易发生污闪，造成停电事故。对绝缘子的污秽程度进行测定，进而及时清扫和处理，对保障电力设备安全运行意义重大。

针对绝缘子污秽程度的测定，目前主要有停电检测和带电检测两类方法。停电检测主要包括闪络场强法、等值附盐密度法和污层电导率法；带电检测主要包括泄漏电流法、红外测温法及紫外检测法。带电检测相对停电检测方式具备不需要停电，测试灵活、方便、成本低的特点。带电检测方式中泄露电流法需要在设备上加装电流传感器在线测量装置，成本较大；红外测温法具有非接触性，无须登塔，不易受电磁干扰，安全、准确、可靠的特点，成功地应用于电力设备的状态检测、异常发热、故障诊断等方面；紫外检测技术可以直观地确定电晕放电的大致位置和强度，进而可以判断是否要对绝缘子串进行清扫、冲洗或更换。目前，电力系统中红外检测及紫外检测应用广泛。

本文综合运用红外热像检测和紫外成像检测方法发现湖南某500 kV变电站支撑瓷瓶外表面积污，并及时安排停电进行消缺处理，避免设备发生污闪。

1 检测原理

1.1 红外检测原理

红外热像仪通过探测设备表面红外辐射的强弱，对物体表面温度及温度场进行检测，从而判断设备是否存在缺陷。其具有远距离、不停电、不接触、准确、直观、快速、安全、应用范围广等优点，且检测结果可为设备检修提供依据，为开展设备状态维修创造条件，提高设备运行的可靠性〔3-5〕。

利用红外检测仪检测绝缘子污秽的原理为:绝缘子表面污层受潮时会形成一层导电薄膜，使得绝缘子表面绝缘电阻减小、流经绝缘子表面的泄漏电流增大，绝缘子表面的电流热效应也越明显。污秽程度越高，泄漏电流越大，其电流热效应越明显，绝缘子表面温度变化也越明显。利用红外检测绝缘子表层热辐射状况，热效应越明显则说明泄漏电流越大，绝缘子污秽程度越高，由此可判断绝缘子表面是否积污严重。

1.2 紫外检测原理

绝缘子污秽容易导致其表面放电，紫外检测主要通过检测绝缘子表面是否存在紫外光以判断绝缘子表面是否存在放电从而确定其污秽状况。

积污较严重的绝缘子串在有雾、露、毛毛雨以及融冰、融雪等天气时，其表面的污秽物吸收水分，污层中的电解质发生溶解、电离，导致污层电导增加，绝缘子表面泄漏电流相应增加。受绝缘子的形状、结构尺寸、绝缘子表面污层分布不均和潮湿程度不同等因素的影响，绝缘子表面各部位的电流密度存在差异，其结果是在电流密度比较大的部位形成“干区”。“干区”的存在使绝缘子表面电压分布更不均匀，当“干区”处的电场强度达到一定的程度时，将产生辉光放电而发生局部电弧，电弧可能熄灭，也可能不断发展，导致闪络〔5-7〕。

局部放电时，干区附近空气中的氮气在电弧的作用下发生电离，电离的氮原子在复合时发射的光谱主要落在紫外光波段(波长λ＝230～405 nm)，而由于臭氧层的作用，地球上能够接收到的太阳辐射紫外光波段长都在280 nm以上，所以230～280 nm属于太阳盲区〔6〕，因此如果在绝缘子附近观察到日盲区的紫外光，就可以判定存在放电现象。

1.3 红外及紫外综合诊断

红外及紫外检测原理及特征表明，利用以上2种检测方式可判断绝缘子表面积污严重程度，可根据检测中得到的温升及放电特征指导后续处理工作。

电力设备的外绝缘受到积污影响时，往往同时存在过热和外表面放电现象；多数情况下，由于外表面存在的强烈放电，导致放电位置因放电能量的持续存在而产生过热点。因此，红外与紫外综合诊断污秽缺陷，能够避免对其他电压制热型缺陷的误判，二者可以相互佐证，快速确定积污区及积污最严重的位置。

2 检测应用实例

2.1 红外成像检测

对湖南省某500 kV变电站进行红外例行试验，在环境温度为7℃，湿度为70%的条件下，发现50532B相支撑瓷瓶(刀闸与跨线间)的上节(三节式瓷瓶)存在过热区域。瓷瓶热点温度达到14.8℃，温升达到了7.3 K(环境参照体温度为7.5℃)，与中间瓷瓶的温差达到4 K，过热区域横向延圆周方向约为1/4，延纵向达到瓷瓶长度的2/3，整个区域整体从上至下呈倒纺锤型分布，与常见的污秽分布方式相似，如图1所示。

图1 B相瓷瓶(刀闸与架空线之间)红外发热情况

一天后对此瓷瓶进行红外复测，50532B相过热区域达到了15.8℃，温升达到13 K，如图2所示。同时发现50532C相顶端均压环与瓷瓶接触位置也存在过热，热点温度达到17.2℃，温升达到了15 K，如图3所示。前后2次红外检测温升如表1所示。

图2 50532B相瓷瓶(刀闸与架空线之间)红外发热图片

图3 50532C相瓷瓶(刀闸与架空线之间)红外发热图

根据瓷瓶发热的位置，瓷瓶发热的原因可能为:1)均压环与管母线的连接接触不良引起电晕放电；2)均压环与瓷支柱绝缘子之间存在积灰或密封胶开裂导致放电而产生电压致热型缺陷。为确定发热原因，同时进行了紫外放电检测。

表1 温升对比数据表K

2.2 紫外放电检测

为进一步确认缺陷性质，采用紫外成像仪对2处瓷瓶红外缺陷进行检测，检测图谱如图4，5所示。

紫外放电检测图显示，B，C相瓷瓶上端接近均压环处放电现象明显，其中B相瓷瓶放电更严重，其特征与红外检测发热位置一致。

经调查，该变电站附近1 km内有砖厂、沥青搅拌厂等污染源，在500 kV场地西侧有水泥厂，均压环与瓷支柱绝缘子之间存在积灰是造成缺陷的主要原因。

图4 50532B相瓷瓶紫外成像图片

图5 50532C相瓷瓶紫外成像图

2.3 消除缺陷处理

在设备停电期间对50532刀闸B相、C相支撑瓷瓶进行了抵近观察，B相瓷瓶表面积污严重，与发热区域一致，现场的污秽测量盐密为0.498 mg/cm2，灰密为0.512 mg/cm2，属于D级污秽。C相瓷瓶顶端发现密封胶开裂和放电痕迹，瓷瓶探伤后未发现异常。随后对50532B相瓷瓶进行了表面清污，对C相进行了用密封胶重新涂抹。送电后进行了红外及紫外复测，已消除B，C相红外发热缺陷且无紫外放电现象。

3 结论

1)红外及紫外检测技术可以在设备带电的情况下检测绝缘子积污程度，相比停电检测更灵活性、检修成本低，能够提前发现污秽度高的绝缘子并及时进行处理。

2)红外与紫外检测技术在对具设备具体污秽区进行确诊时，二者可以相互佐证，精确诊断。

3)对于污秽在C级及以上或在运期间周边有新增污染源的变电站，应加强红外及紫外检测。

4)对于红外及紫外检测发现积污严重的设备，应根据实际情况停电或在设备停运期间进行清洗，再次投运后应进行复测。

〔1〕杨雪峰.高压电力设备外绝缘的耐污秽设计研究〔J〕.电瓷避雷器，2001(1):3-7.

〔2〕贺博，林峰.高压绝缘子污闪过程特征量的分类和判别〔J〕.高压电器，2006，42(3):172-175.

〔3〕杜萍，魏少华.电气设备的污闪原因及防污闪措施〔J〕.冶金动力，2007(2):11-12.

〔4〕许和明，曹建.绝缘子污闪事故发生的原因及防止措施〔J〕.安徽电力，2005，22(1):19-25.

〔5〕端木林南，文远芳，黄斌，等.绝缘子泄漏电流与脉冲电流特性研究〔J〕.电瓷避雷器，2008(6):8-12.

〔6〕肖猛，文曹.一种新型绝缘子带电检测方法—紫外成像法〔J〕.高电压技术，2006，32(6):42-44.

Insulator contamination measuring of infrared thermal image method with ultraviolet image method

LUO Zhiping，TANG Zhijian，ZHANG Guoqi，TAO Xiantao，DENG Wei，CHEN Keliang
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Maintenance Company，Changsha 410015，China)

In this paper，infrared thermal image methods and ultraviolet image methods are utilized comprehensively to find out insulator contamination defect of substations and defects treatment has been dealt with during power-off time.

contamination；infrared thermal image；ultraviolet image；defect elimination

TM866

B

1008-0198(2016)02-0054-03

罗志平(1977)，男，高级工程师，主要从事变电运维检修管理。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.02.013

2015-12-29 改回日期:2016-02-24