段玉兵，胡曉黎，雍軍，鄭健，劉嶸

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.國網(wǎng)山東省電力公司，山東濟(jì)南250001）

·經(jīng)驗(yàn)交流·

500 kV復(fù)合絕緣子現(xiàn)場紅外測溫方法及診斷判據(jù)

段玉兵1，胡曉黎1，雍軍2，鄭健1，劉嶸1

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.國網(wǎng)山東省電力公司，山東濟(jì)南250001）

作為一種有效的帶電檢測技術(shù)，紅外測溫能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子缺陷，防止電網(wǎng)故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。給出500 kV復(fù)合絕緣子現(xiàn)場紅外測溫的具體方法及步驟，通過大量現(xiàn)場紅外測溫案例，證明此方法的有效性。通過現(xiàn)場紅外測溫及復(fù)合絕緣子模擬加壓試驗(yàn)，對(duì)紅外測溫方法的判據(jù)參數(shù)進(jìn)行修正，測溫結(jié)果及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，給出的紅外測溫方法能夠有效地檢測出缺陷復(fù)合絕緣子。

復(fù)合絕緣子；紅外測溫；診斷分析

0 引言

相對(duì)于瓷、玻璃絕緣子，復(fù)合絕緣子具有制造工藝簡單、強(qiáng)度高、耐污閃性能強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。其應(yīng)用對(duì)防止電網(wǎng)發(fā)生污閃事故，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行起到了極其重要的作用［1-2］。山東電網(wǎng)1990年首次使用復(fù)合絕緣子，1998年開始使用進(jìn)口500 kV復(fù)合絕緣子，2000年以后，采用耐酸芯棒的復(fù)合絕緣子被應(yīng)用，2002年開始使用國產(chǎn)復(fù)合絕緣子。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長和運(yùn)行數(shù)量的增長，復(fù)合絕緣子在運(yùn)行中發(fā)揮優(yōu)良防污閃性能的同時(shí)也出現(xiàn)了許多問題，2008年起，山東電網(wǎng)500 kV復(fù)合絕緣子開始出現(xiàn)因機(jī)械強(qiáng)度下降引起的斷串故障。為保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，有必要對(duì)復(fù)合絕緣子進(jìn)行帶電檢測。

與瓷絕緣子檢零、玻璃絕緣子自爆不同，復(fù)合絕緣子缺少簡單、有效的檢測手段，缺陷在發(fā)展過程中難以檢測出來，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行構(gòu)成隱患。因此，有必要尋找快速高效的復(fù)合絕緣子帶電檢測方法。目前，復(fù)合絕緣子的帶電檢測方法主要有觀察法、電場法、紫外成像法和紅外成像法等［3-9］。500 kV線路復(fù)合絕緣子發(fā)熱屬電壓致熱型設(shè)備的內(nèi)部缺陷，絕大多數(shù)由電場引起的絕緣材料的損壞，其受損處都會(huì)出現(xiàn)因局部放電泄漏電流而引起的溫度升高現(xiàn)象。故障復(fù)合絕緣子與正常復(fù)合絕緣子的表面熱場分布是不同的，用紅外檢測方法即可判斷絕緣子是否發(fā)生故障。

針對(duì)500 kV復(fù)合絕緣子斷裂事故，結(jié)合500 kV線路及鐵塔特點(diǎn)，制定出適合500 kV復(fù)合絕緣子帶電檢測的紅外測溫方法，通過現(xiàn)場紅外測溫對(duì)相關(guān)線路500 kV復(fù)合絕緣子進(jìn)行帶電檢測，驗(yàn)證方法的有效性；通過大量現(xiàn)場紅外測溫和實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)復(fù)合絕緣子故障診斷判據(jù)參數(shù)進(jìn)行修正，提高了紅外測溫的缺陷檢出準(zhǔn)確性和檢測效率。

1 500kV復(fù)合絕緣子紅外測溫方法

根據(jù)DL／T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷規(guī)范》，結(jié)合500 kV復(fù)合絕緣子自身及線路特點(diǎn)，500 kV復(fù)合絕緣子現(xiàn)場紅外測溫可以按照以下步驟進(jìn)行。

1）選取紅外測溫儀器，儀器應(yīng)有大氣條件的修正模型，可將大氣溫度、相對(duì)濕度、測量距離等補(bǔ)償參數(shù)輸入，進(jìn)行修正，并選擇適當(dāng)?shù)臏y溫范圍（－10～55℃）。

2）儀器應(yīng)以復(fù)合絕緣子正常運(yùn)行情況下，絕緣子表面的溫度設(shè)置為電平度（溫寬值中的中間值）。

3）熱像系統(tǒng)的溫寬值（熱對(duì)比度）宜設(shè)置在電平度±1℃的溫寬范圍內(nèi)進(jìn)行檢測，使儀器的溫度分辨率達(dá)到最佳效果（或盡量減少溫寬值）。

4）環(huán)境溫度發(fā)生較大變化時(shí)，應(yīng)對(duì)儀器重新進(jìn)行內(nèi)部溫度校準(zhǔn)，校準(zhǔn)按儀器的說明書進(jìn)行。

5）被檢測電氣設(shè)備的輻射率一般可取0.97。

6）500 kV線路檢測一般需使用中長焦距鏡頭。

7）站位要求：使用紅外熱像儀測量絕緣子時(shí)，不應(yīng)距離桿塔太近，選擇距離桿塔30～80 m遠(yuǎn)，盡量使視線能夠看到絕緣子的傘裙和護(hù)套。

8）如測量到絕緣子溫度異常，申請(qǐng)登塔測量。在安全距離保證的條件下，紅外儀器宜盡量靠近被檢絕緣子，使絕緣子充滿整個(gè)視場，以提高紅外儀器對(duì)絕緣子表面細(xì)節(jié)的分辨能力及測溫精度。

9）若絕緣子導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)位置溫升大于2℃，或者絕緣子導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)以外位置溫升、相間溫差大于1℃，則判定絕緣子故障。

DL／T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷規(guī)范》中明確指出，紅外檢測時(shí)，復(fù)合絕緣子溫升超過1℃即可判定絕緣子故障，但是實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)正常狀態(tài)復(fù)合絕緣子運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)位置都會(huì)出現(xiàn)2℃溫升。因此，極易造成絕緣子檢測過程中的誤判，導(dǎo)致不必要的復(fù)合絕緣子更換，耗費(fèi)人力物力。為此，將復(fù)合絕緣子均壓環(huán)附近的溫升閾值參數(shù)設(shè)為2℃，并通過試驗(yàn)室試驗(yàn)驗(yàn)證此參數(shù)的有效性。

2 500kV復(fù)合絕緣子現(xiàn)場紅外測溫

為了驗(yàn)證以上紅外測溫檢測方法的有效性，根據(jù)制定的500 kV復(fù)合絕緣子紅外測溫檢測方法，進(jìn)行500 kV復(fù)合絕緣子紅外測溫，通過現(xiàn)場紅外測溫發(fā)現(xiàn)了幾起復(fù)合絕緣子嚴(yán)重缺陷。

1）對(duì)500 kV A線7號(hào)塔復(fù)合絕緣子進(jìn)行紅外測溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)C相絕緣子溫升異常，屬嚴(yán)重過熱。7號(hào)塔是直線塔，復(fù)合絕緣子為保定廠產(chǎn)品，擠包穿傘工藝，共86個(gè)傘群，2002年投運(yùn)。第一次測量天氣為陰天，溫度27.6℃，相對(duì)濕度70%，風(fēng)速1 m／s，右相大號(hào)側(cè)測量距離58 m。照片見圖1，測量結(jié)果為右相大號(hào)側(cè)絕緣子導(dǎo)線端溫度比正常部位高30℃，初步判定絕緣子故障。

圖1 7號(hào)塔C相地面測量及登塔可見光圖片

進(jìn)行登塔復(fù)測，陰天。溫度27.6℃，相對(duì)濕度70%，風(fēng)速1 m／s，測量距離5 m。復(fù)測照片見圖2，測量結(jié)果為右相大號(hào)側(cè)絕緣子導(dǎo)線端比正常部位高43.6℃。

圖2 7號(hào)右相大號(hào)側(cè)登塔復(fù)測

對(duì)該絕緣子進(jìn)行更換。該絕緣子損壞嚴(yán)重，從導(dǎo)線側(cè)一直到第十四傘之間，護(hù)套均已變硬變脆，第十三與第十四傘之間護(hù)套穿孔，第十四傘以上無破損?，F(xiàn)場照片如圖3所示。

圖3 故障絕緣子現(xiàn)場照片

2）對(duì)500 kV B線路173號(hào)直線塔復(fù)合絕緣子進(jìn)行紅外測溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)右相復(fù)合絕緣子溫升異常，屬嚴(yán)重過熱，紅外照片見圖4。測量時(shí)，環(huán)境溫度18.5℃，相對(duì)濕度50%。陵濱線173號(hào)右相復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)發(fā)熱，發(fā)熱點(diǎn)溫度20.1℃，正常點(diǎn)溫度13.4℃，最高溫升為6.7℃。

圖4 173號(hào)右相復(fù)合絕緣子紅外照片

帶電173號(hào)右相復(fù)合絕緣子進(jìn)行了更換。該絕緣子損壞嚴(yán)重，從導(dǎo)線側(cè)一直到十六個(gè)傘之間，護(hù)套均已變硬變脆，第二與第三傘之間、第五與第六傘之間芯棒中的玻璃纖維已部分粉化脫落，十五與十六傘之間護(hù)套穿孔，十六傘以上無破損。

3）對(duì)C電廠500 kV復(fù)合絕緣子進(jìn)行紅外測溫，該批復(fù)合絕緣子于2002年5月投運(yùn)的500 kV復(fù)合絕緣子。按照紅外精確測溫的要求，晴好天氣日落2 h后，對(duì)C電廠500 kV復(fù)合絕緣子進(jìn)行紅外測溫。共檢測65只絕緣子，發(fā)現(xiàn)5號(hào)主變出線塔C相右串發(fā)熱異常，測溫圖像如圖5所示。檢測時(shí)環(huán)境溫度31℃，導(dǎo)線側(cè)數(shù)第六、七個(gè)傘間溫度達(dá)到41.2℃，絕緣子中間部位溫度僅30.2℃，溫差達(dá)11℃，屬于嚴(yán)重過熱。

圖5 5號(hào)主變出線塔C相右串測溫圖像

3 500kV復(fù)合絕緣子現(xiàn)場紅外測溫診斷判據(jù)修正

對(duì)絕緣子進(jìn)行紅外測溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)多處復(fù)合絕緣子在導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)位置出現(xiàn)溫升過高現(xiàn)象。通過現(xiàn)場紅外測溫所得的溫升超過診斷規(guī)范中規(guī)定值的復(fù)合絕緣子中，大部分只發(fā)生在導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)附近，且溫升在1～2℃，對(duì)這種現(xiàn)象將通過實(shí)驗(yàn)室模擬討論分析。

對(duì)500 kV絕緣子進(jìn)行試驗(yàn)室試驗(yàn)，此次試驗(yàn)摘取了嶗瑯I(yè)線80號(hào)塔3支跳線絕緣子和嶗瑯I(yè)線部分直線串絕緣子。為使試驗(yàn)結(jié)果更具可比性，決定將跳線、直線絕緣子同時(shí)試驗(yàn)，并將其它廠家絕緣子與此次抽取絕緣子進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

3.1 模擬現(xiàn)場工況測溫試驗(yàn)

環(huán)境溫度30℃，相對(duì)濕度56%。選取現(xiàn)場摘取的3只故障復(fù)合絕緣子，模擬現(xiàn)場運(yùn)行情況，在導(dǎo)線側(cè)施加運(yùn)行電壓，測量結(jié)果如圖6所示。

圖6 模擬試驗(yàn)紅外測溫圖像

該試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場測量結(jié)果相比，發(fā)熱位置相同，只是因?yàn)榫嚯x、散熱條件等不同因素，溫度值有所不同。

3.2 500kV紅外測溫判據(jù)修正

選取6支不同廠家的復(fù)合絕緣子，在導(dǎo)線側(cè)施加運(yùn)行電壓模擬現(xiàn)場運(yùn)行情況，測量結(jié)果如圖7所示。

圖7 模擬試驗(yàn)紅外圖像

由直線絕緣子測溫情況可看出，6只絕緣子導(dǎo)線側(cè)基本都有2℃左右的溫升。通過對(duì)不同廠家生產(chǎn)的復(fù)合絕緣子試驗(yàn)，導(dǎo)線側(cè)基本都有2℃左右的溫升。因此，基本可以確定絕緣子導(dǎo)線側(cè)發(fā)熱屬于普遍現(xiàn)象，原因?yàn)榇颂庪妶鲚^集中，電暈放電所引起。

4 結(jié)語

復(fù)合絕緣子運(yùn)行的可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)具有重要的意義，隨著復(fù)合絕緣子數(shù)目的增多及運(yùn)行年限的增長，在運(yùn)行中還是暴露了一些問題，特別是因斷裂造成導(dǎo)線落地事故，已成為輸電線路運(yùn)行的重大隱患。

通過在實(shí)驗(yàn)室對(duì)國內(nèi)、進(jìn)口500 kV絕緣子的模擬工況紅外測溫對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)復(fù)合絕緣子紅外測溫方法判據(jù)進(jìn)行修正，可以看出，如在導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)位置測出2℃溫升是由電暈放電造成，屬正常現(xiàn)象。通過大量現(xiàn)場紅外測溫試驗(yàn)可以看出，制定的紅外測溫檢測方法可以有效地檢測出缺陷復(fù)合絕緣子，判斷出絕緣子是否發(fā)生故障，從而避免斷串及污閃造成線路跳閘故障，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)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，工程師，從事線路及防污閃工作。