故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理及其紅外熱像檢測

1、故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理及其紅外熱像檢測-企業(yè)管理論文故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理及其紅外熱像檢測楊冬冬劉永鑫蘆竹茂（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院）摘要：由于絕緣子表面有污穢以及電阻質(zhì)量逐漸劣化，繼而導(dǎo)致絕緣子發(fā) 生故障。本文主要分析引起故障絕緣子發(fā)熱的主要機(jī)理，以及運(yùn)用高分辨的紅外 熱像儀進(jìn)行檢測并研究運(yùn)行過程中的絕緣子狀態(tài)。關(guān)鍵詞：絕緣子故障發(fā)熱機(jī)理熱像特征紅外熱像我國變電所、發(fā)電廠及運(yùn)輸電線路過程中常常使用絕緣子設(shè)備。由于外界 環(huán)境的影響，導(dǎo)致其長期暴露在各種較強(qiáng)的機(jī)械負(fù)荷及復(fù)雜多變的氣候環(huán)境中， 承受著外界給予的壓力，繼而減小了絕緣電阻，增大了電流量，影響了絕緣子的 性能，產(chǎn)生一系列問題，因此

2、進(jìn)行紅外線熱像檢測是至關(guān)重要的。1故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理1.1故障絕緣子表層污穢發(fā)熱機(jī)理絕緣子往往運(yùn)行在外界環(huán)境中，繼而會(huì) 被外界環(huán)境因素而影響其正常運(yùn)行。多半有雨季及粉塵污染物，這些污穢物依附 在絕緣子表層，在雨水的作用下形成導(dǎo)電薄膜，繼而成為了不良導(dǎo)體，在絕緣子 表層出現(xiàn)發(fā)熱帶，造成絕緣子發(fā)生故障。一般情況下，由于介質(zhì)物的影響而引起 損耗發(fā)熱不大因此有必要研究絕緣子的發(fā)熱機(jī)制，探討絕緣子表層污穢及電阻劣 化引起發(fā)熱的紅外線特性特征，并采取有效措施進(jìn)行有效解決，促使絕緣子故障 減少，正常運(yùn)行。1.2故障絕緣子電阻劣化發(fā)熱機(jī)理絕緣子電阻劣化發(fā)熱機(jī)理與絕緣材料 的損壞有關(guān)。而導(dǎo)致絕緣材料的損壞有多

3、方面的原因，例如運(yùn)輸過程中、雨季后 產(chǎn)生的水分潮氣、局部放電、冷熱變化下降低拉伸強(qiáng)度等。都會(huì)導(dǎo)致絕緣子老化、 破損，嚴(yán)重影響其正常運(yùn)行。在這些影響因素中，由于破損和老化，一旦有外界 水分進(jìn)入其損壞處，必然會(huì)在化學(xué)作用及電池共同作用下產(chǎn)生碳化通道。繼而降 低了絕緣子有效距離，引起其劣化內(nèi)部突然大幅度升高，發(fā)生故障。2紅外熱像檢測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用2.1紅外熱像檢測技術(shù)的發(fā)展在我國技術(shù)水平領(lǐng)域中，最初的熱像儀由于 探測器元數(shù)十分少，其產(chǎn)生的信號(hào)難以在陰極射線管上呈現(xiàn)圖像的形式。因此， 往光學(xué)系統(tǒng)中添加了機(jī)械掃描器功能，使其能正常的接收外界中的自然景物，進(jìn) 而轉(zhuǎn)變成圖像。然而，還是有許多不足之處。在相

4、關(guān)研究人員的研發(fā)下，產(chǎn)生了 第二代熱成像儀，第二次生產(chǎn)的熱成像儀主要利用非致冷焦平面陣列技術(shù)，集合 成幾十萬個(gè)信號(hào)放大器，將芯片放入光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部，可以脫離光機(jī)掃描系統(tǒng)， 并且極大提高了其熱分辨率、靈敏性能、目標(biāo)的識(shí)別能力及探測距離，縮小了熱 像儀器的體積，給予使用者帶來了方便。紅外熱像儀是我國主要檢測絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的儀器。這種紅外熱像檢測技 術(shù)與其他國家相比有很大的差距，從1970年起，是我國首次研究紅外熱成像技 術(shù)。隨著時(shí)代的進(jìn)步，我國也獲得了多項(xiàng)技術(shù)成果，例如：紅外熱像設(shè)備上的微 型致冷器以及低噪聲寬頻帶前置放大器等技術(shù)的研發(fā)。近幾年以來，由于我國投 入了大量資金、人力和物力在紅外熱像技

5、術(shù)的研發(fā)方面，使其技術(shù)有一個(gè)質(zhì)的飛 躍，不斷縮小與其他發(fā)達(dá)國家的差距。甚至有些技術(shù)設(shè)備可以與發(fā)達(dá)國家相比。 例如，目前生產(chǎn)的1000 x1000像素的探測器陣列，使用了基于銻化錮(Indium antimonide)的新器件。2.2紅外熱像檢測故障診斷中的分析紅外熱像儀能及時(shí)發(fā)現(xiàn)連接點(diǎn)當(dāng)中的熱隱患，能檢測那些由于被遮擋而難以直觀看到的部分，將其熱量傳遞到外面 部件中，并分析得出結(jié)論。使用紅外熱像技術(shù)，可對(duì)電阻劣化、絕緣子表層的進(jìn) 行紅外熱像檢測。分析絕緣子表層、電阻劣化的發(fā)熱特點(diǎn)。下面對(duì)絕緣材料出現(xiàn) 惡化、污穢物展開分析。開始測試前應(yīng)該選擇在石油某動(dòng)力廠室外環(huán)境中無風(fēng)、 溫度保持在2左右、日落

6、黃昏、濕度不超過百分之八十五，選用德國生產(chǎn)的紅 外熱像儀，其空間分辨率為0.7mrad、靈敏度0.08C。當(dāng)絕緣材料出現(xiàn)劣化的時(shí)候，Rp電阻逐漸減少，等到表層污穢的電阻 RcRp時(shí)，Re”Rp,其發(fā)熱功率主要集中于鋼帽的內(nèi)部，繼而出現(xiàn)明顯的發(fā) 熱區(qū)。低值絕緣子的條件是55M。Rp 350MQ （參見圖1 ）。同時(shí)，也可參 見低值絕緣子熱像圖2 （使用VCr紅外線熱像儀拍攝）。當(dāng)絕緣子材料處于干 燥條件的時(shí)候，由于一些污穢物質(zhì)是不良導(dǎo)體，隨著雨季的降臨，導(dǎo)致水分滲入 那些污穢物之中，影響了導(dǎo)電率的變化，繼而增大了發(fā)功率。當(dāng)表層污垢十分嚴(yán) 重的時(shí)候，引起表層溫度迅速變高（參見圖3）。污穢、低值的發(fā)熱規(guī)律與熱像 特征有明顯的差異，而采用紅外熱像儀能有效檢測絕緣子是否正常運(yùn)行，以便及 時(shí)發(fā)現(xiàn)一些隱患，作出防范措施。圖3污移絕蜴于熱博圖3結(jié)束語本文系統(tǒng)的分析了故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理以及如何采用紅外熱像對(duì)絕緣 子污染物、電阻劣化進(jìn)行檢測，分析了其影響因素。隨著紅外熱像技術(shù)的發(fā)展， 使絕緣子的檢測功能更為全面、智能化。尤其是在檢測絕緣子故障方面。只有改 進(jìn)絕緣子的故障檢測技術(shù)，才能讓其更好的發(fā)揮其效益，更好的服務(wù)于群眾，進(jìn) 而帶動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。參考文獻(xiàn)：金光熙，權(quán)光日，郎成，等.故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理及其紅外熱像檢測 J.電瓷避雷器，2011(5):12-15.曹志全.紅外測溫儀