應用方案—紅外熱像儀檢測變電站絕緣子

瓷質絕緣子串在變電站、發電廠、輸電線路中有著重要的應用，不僅要求其具有良好的機械性能，還應有著良好的電氣性能。由于瓷質絕緣子串在運行過程中長期承受冷熱變化、機電負荷、機械應力、大氣污染等作用，長時間運行后會出現絕緣劣化、絕緣擊穿和閃絡放電等缺陷，為電網帶來重大的安全隱患。
近年來，隨著紅外熱像儀技術的不斷進步，以及紅外圖像處理手段的提升，基于紅外熱像技術的劣化絕緣子檢測有了夯實的基礎條件。國內外學者針對不同環境情況下絕緣子串電壓分布情況，對紅外熱像識別劣化絕緣子進行了大量研究，實驗結果表明檢測濕度盡可能保持在80%左右，能提升零值絕緣子檢測準確率。針對工程實踐中劣化絕緣子的漏報問題，曾提出一種基于戴維南等效電路法的紅外檢測盲區計算方法，并得出電壓分布和溫度差范圍是影響盲區范圍大小的兩大核心因素。通過對絕緣子發熱機理與紅外熱像技術的研究，以工程中低零值為依據，分別對零值絕緣子處于絕緣子串中不同位置的紅外圖譜進行分析，當實驗的絕緣子串中有嚴重污穢絕緣子和零值絕緣子時，其熱像圖譜與正常圖譜有明顯差異，當絕緣子串中的零值絕緣子位于高壓端時，紅外測溫圖譜表征為相鄰正常絕緣子示與零值絕緣子間溫差明顯。

圖為鋼帽紅外熱像儀溫度

本研究分析瓷質絕緣子的發熱機理，對運行絕緣子串中零值絕緣子和污穢絕緣子進行有效識別，論證紅外測溫技術的有效性和實用性，并得出相關結論，對實際工程中開展紅外檢測識別劣化絕緣子具有指導意義。

圖為絕緣子紅外熱像儀溫度

本研究建立了電壓分布模型和電熱轉化模型，通過仿真計算、現場實測和高壓試驗，得出以下結論：1)高壓試驗和紅外熱像實測表明，正常絕緣子串的電壓分布和溫度分布均呈現不對稱的馬鞍形，且具有正相關性。2)鋼帽溫度偏高的瓷質低值絕緣子紅外熱像圖譜呈亮色調；鋼帽溫度偏低的零值絕緣子紅外熱像圖譜呈暗色調；磁盤溫度較高的污穢絕緣子瓷面紅外熱像圖譜為亮色調。

圖為絕緣子紅外熱像儀溫度

3)水平的瓷質耐張絕緣子串長期承受很強的機械應力，易致高壓側第1片絕緣子易劣化為低值絕緣子；垂直的瓷質絕緣子直線串瓷面為水平方向，容易積污、劣化為污穢絕緣子。4)主變壓器220kV側采用單串耐張絕緣子串極易劣化，建議全部更換為雙串耐張絕緣子串。5)對劣化絕緣子串應定期開展帶電檢測，監測缺陷發展情況；若單串絕緣子串劣化的絕緣子數超過1/3，應檢修更換。6)針對強污染地區的變電站，應定期開展帶電水沖洗和紅外檢測工作；在下雨初期和陰雨階段應觀察、跟蹤閃絡情況，如發現絕緣子串發生大面積閃絡應采取事故處理、隔離故障。