复合绝缘子隐蔽性缺陷及检测方法
X射线对复合绝缘子内部缺陷的透照检测和诊断
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电气化铁路接触网用复合绝缘子检测规范：2
1.检验规范：本标准按公司产品要求制定，作为高压线路用复合绝缘子出厂质量的依据，参照标准：GB/T 19519－2004、GB/T 22079-2008、GB/T 20142－2006、TB/T 3199.2－2008、OCS-2、OCS-3外观检查：2. 检验方法：逐个转动/目测/手感，必要时剖检。
3. 接受依据：（1）绝缘子伞套非杆径部位表面单个缺陷面积（如缺胶、凸起、凹陷等）不超过25mm2,突起表面和合缝应清理平整，凸起高度不应超过0.5mm，深度不大于1mm，总缺陷面积不超过绝缘子总面积的0.2％。
（2）杆径部分应无裂纹，无缺胶、无杂质等缺陷。
（3）封胶应光滑无缺陷。
（4）金具表面镀锌应均匀光洁无缺锌。
（5）芯棒与端部附件应无明显歪斜。
（6）铭牌/激光标记应清晰正确。
连接尺寸检查：4. 检验方法：（1）绝缘子球窝、球头连接结构尺寸及偏差应符合GB/T4056-2008的规定，采用通止规进行检验。
（2）绝缘子单、双耳金具连接结构尺寸及其偏差应符合TB/T3199.2的规定，单、双耳金具连接孔的直径，单、双耳金具耳环的厚度及耳环的长度的尺寸采用游标卡尺检验。
（3）双夹箍金具与腕臂管连接的直径、深度尺寸，与压板连接的尺寸，与销钉连接的孔的直径等尺寸采用游标卡尺进行检验。
（4）法兰金具的形位公差采用专用测量台进行减压，连接孔直径采用游标卡尺进行检验。
拉伸负荷试验：5. 检验方法：将试品水平安装在试验机上，并应使试品在试验时受纯粹的拉伸负荷。
试验沿试品轴线方向施加拉伸负荷。
试验时应均匀而无冲击地升高负荷到规定的逐个拉伸负荷，并在此负荷下保持10s。
6. 接收依据：试品在拉伸过程中不应有拉脱、拉断、封端胶开裂或金具附件产生裂纹。
额定弯曲负荷试验7. 检测方法：（1）取正常生产的绝缘子做试验，用专用卡具固定。
（2）对试品分别施加弯曲负荷，加负荷方向与绝缘子轴线方向垂直，并且和试品轴线在同一平面内。
此负荷应迅速而平稳的从零升到大约为试品机械破坏负荷的60％，并在此负荷下保持10s。
基于微波反射法的复合绝缘子无损检测方法
基于微波反射法的复合绝缘子无损检测方法摘要：复合绝缘子发生事故有一类重要原因是由于内部缺陷导致。
针对复合绝缘子的无损检测技术很有必要，但目前尚无理想的方法。
复合绝缘子的材料结构较为复杂，许多延续自玻璃和陶瓷绝缘子的检测方法和其他行业成熟的无损检测方法不适用于复合绝缘子的检测。
关键词：复合绝缘子；无损检测；微波反射法；导通性缺陷；检测距离；为了对运行复合绝缘子内部缺陷进行无损探伤(NDT)，提出一种基于高频微波的检测方法，利用微波在硅橡胶与缺陷以及缺陷与芯棒交界面处的折反射进行缺陷检测。
一、实验装置与实验方法1.实验系统。
直流电源为微波源提供工作电压，微波源采用耿氏振荡器，产生24 GHz的微波。
通过波导管将微波传导到试样表面或者附近，微波从波导管中发射出来，在试样的各个表面发生折射和反射，反射波的一部分被波导管接收，定向耦合器将反射波提取出来，经过微波检测器转换成电压强度信号，经过低频放大器处理，进入数据采集卡，最后进入计算机读数并处理。
使用的探头只能进行近场检测，由于波导是金属材质，无法近距离接触运行绝缘子，所以目前阶段的实验装置只能用于离线检测。
进一步考虑在线检测需要改用微波天线探头。
2.微波频率的选择。
本实验中使用的微波频率为24 GHz，主要来自于对检测精度的要求和微波传输理论中波导管与电磁波的匹配要求。
要检测毫米尺度的缺陷，微波频率应在几十GHz量级。
根据由频率带来的趋肤效应、介质损耗、辐射损耗、工艺难度等因素，10 GHz频段的微波适宜选用矩形金属波导管。
由波导传输线理论，矩形波导管内部电磁波具有以下性质：尺寸确定的矩形波导管只能传递频率离散的特定几种波型，并且存在截止波长，只有波长小于2倍内边长的微波才能在波导管内形成稳定的传输波形。
另外，不同频率的微波所传输的功率不同，确定尺寸的波导管有对应的最大传输功率。
综合以上因素，选择矩形金属波导的过程如下：先根据使用需要(本实验中即测量精度)选择大致的微波频率范围，再根据不同型波的截止频率选择能够滤出唯一型波的波导尺寸范围，最后根据最大传输功率的要求选定工作频率。
关于复合绝缘子故障检测方法的有效性的探讨
关于复合绝缘子故障检测方法的有效性的探讨摘要：随着电网结构的不断改变，很多的复合绝缘子都被广泛的应用在电网之中，由于复合绝缘子的故障问题，经常会引发一些输电线路事故，对于线路检测技术人员的人身安全，造成很严重的威胁。
文章对复合绝缘子故障检测方法的有效性进行了研究。
关键词：复合绝缘子；故障检测；有效性前言：复合绝缘子的出现，相对于玻璃绝缘子和瓷绝缘子具有安装简单、重量轻便以及耐污等优势，近年来，也被广泛的应用在输电线路中，在长时间的运行过程中，受到机械力以及紫外老化等问题的影响，使得复合绝缘子的性能严重下降，因此，经常会引发一些线路事故，明确其故障检测方法很有必要。
1复合绝缘子的典型故障类型复合绝缘子运行的状况十分良好，有效的解决了我国个别地区的防污问题，但是，在实际运行的过程中，依然也会发生一些比较典型的故障，主要表现在以下几个方面：1.1鸟害闪络近年来，随着人们动物保护意识的不断增强，鸟害闪络事故有很明显的增加趋势，同时，这一类的事故也具有一定的区域性，同一区域中的不同位置也会发生不同的鸟害闪络。
而这种鸟害闪络一般又可以分为两种，一种就是鸟啄，另一种就是鸟粪。
鸟粪跳闸的形式一般由分为两种，一种就是鸟粪落在了绝缘子上，表面的鸟粪痕迹并不是十分的明显，鸟粪在下落的过程中，受到伞裙的阻挡，因此，被分成了很多段，发生闪络的概率也比较的低；而另一部分的鸟粪是沿着均压环的外侧下落，直接导致了金具的放电现象，绝缘子上没有留下明显的鸟粪的痕迹，这种跳闸的方式，在过去很长的一段时间中，都会被定义为不明原因的闪络现象。
目前这种现象已经被定义为“鸟害事故”，而关于这种事故的实际原理，很多的研究人员都进行了试验。
另一种鸟害就是由于鸟啄伞裙导致了绝缘伞裙被损坏。
研究人员针对这一现象也进行了很多的走访调查，发现当地有大范围的鸟类活动，针对于这样的故障类型，一般情况下，建议厂家可以适当的改变绝缘子表面的气味，很多的鸟类对某种树脂的味道都不是十分感兴趣，因此，生产厂家可以利用鸟的这一特征进行绝缘子的改造[1]。
电网运行中合成绝缘子缺陷带电检测的研究
电网运行中合成绝缘子缺陷带电检测的研究摘要：合成绝缘子具有许多优点而备受青睐，如抗老化、防污闪能力强，机械性能高，质量小、安装与维护都较方便快捷等。
但是合成绝缘子经过长时间的运行，许多已出现劣化事故，如果不及时的对合成绝缘子的缺陷进行检测与处理，将会使得电力系统出现大面积的停电、断电现象，对经济效益产生严重的影响。
关键词：电网运行；合成绝缘子；缺陷带电监测引言：随着我国经济的迅速发展，近年来，合成绝缘子也以其重量轻、性价比高、操作与维护等过程简单、方便、快捷等的绝对优势快速的发展起来。
但在合成绝缘子的使用过程中应对注意要进行定期的检修，因为合成绝缘子的内部缺陷比较隐蔽，很难被检测出来。
因此，加强对合成绝缘子内部缺陷带电检测的研究，对于防止电网事故具有重要意义。
1、合成绝缘子内缺陷带电检测技术研究现状1.1基于电量式的合成绝缘子内缺陷带电检测技术电量检测与非电量检测是基于电量式的合成绝缘子内缺陷带电检测技术的主要检测技术。
电量检测的方法有脉冲电流法、电场法、分布电压法等；非电量检测的方法有紫外脉冲法、目测法、爬坡法等。
考虑到检测方法的简单实用性，我国目前主要采用紫外脉冲法、超声波检测法以及电场法来检测合成绝缘子的内缺陷，下面对以上几种方法分别进行介绍：（1）紫外脉冲法在高压电气设备放电过程中，因其电场周围的场强不均匀使得电压也出现分布不均匀的现象，从而导致合成绝缘子的表面局部放电。
我们用尖板放电物理模型来模拟这一情况下图是尖板在不同的外加电压下的电晕光谱。
图一不同外加电压下的尖板电晕光谱示意图紫外光作为太阳光的一部分，而能够穿过大气层到达地面的波长范围则是280~400mm之间，小于280mm的紫外光将会被过滤掉。
由上图可以看出，电晕光谱主要集中在300~400mm波段，因此，上图中小于280mm的区域通常被称作“日盲区”。
我们选择在“日盲区”以外的区域利用紫外脉冲法进行检测，如果出现异常，即可说明该区域的合成绝缘子的内部存在缺陷，这样，操作人员即可对该区域进行检修。
几种常见复合绝缘子的缺陷及诊断方法
几种常见复合绝缘子的缺陷及诊断方法王原生;周焱;白跃华【摘要】分析了运行中复舍绝缘子出现的绝缘子破坏、绝缘子闪络等问题及产生的原因,提出观察法、泄漏电流法、紫外成像法、红外测温法等早期诊断方法,为及时发现复合绝缘子存在的问题,有效降低复合绝缘子缺陷,避免设备出现断串掉线事故提供参考.【期刊名称】《山西电力》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】3页(P16-17,60)【关键词】输电线路;复合绝缘子;诊断方法【作者】王原生;周焱;白跃华【作者单位】忻州供电分公司,山西,忻州,034000;忻州供电分公司,山西,忻州,034000;忻州供电分公司,山西,忻州,034000【正文语种】中文【中图分类】TM216;TM854复合绝缘子的应用已有近40 a的历史,已在27个国家和地区使用。
大量运行经验表明复合绝缘子与瓷绝缘子相比有着不可比拟的优点:重量轻(仅为瓷绝缘子的1/10)、易安装;强度高、抗冲击 (玻璃纤维芯棒的强度是普通钢的1.5～2倍,比高强度瓷高3～5倍);复合绝缘子表面憎水性和憎水性迁移的特点使其具有很强的耐污能力 (同等污秽条件下复合绝缘子闪络电压是瓷绝缘子的2～3倍);不存在检测零值绝缘子的问题。
基于这些优点复合绝缘子越来越受到欢迎[1,2]。
随着复合绝缘子在高压输电线路上日益广泛的应用,因其生产工艺、生产质量缺陷或老化、外力破坏及污秽引起的故障逐渐增多,对电力系统安全运行造成的威胁也不断加剧。
为了及时发现复合绝缘子的事故隐患、避免突发事故、提高电力系统运行的安全可靠性,开展复合绝缘子在线检测是非常有必要的。
在众多复合绝缘子早期在线检测方法中,红外测温法是最有效的。
导致电网恶性事故的绝缘子损坏:包括界面击穿、金具脱落、芯棒脆断等[3]。
产生的主要原因如下。
a)复合绝缘子的产品质量还不够稳定,产品出厂检测不能发现某些潜在缺陷。
b)复合绝缘子不合规范操作或在长期运行过程中机械强度下降、金具松动、芯棒有酸性气体侵入,致使芯棒脱落或脆断。
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Smart Grid 智能电网, 2017, 7(6), 452-458Published Online December 2017 in Hans. /journal/sghttps:///10.12677/sg.2017.76050Concealment Defects of CompositeInsulators and Their Detection MethodsJun Xin1, Quanjun Zhu2, Xiying Fan3, Hao Wang1, Xinfeng Dong1, Jianxing Ren11School of Energy and Mechanical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai2Global Energy Interconnection Research Institute, Beijing3State Grid Shanxi Economic Research Institute, Taiyuan ShanxiReceived: Dec. 1st, 2017; accepted: Dec. 13th, 2017; published: Dec. 21st, 2017AbstractThis paper introduces the important role of composite insulators in transmission lines; briefly summarizes some major problems such as mandrel breakage, mechanical properties, interface breakdown and aging performance in the use of composite insulators in China; and lists a variety of non-destructive testing methods, focusing on ultrasonic nondestructive testing methods.KeywordsComposite Insulator, Transmission Line, Defect, Nondestructive Testing复合绝缘子隐蔽性缺陷及检测方法辛军1，朱全军2，樊习英3，王昊1，董新峰1，任建兴11上海电力学院能源与机械工程学院，上海2全球能源互联网研究院，北京3国网山西省电力公司经济技术研究院，山西太原收稿日期：2017年12月1日；录用日期：2017年12月13日；发布日期：2017年12月21日摘要本文主要介绍了复合绝缘子在输电线路中的重要作用，对于国内复合绝缘子在使用中出现的一些主要问题，如芯棒断裂、机械性能、界面击穿及老化性能等缺陷进行简单概括，并列举出各种无损检测方法，重点介绍超声波无损检测方法。
辛军等关键词复合绝缘子，输电线路，缺陷，无损检测Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 前言绝缘子在支撑输电线路、隔离输电线路与其它导电物体、维护电力系统安全运行等方面具有极其重要的作用，其性能的优异关乎电力系统的安全稳定运行。
自20世纪50年代复合绝缘子研制成功之后，绝缘子的性能得到了一次飞跃式的提高[1]。
之后经过不断的运行实践和研究人员的努力，复合绝缘子以其体积小、重量轻、制造维护方便、机械强度高、污秽性能优异、生产快、性能稳定等优点被越来越广泛地应用于电力系统中[2]。
高温硫化硅橡胶复合绝缘子在抗老化、阻燃性、憎水性、耐漏电起痕及电蚀损、耐污性、耐潮湿、耐臭氧性、耐紫外光、耐高低温和抗撕强度等方面更具有突出优点，其应用也更加广泛。
另外，复合绝缘子出色的防污闪性能也是瓷绝缘子和玻璃绝缘子无法与之相比的。
有研究表明，复合绝缘子的污闪电压可达到瓷和玻璃绝缘子的三倍，加之其体积小、重量轻等优点，使得它在我国的重污秽地区得到广泛应用[3]。
此外，在山区等交通不便地区使用复合绝缘子，还可以节省人力和运行维护费用，大大降低了运行成本。
复合绝缘子在运行中能够保持较高的耐雷水平，有效遏制了类似瓷绝缘子零值问题和玻璃绝缘子自爆危险的发生。
然而，复合绝缘子虽然优势明显，但由于运行环境(特别是高湿重污染环境)的影响以及使用年限的增加，复合绝缘子也会发生界面击穿、闪络和伞裙老化、机械强度降低、芯棒脆断等问题[4]，而出现这些问题的原因主要是复合绝缘子运行环境的复杂性以及制造工艺等问题造成的内部缺陷。
常见的内部缺陷包括伞裙护套内部的气孔、断层缺陷、伞裙护套与芯棒界面的粘接不良或存在气泡等等,这些缺陷会对电网的安全运行构成极大威胁[5]。
这些缺陷绝缘子的电场分布不均，在缺陷位置产生电场畸变，高场强的长期作用会促使绝缘子护套、芯棒和金具等部位发生局部放电，使绝缘子性能劣化，严重时甚至会引起绝缘子击穿、断裂，影响输电线路安全。
对于这些缺陷仅仅通过肉眼是无法识别的，因此需要研究如何更快、更准确地检测出复合绝缘子内部缺陷的方法，从而更有效地保证输电线路的完全[6]。
2. 复合绝缘子使用中的问题复合绝缘子主要由芯棒、伞裙护套和端部金具组成，其结构如图1所示。
内部芯棒由树脂浸渍的几万根玻璃纤维构成，以保证芯棒有足够高的机械强度[7]，但芯棒的耐大气老化性能相对较弱；芯棒外部的护套和伞裙一般由硅橡胶材料制成。
护套包覆的芯棒外表面，一方面提供良好的外绝缘性能，另一方面保护芯棒免受大气侵蚀[8]。
挂网复合绝缘子工作环境十分恶劣，受大风、雷电、酸雨、覆冰和日晒等外界环境因素的影响，从而使其附加应力增大，机电性能下降，极易产生力学性能故障。
另外，由于生产方面的质量问题也会导致复合绝缘子在挂网后出现一系列问题。
挂网后的复合绝缘子经常会出现护套与芯棒脱粘、平板硅橡胶破损缺陷以及护套内部产生气孔或断层等缺陷，从而导致芯棒断裂、掉线等严重问题[9]。
辛军等芯棒金具密封槽密封胶硅橡胶密封圈Figure 1. Composite insulator structure图1. 复合绝缘子结构2.1. 芯棒脆断问题芯棒脆断是当前复合绝缘子所发生的最严重的事故，其所占比例最大，如图2所示。
这种现象在特高压线路中尤为突出。
通过大量的模拟试验，目前应力腐蚀理论是最被人接受的芯棒脆断产生机理。
应力腐蚀理论认为在运行中由于某种原因，某种酸性介质会入侵或产生于芯棒表面和内部，因此造成芯棒同时承受酸性腐蚀和应力，即芯棒承受应力腐蚀[10]。
尽管此时芯棒承受的负荷不足以使其在通常模式下断裂，但由于酸蚀环境的同时存在，在某一运行时间内还是会发生应力腐蚀断裂。
芯棒中纤维是机械负荷的主要承载体，因此纤维的应力腐蚀反应是芯棒强度下降的主要原因。
纤维的成分是玻璃，而玻璃容易与无机酸和有机酸发生离子交换反应。
经过离子交换反应之后，玻璃表面会因为体积变化而产生过应力，并因此导致玻璃表面产生裂纹。
当玻璃纤维承受一定的拉伸应力时，纤维表面的裂纹将进一步扩展导致纤维断裂[11]。
在芯棒材料中，由于树脂基体的机械强度很低，假设芯棒在应力腐蚀后裂纹从树脂基体开始，然后沿垂直于芯棒受力方向的横截面方向扩展，直至遇到纤维处停止。
此时如果酸性溶液沿此裂纹侵人到纤维表面，则纤维会在酸性溶液作用下断裂，由此进一步引起新的树脂基体裂纹和新的纤维断裂。
随着裂纹的不断扩大，剩下无裂纹部分的平均应力和裂纹尖端的应力会逐步增长，使得裂纹扩展速度越来越快，当无裂纹部分承担的平均应力超过其极限强度时，芯棒破坏由脆断演变成通常的短时拉伸破坏，此时的芯棒脆断表现为通过面内剪切贯通的多个平整断口[12]。
2.2. 界面击穿问题复合绝缘子界面击穿通常是由于耦联剂使用不当或制作工艺存在缺陷从而引起界面局部粘接不实，使该处容易因为场强集中而导致放电，再加上界面耐电能力较弱从而使得缺陷扩大而导致的。
由于界面击穿而导致复合绝缘子损坏的现象很多，早起这种现象多发生于雷击的情况下，尤其是采用灌胶、挤包工艺的悬式产品和和110 KV的横担产品。
但近年来，挤压穿伞和整体注塑的复合绝缘子也多次发生界面击穿问题。
2.3. 沿面闪络问题复合绝缘子与传统的瓷式或玻璃绝缘子一样也会发生沿面闪络问题，发生闪络的原因主要有雷击、鸟害、污闪等原因。
辛军 等Figure 2. Percentage of damage 图2. 各种损坏所占比例3. 复合绝缘子无损检测复合绝缘子在运行过程中出现的故障主要包括电气、机械两类。
电气类故障主要包括闪络、击穿、老化等，机械类故障主要是裂纹、脆断等。
电气故障和制造工艺水平是复合绝缘子产生内部缺陷的原因，而机械故障则大多是由复合绝缘子内部缺陷引起的。
由于制造工艺及老化等原因导致复合绝缘子护套与芯棒脱粘、护套内部产生气孔或断层等问题，这些内部缺陷会对电网的安全运行构成极大威胁。
为了保证复合绝缘子的安全运行，对于其内部的缺陷我们应积极地检出，并淘汰那些有缺陷的复合绝缘子，因此，如何更有效地检测复合绝缘子的内部缺陷成为了当前研究的热点问题。
为了保证产品质量和设备安全运行，必须对产品和设备进行检验。
一般把检验分为破坏性检验和无损检验两大类。
破坏性检验是指以损伤或破坏被检验对象为代价来检测材料或产品性能质量的方法，如机械性能试验、化学成分分析、金相分析、爆破试验等。
而无损检验则是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象的内部或表面缺陷，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称[13]。
3.1. 射线检测法射线检测是利用放射线(X 射线、γ射线或其他高能射线)能够穿透金属材料，并且材料对射线的吸收和散射作用不同，从而使胶片感光不一样的特性，在底片上形成黑度不同的影像，据此来检测材料内部缺陷情况(如缺陷的性质和大小等)的一种检验方法[14]。
利用X 射线的检测方法主要有照相法、实时成像法、断层形貌成像法、康普顿散射成像法、计算机断层扫描法，此外还有γ射线康普顿反散射成像法、中子照相法等。
射线检测适用于各类钢材、有色金属材料等，特别适用于检查焊缝的质量。
它具有发现缺陷直观、检查结果准确可靠、可将底片保留备查、对气孔夹渣和焊接不良等体积型缺陷敏感等优点。