复合绝缘子红外检测总结与技术培训

老化外观表现
• 局部过热点的绝缘子，其硅橡胶表面均显 著发黑粉化变脆变硬，有的有许多细小裂 纹 • 憎水性基本丧失 • 局部发热点多集中在靠近高压端一侧 • 局部发热点与高压端之间的护套明显发黑
老化原因
端部密封 护套粘结 • 绝缘子内部界面产生局部放电 的起因可能有 • *种$第%种为主(+%( • 由于挤包护套加粘伞盘工艺的 缺陷#界面粘接不良留有 气 隙 或 气 泡#产生局 部放电#致使 护套绝缘老化 • #产生裂纹#在外部水汽 • 9酸作用下#表面逐步炭化成导 电态#高场强加到下一段护套上 #局部放电就一步一步向前发展 #最终导致击穿发生!因此#厂家 出厂试验时须进行陡波试验 C*D#筛选出内绝缘不良的次品 护套材料 • 3*(护套材料的原因 • !如护套材料耐电场 • 9耐老化能力不强 • #在约&E运行时间内# • 会大量产生裂纹和缝隙 • #导致界面分层产生局部 • 放电#破坏护套!
• 利用红外热像仪可以发现一般性巡视所不能发现的缺陷。例如：设备外部 链接不良、内部元件开断、绝缘受潮、劣化、击穿、以及局部过热放电现 象。通过仪器采集到得各种图谱从而进行分析和辨识。
• 由于仪器是通过利用设备自身发出的红外辐射能量来进行判别，所以不需 要其他的光信号装置和检测装置。从而使得仪器比较简单，比较轻便，大 约在 2~3kg 左右。而且操作界面简单，非常适合用于高压输电线路检测。
外绝缘受损发热机制
• 绝缘子在外部运行环境中， 不可避免地受粉 尘或工业污染物的污染。 在完全干燥的条件 下， 大部分污秽物均为不良导体。 这些污秽 物在雾或毛毛雨的条件下略微侵湿之后， 在 污秽表面上形成一层湿润膜， 湿润膜中的可 溶电解质逐渐分解后就会变成导电薄膜， 薄 膜的导电率取决于湿润的程度和污染物的化学 成分， 形成这种导电膜后绝缘子的表面爬电 泄露电流便从数微安迅速上升到数毫安 ， 其 结果在绝缘子盘面污秽部位出现发热带
工作分工
供电局生产技术 部 • （1）负责广东 电网公司复合绝 缘子红外普查工 作的具体落实； • （2）负责复合 绝缘子红外普查 巡线、拍照、初 步分析并报送电 科院工作； • （3）负责根据 红外普查结果完 成缺陷复合绝缘 子的消缺工作。 电力科学研究院 职责 • （1）负责广东 电网公司复合绝 缘子红外普查工 作方案的编写； • （2）负责复合 绝缘子红外普查 工作的协调、跟 踪； • （3）负责编写 红外普查报告。 生产技术部职责 • （1）负责组织 广东电网公司复 合绝缘子红外普 查工作的开展； • （2）负责复合 绝缘子红外普查 工作方案的审定， 督促各单位红外 普查工作的实施； • （3）负责红外 普查报告的审核。
局部发热：瓷绝缘子
瓷 质 绝 缘 子 低 值
第1、2、4片绝缘子(瓷质绝缘子)钢帽发热（属低值现象），环境温度25℃，正 常绝缘子钢帽温度为26℃。 第1片绝缘子钢帽温度为31.1℃，比其它绝缘子温度高5.1℃； 第2片绝缘子钢帽温度为28℃，比其它绝缘子温度高2℃； 第4片绝缘子钢帽温度为28.8℃。比其它绝缘子温度高2.8℃。
局部发热
合成绝缘子串导线侧第1、3、4片伞裙处杆发热，最高点温度为 60.3℃，相对本串其它位置温度26.7℃，高33.6℃，环境气温20℃， 湿度40％。 将发热的安北线51＃塔左相大号侧合成绝缘子串摘下进行加压试验， 加压后将该串合成绝缘子剖开分析，发现里面的纤维芯棒已经粉化。
复合绝缘子红外检测总结 与技术培训
广东电网公司 电科院 许志海
红外检测工作总结 输电线路红外检测应用特点 绝缘子发热原理与检测
红外检测工作总结
红外检测工作统计
本周110kV红外抽检完成率达59.5%，5个局已全部完成； 220kV红外抽检完成率达65.7%，6个局已全部完成； 500kV红外抽检完成率达74.4%，8个局已全部完成.工 作进展顺利，各电压等级红外检测进度稳步推进。
红外检测的判断方法
同类比较判断法
（1） 根据同组三相设备、同相设备之间对应部位的温差 进行比较分析； （2） 对于电压致热型设备，应结合图像特征判断法进行 判断；对于电流致热型设备，应结合相对温差判断法进行判 断。
LI01
36.8℃
℃
35
IR01
35
30
30
25
25
20.7℃
耦合电容器异常发热
从等效电路谈老化发热原因 复合绝缘子老化原因
绝缘子老化与发热
绝缘子类设备温度分布
红外检测正常绝缘子串的温度分布与电压分布相同，呈不对称 的马鞍型。高压端温度较高。
绝缘子等效模型与发热
• C0极间电容 • RM介质损耗的等值电阻 • R P是绝缘子劣化后穿透性泄露电流损耗的 等值电阻： 内绝缘老化 • R c是绝缘子表面污秽层漏电损耗的等值电 阻：外绝缘受损
•记录现场环境温度，湿度。避免在雨、雾天气进行拍摄。对每基杆塔每串绝缘子进 行红外拍照，并记录图片对应的杆塔号与绝缘子所在相。拍摄的绝缘子应尽量充满 整个画面，或由多张红外照片组成。照片中应包含球头、球窝、伞裙和护套等部位。 热像仪存储的照片需包含照片中各像素点温度数据。对于热像中出现的明显发热点 （局部温度高于其他位置3度以上），应采用长焦数码相机拍摄发热点并记录其对应 的红外照片。
2 3 27
检测方案
检测对象
•广东省运行状态的，全部110kV，220kV，500kV复合绝缘子。
红外检测 仪器 测试流程
•热像仪传感器不低于320*240像素。同时应注意测试距离与镜头视角（FOV）之间的 关系。如某品牌热像仪24度镜头100m处分辨率为8cm，表示距离测试对象100m时可 分辨测试对象表面8cm长度的发热体。如需测试4cm长发热体，则需距离50m以内拍 照或外加2倍长焦镜头。检测复合绝缘子芯棒处发热点，要求热像仪至少可分辨2cm 长度发热体。检测前，应核对产品手册或与热像仪供应商联系，选用合适的设备以 取得有效的红外照片。红外照片要求具体可参见附件红外照片示例。
低值、零值、污秽与热像
• 当绝缘材料出现劣化，R P开始减小且盘面污秽物的电 阻Rc均远大于R P时，R E≈R P， 这时发热功率几乎全部 集中在钢帽内部， 钢帽部位将出现明显的发热区 • 当R P继续下降且明显低于X D（50~80 MΩ）时，由式 （4）可以看出发热功率将呈下降趋势， 当RP降至 5 MΩ 以下时发热功率将明显小于正常值， 此时的绝缘子 称为零值绝缘子 • 但在一定湿度的条件下绝缘子盘面上的污秽物在略微侵 湿之后， 导电率就发生明显的变化。 导电率增大区域 的爬电泄露电流明显高于其他区域， 发热功率明显增大， 相应盘面部位温升明显增大
输电线路红外检测技术特点
（1）不停电、不接触、 不解体、不取样 （2）能够弥补常规巡视 的局限性和不足 （3）所需的仪器轻便、 灵巧、便于携带，同时操 作灵活简单 （4）快速、灵敏、易于 计算机分析，趋于智能化 发展
• 由于高压输电线路红外检测是在线路正常运行状态下，通过不停电来监视 线路故障和异常情况下的红外辐射所引起的温度变化来实现诊断的。从而 在不改变系统的运行状态下来监视线路运行状态下的真实信息。
局部发热：瓷绝缘子
设备名称：瓷绝缘子 设备故障：低值 设备名称：瓷绝缘子 设备故障：低值 设备名称：瓷绝缘子 设备故障：低值
设备名称：瓷绝缘子（伞群发热） 缺陷类型：表面污秽
设备名称：瓷绝缘子（发暗） 缺陷类型：零值
复合绝缘子发热诱因
• 入水
护套严重老化后 ,绝缘电阻剧烈下降所致电 阻损耗发热 剥去这部分护套 ,重新加压拍摄热像 图 。绝缘子第 1 伞下部不再发热 , 但此时高压金属 端头异常发热。
表 1 红外检测工作统计表
线路条数 110kV 220kV 500kV
总串数
计划条数
计划串数
抽检比例
完成率
缺陷串数
2277 764 172
238355 120829 50484
1171 496 116
35780 21149 8234
15.0% 17.5% 16.3%
59.5% 65.7% 74.4%
电流致热型
• 主要是因为导线接头存在的接触电阻大于 导线电阻，从而因为电流作用而引起的发 热。在架空输电线路上的设备主要有导线 耐张线夹、跳线线夹。接续管、用于跳线 连接的并沟线夹、悬垂线夹、导线接头、 引流板等。 • 电流致热主要由电流的大小决定温度的高 低，一般受风速、温度的影响比较小。特 别是降雨、雪会大大降低发热点的温度。 • 电流致热设备的检测必须在存在电流的情 况下进行，最好在大（高峰）负荷或者满 负荷的情况下进行，否则一般应在不低于 30%的额定负荷下进行，同时应充分考虑 小负荷电流对测试结果的影响。
工作内容
完成红外普查报告；
修订广东电网复合绝缘子相关技术规范，完善对复合绝缘子在应 用中的各环节和全过程管理中的相关技术要求；
提出在不同污区、不同污源的复合绝缘子运行情况分析，结合复 合绝缘子抽检工作初步确定复合绝缘子的运行寿命，提出复合绝 缘子的运维策略。
线路红外检测优势 线路设备发热特点
输电线路的红外检测
• 架空输电线路红外检测方法有一般检测和精确检测两种。一般 检测适用于用红外热像仪对电气设备进行大面积的检测和快速 扫描。而精确检测主要用于检测电压致热型和部分电流致热型 设备的内部缺陷，以便对设备的故障进行精确判断。 • 电压致热型设备的热像不太明显，没有电流致热型的明显，发 热点的温度和正常时的温度差别比较小，所以对电压致热型设 备的检测必须使用精确检测。 • 电流致热型设备的发热点的热像比较明显，对这些设备的检测 可采用一般检测和精确检测相结合的方法先对整个设备进行整 体性的全面的快速扫描，一旦发现异常以及发热现象，然后就 对发热点进行精确检测和分析。这两种检测方法的相结合使用， 不但可以对发热缺陷进行准确的判断，而且可以极大的提高检 测效率。
氧化锌避雷器受潮发热
27.8℃
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
LI01
27
26
℃
IR01
25 25.0℃
B相：28.5℃
26
其它相：26.7℃
方 框 1: 40.9℃
40.9℃ 40 方 框 2: 32.0℃ 方 框 3: 33.0℃ 38 36 34 32 30 28 28.0℃
110kV主变变高套管柱头发热
输电线路红外检测的方法及应用
红外检测优势
2010年2月，500kV穗横乙线红外检测发现 有异常发热复合绝缘子是2003年产品。 2010年11月28日，超高压公司负责运维的 500kV罗百Ⅰ线双V串断裂的复合绝缘子为 2004年产品，9月16日红外测温发现异常未 更换。11月发生断串。接近3个月的提前量 。
500kV穗横乙线红外检测异 常发热的复合绝缘子
内绝缘劣化发热机制
• 绝缘电阻劣化与绝缘材料破损相关。 制造、 运输及安装过程中 均会带来绝缘子的破损， 而机械疲劳、 局部放电和水分潮气侵 入则是导致绝缘材料局部破损的主要原因。 处于高压运行状态 下的绝缘子， 在日晒雨淋、 风吹雷击和冷热变化的作用下，会 出现拉伸强度降低， 而瓷坯、 瓷釉和水泥之间热胀系数不匹配， 则在钢脚部位及钢脚顶部会出现疲劳破坏或者引起绝缘子老化， 产生裂纹和破损。 而靠近导线侧的第一片绝缘子电压降过高， 在破损或裂纹处发生放电产生的氮氧化物与水结合生成的酸会 腐蚀附件， 加速绝缘材料老化破损， 一旦水分潮气渗入破损处， 在电场和化学作用下形成碳化通道。 所形成的碳化通道在降低 阻值的同时， 减少绝缘子的有效绝缘距离。 水分潮气会增大穿 透性泄露电流， 使绝缘子劣化部位温度升高
• 仪器配合相关的计算机图像处理和分析软件，不仅可以对监测到的设备运 行状态进行分析，而且能对设备中的潜在的故障或事故隐患属性，具体位 置和严重程度做出定量的判断。
输电线路设备的发热特点
电压致热型
• 是由电压作用引起的发热，主要有瓷质绝 缘子零值、劣质泄漏电流引起的发热，复 合绝缘子棒芯电蚀引起的发热，线路避雷 器阀片失效泄漏电流引起的发热等。在架 空输电线路上的设备主要有绝缘子和线路 避雷器等； • 电压致热主要由泄漏电流决定，发热点隐 藏在封闭物体内，一般受湿度、降雨雪、 风速等影响较大，与电流大小基本上没有 关系； • 所以电压致热设备的检测最好在小负荷、 大湿度的气候中进行；