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摘 要 分析了觀察法、電場(chǎng)法、紫外成像法和紅外成像法這4種合成絕緣子帶電檢測(cè)方法的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，總結(jié)出它們不同的主要適用范圍：觀察法、電場(chǎng)法分別適于外絕緣、導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷；紫外成像法、紅外成像法分別適于能產(chǎn)生局部放電、局部發(fā)熱的缺陷。比較而言電場(chǎng)法成本低廉，直接檢測(cè)，準(zhǔn)確可靠，操作簡單，更適于國內(nèi)推廣使用。
0 引 言
合成絕緣子在我國用量越來越大，故障也日趨增多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到1998年，除雷擊、鳥害及其它外力破壞造成合成絕緣子閃絡(luò)外，廣東、華東、華北等地區(qū)還多次發(fā)生事故(15起界面擊穿、4起芯棒脆斷、23起污閃)。生產(chǎn)工藝和質(zhì)量問題或硅橡膠相對(duì)較快的老化也常使運(yùn)行中的合成絕緣子發(fā)生故障。故需帶電檢測(cè)運(yùn)行中的合成絕緣子，以預(yù)先發(fā)現(xiàn)其缺陷，及時(shí)防止缺陷發(fā)展成事故。
目前，國外帶電檢測(cè)合成絕緣子的研究十分活躍，采用的檢測(cè)技術(shù)主要有觀察法、紫外成像法、紅外成像法、電場(chǎng)法。這些方法都可實(shí)現(xiàn)合成絕緣子的帶電檢測(cè)，但各有局限性，從中選擇一種或幾種能適應(yīng)國情、便于推廣的方法是我國開合成絕緣子定期檢測(cè)工作的先決條件。本文通過實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，分析比較上述幾種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足。
1 觀察法
此法目前最常用，操作人員用雙筒望遠(yuǎn)鏡在塔下就可檢測(cè)，主要檢測(cè)常見的表面缺陷(包括絕緣傘裙受侵蝕、變粗糙、閃絡(luò)、開裂，外覆層有侵蝕的溝槽和痕跡、開裂、破碎，芯棒外露等)。但一般缺陷尺寸較小，需從一定角度才能看到，僅從面觀察不夠可靠，因此要求登塔檢測(cè)。且內(nèi)絕緣故障在外觀上常無異常，僅靠觀測(cè)難以發(fā)現(xiàn)。另外，運(yùn)行多年的絕緣子易發(fā)生故障，而其表面積污嚴(yán)重，幾乎變成黑色，使表面缺陷更難發(fā)現(xiàn)。
開始污穢的黑色遮住硅橡膠的紅色時(shí)未見異常，后來水洗去污穢露出硅橡膠的紅色時(shí)才見一小孔。這小孔里隱藏著很長一段放電形成的炭化通道。
可見缺陷可能因觀察角度不理想或污穢覆蓋而不能被發(fā)現(xiàn)。內(nèi)絕緣缺陷更可能因無明顯外表特征而被遺漏。因此觀察法雖很簡便，但很不可靠。
2 紫外成像法
此法用于檢測(cè)那些會(huì)導(dǎo)致絕緣子外覆層嚴(yán)重侵蝕的微小但穩(wěn)定的表面局部放電。通過觀察局放發(fā)出的紫外光可發(fā)現(xiàn)某些缺陷。過去的紫外成像儀需夜間操作以避開陽光中的紫外線。目前以色列生產(chǎn)的一種紫外成像儀避開了陽光中的紫外線光譜，從 而可在白天使用。其攝像鏡頭具有自動(dòng)對(duì)焦等功能，且同時(shí)利用可見光和紫外光雙重成像，非常便于在地面對(duì)準(zhǔn)絕緣子拍照。為白天在實(shí)驗(yàn)室中一只合成絕緣子表面缺陷處發(fā)生局放時(shí)用該儀器觀察到的畫面，局放部位明顯發(fā)亮。
但并非所有缺陷都發(fā)生局放。有些缺陷只有受潮后才會(huì)發(fā)生局放�，F(xiàn)場(chǎng)操作中，若導(dǎo)線和均壓環(huán)產(chǎn)生電暈，所發(fā)出的紫外光可能經(jīng)反射后進(jìn)入鏡頭，從而產(chǎn)生許多閃爍的亮點(diǎn)，給識(shí)別帶來一定困難。此類儀器價(jià)格昂貴。
3 紅外成像法
此法用于導(dǎo)線、接頭、套管等發(fā)熱檢測(cè)及合成絕緣子局部異常發(fā)熱檢測(cè)。絕大多數(shù)由電場(chǎng)引起的絕緣材料損壞與溫度有關(guān)。局部放電、泄漏電流流過絕緣物質(zhì)時(shí)的介電損耗或電阻損耗都可引起絕緣子局部溫度升高。通過觀察局部熱點(diǎn)發(fā)出的紅外線可發(fā)現(xiàn)某些缺陷。目前市場(chǎng)上可供選擇的眾多紅外攝像儀的重量、體積、操作等與普通家用攝像機(jī)相似，便于攜帶和操作，甚至可攜帶上塔對(duì)絕緣子近距離拍照。過去的同類儀器易受陽光影響，白天不能使用�，F(xiàn)在的高檔儀器可白天使用，且靈敏度<1℃，自動(dòng)顯示最高溫度數(shù)值。圖3為高壓側(cè)端部異常發(fā)熱的某合成絕緣子紅外成像圖(儀器顯示該點(diǎn)溫度高出本體約15℃)。
加拿大魁北克省1996年用此法發(fā)現(xiàn)一個(gè)有兩處缺陷(紅外圖像相應(yīng)有兩處發(fā)熱區(qū))的合成絕緣子，經(jīng)解剖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，一處對(duì)應(yīng)于局部強(qiáng)場(chǎng)，另一處對(duì)應(yīng)于外覆層缺陷處滲入酸性水分后電阻損耗增大。一般情況下，絕緣子產(chǎn)生導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷時(shí)，缺陷處因電阻較小而不會(huì)發(fā)熱，而缺陷端部因局部電場(chǎng)較強(qiáng)而發(fā)熱，此時(shí)發(fā)熱點(diǎn)對(duì)應(yīng)于缺陷端部而非缺陷中部。此類儀器價(jià)格較貴。
4 電場(chǎng)法
此法根據(jù)合成絕緣子縱向電場(chǎng)分布曲線的形狀來判斷絕緣子的內(nèi)絕緣故障。當(dāng)絕緣子含有缺陷時(shí)，電場(chǎng)在此處或多或少會(huì)有一些突變。通過觀察局部電場(chǎng)的畸變可發(fā)現(xiàn)某些缺陷。一般來說，內(nèi)絕緣缺陷在外觀上難以發(fā)現(xiàn)，但最危險(xiǎn)。目前認(rèn)為，合成絕緣子密封不良或護(hù)套性能不良，會(huì)使潮氣進(jìn)入內(nèi)部，導(dǎo)致在芯棒與護(hù)套的界面或芯棒中發(fā)生局放而產(chǎn)生炭化通道。這些炭化通道不但分離開芯棒和護(hù)套，而且逐漸沿芯棒發(fā)展，使總的絕緣長度減少。這些放電有時(shí)還嚴(yán)重腐蝕芯棒，致使芯棒斷裂。目前國外已發(fā)生數(shù)例合成絕緣子內(nèi)絕緣故障，國內(nèi)也出現(xiàn)了一些問題。
導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷勢(shì)必影響絕緣子周圍的電場(chǎng)分布(包括絕緣子沿芯棒方向的縱向電場(chǎng)和沿橫截面半徑方向的徑向電場(chǎng))。故對(duì)比所測(cè)絕緣子與良好絕緣子的縱向電場(chǎng)，找出電場(chǎng)異�；兾恢�，即找，到內(nèi)絕緣缺陷位置。華北電力大學(xué)等單位利用該原理開發(fā)出“DL-I型合成絕緣子帶電檢測(cè)儀。為利用該儀器獲得的圖l中絕緣子的縱向電場(chǎng)分布曲線。良好絕緣子的電場(chǎng)分布曲線是光滑的，而圖4曲線在第4大傘和第1l、12、13大傘兩處出現(xiàn)下陷，表示這兩處存在導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷。絕緣子第11、12大傘處外表僅有一小孔，剝?nèi)ネ飧矊雍�，發(fā)現(xiàn)芯棒上有十幾cm長的黑色炭化通道。第4大傘處外表有裂縫，剝開后發(fā)現(xiàn)芯棒粉化、發(fā)黃�？梢姍z測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
電場(chǎng)法利用電場(chǎng)來檢測(cè)絕緣子，能直接反映絕緣子的絕緣狀況，因此受干擾的影響較小。檢測(cè)時(shí)只須將上述帶電檢測(cè)儀沿絕緣子表面滑動(dòng)一遍，即可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在儀器里。檢測(cè)完畢后再將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)或掌上電腦，并以曲線或數(shù)據(jù)的形式顯示出來。該儀器操作簡便，直截了當(dāng)，價(jià)格便宜，但需登桿操作且不能檢測(cè)一些不影響電場(chǎng)的外絕緣缺陷如傘裙破損等。此法可與觀察法結(jié)合使用。
5 結(jié) 論
觀察法、紫外成像法、紅外成像法和電場(chǎng)法都能帶電檢測(cè)合成絕緣子，但主要適用范圍不同：觀察法適于外絕緣缺陷；紫外成像法適于能產(chǎn)生局部放電的缺陷；紅外成像法適于能產(chǎn)生局部發(fā)熱的缺陷；電場(chǎng)法適于導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷。
基于電場(chǎng)法檢測(cè)原理的DL-1型合成絕緣子帶電檢測(cè)儀成本低廉，直接檢測(cè)，操作簡單，準(zhǔn)確可靠，更適于國內(nèi)推廣使用。
0 引 言
合成絕緣子在我國用量越來越大，故障也日趨增多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到1998年，除雷擊、鳥害及其它外力破壞造成合成絕緣子閃絡(luò)外，廣東、華東、華北等地區(qū)還多次發(fā)生事故(15起界面擊穿、4起芯棒脆斷、23起污閃)。生產(chǎn)工藝和質(zhì)量問題或硅橡膠相對(duì)較快的老化也常使運(yùn)行中的合成絕緣子發(fā)生故障。故需帶電檢測(cè)運(yùn)行中的合成絕緣子，以預(yù)先發(fā)現(xiàn)其缺陷，及時(shí)防止缺陷發(fā)展成事故。
目前，國外帶電檢測(cè)合成絕緣子的研究十分活躍，采用的檢測(cè)技術(shù)主要有觀察法、紫外成像法、紅外成像法、電場(chǎng)法。這些方法都可實(shí)現(xiàn)合成絕緣子的帶電檢測(cè)，但各有局限性，從中選擇一種或幾種能適應(yīng)國情、便于推廣的方法是我國開合成絕緣子定期檢測(cè)工作的先決條件。本文通過實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，分析比較上述幾種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足。
1 觀察法
此法目前最常用，操作人員用雙筒望遠(yuǎn)鏡在塔下就可檢測(cè)，主要檢測(cè)常見的表面缺陷(包括絕緣傘裙受侵蝕、變粗糙、閃絡(luò)、開裂，外覆層有侵蝕的溝槽和痕跡、開裂、破碎，芯棒外露等)。但一般缺陷尺寸較小，需從一定角度才能看到，僅從面觀察不夠可靠，因此要求登塔檢測(cè)。且內(nèi)絕緣故障在外觀上常無異常，僅靠觀測(cè)難以發(fā)現(xiàn)。另外，運(yùn)行多年的絕緣子易發(fā)生故障，而其表面積污嚴(yán)重，幾乎變成黑色，使表面缺陷更難發(fā)現(xiàn)。
開始污穢的黑色遮住硅橡膠的紅色時(shí)未見異常，后來水洗去污穢露出硅橡膠的紅色時(shí)才見一小孔。這小孔里隱藏著很長一段放電形成的炭化通道。
可見缺陷可能因觀察角度不理想或污穢覆蓋而不能被發(fā)現(xiàn)。內(nèi)絕緣缺陷更可能因無明顯外表特征而被遺漏。因此觀察法雖很簡便，但很不可靠。
2 紫外成像法
此法用于檢測(cè)那些會(huì)導(dǎo)致絕緣子外覆層嚴(yán)重侵蝕的微小但穩(wěn)定的表面局部放電。通過觀察局放發(fā)出的紫外光可發(fā)現(xiàn)某些缺陷。過去的紫外成像儀需夜間操作以避開陽光中的紫外線。目前以色列生產(chǎn)的一種紫外成像儀避開了陽光中的紫外線光譜，從 而可在白天使用。其攝像鏡頭具有自動(dòng)對(duì)焦等功能，且同時(shí)利用可見光和紫外光雙重成像，非常便于在地面對(duì)準(zhǔn)絕緣子拍照。為白天在實(shí)驗(yàn)室中一只合成絕緣子表面缺陷處發(fā)生局放時(shí)用該儀器觀察到的畫面，局放部位明顯發(fā)亮。
但并非所有缺陷都發(fā)生局放。有些缺陷只有受潮后才會(huì)發(fā)生局放�，F(xiàn)場(chǎng)操作中，若導(dǎo)線和均壓環(huán)產(chǎn)生電暈，所發(fā)出的紫外光可能經(jīng)反射后進(jìn)入鏡頭，從而產(chǎn)生許多閃爍的亮點(diǎn)，給識(shí)別帶來一定困難。此類儀器價(jià)格昂貴。
3 紅外成像法
此法用于導(dǎo)線、接頭、套管等發(fā)熱檢測(cè)及合成絕緣子局部異常發(fā)熱檢測(cè)。絕大多數(shù)由電場(chǎng)引起的絕緣材料損壞與溫度有關(guān)。局部放電、泄漏電流流過絕緣物質(zhì)時(shí)的介電損耗或電阻損耗都可引起絕緣子局部溫度升高。通過觀察局部熱點(diǎn)發(fā)出的紅外線可發(fā)現(xiàn)某些缺陷。目前市場(chǎng)上可供選擇的眾多紅外攝像儀的重量、體積、操作等與普通家用攝像機(jī)相似，便于攜帶和操作，甚至可攜帶上塔對(duì)絕緣子近距離拍照。過去的同類儀器易受陽光影響，白天不能使用�，F(xiàn)在的高檔儀器可白天使用，且靈敏度<1℃，自動(dòng)顯示最高溫度數(shù)值。圖3為高壓側(cè)端部異常發(fā)熱的某合成絕緣子紅外成像圖(儀器顯示該點(diǎn)溫度高出本體約15℃)。
加拿大魁北克省1996年用此法發(fā)現(xiàn)一個(gè)有兩處缺陷(紅外圖像相應(yīng)有兩處發(fā)熱區(qū))的合成絕緣子，經(jīng)解剖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，一處對(duì)應(yīng)于局部強(qiáng)場(chǎng)，另一處對(duì)應(yīng)于外覆層缺陷處滲入酸性水分后電阻損耗增大。一般情況下，絕緣子產(chǎn)生導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷時(shí)，缺陷處因電阻較小而不會(huì)發(fā)熱，而缺陷端部因局部電場(chǎng)較強(qiáng)而發(fā)熱，此時(shí)發(fā)熱點(diǎn)對(duì)應(yīng)于缺陷端部而非缺陷中部。此類儀器價(jià)格較貴。
4 電場(chǎng)法
此法根據(jù)合成絕緣子縱向電場(chǎng)分布曲線的形狀來判斷絕緣子的內(nèi)絕緣故障。當(dāng)絕緣子含有缺陷時(shí)，電場(chǎng)在此處或多或少會(huì)有一些突變。通過觀察局部電場(chǎng)的畸變可發(fā)現(xiàn)某些缺陷。一般來說，內(nèi)絕緣缺陷在外觀上難以發(fā)現(xiàn)，但最危險(xiǎn)。目前認(rèn)為，合成絕緣子密封不良或護(hù)套性能不良，會(huì)使潮氣進(jìn)入內(nèi)部，導(dǎo)致在芯棒與護(hù)套的界面或芯棒中發(fā)生局放而產(chǎn)生炭化通道。這些炭化通道不但分離開芯棒和護(hù)套，而且逐漸沿芯棒發(fā)展，使總的絕緣長度減少。這些放電有時(shí)還嚴(yán)重腐蝕芯棒，致使芯棒斷裂。目前國外已發(fā)生數(shù)例合成絕緣子內(nèi)絕緣故障，國內(nèi)也出現(xiàn)了一些問題。
導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷勢(shì)必影響絕緣子周圍的電場(chǎng)分布(包括絕緣子沿芯棒方向的縱向電場(chǎng)和沿橫截面半徑方向的徑向電場(chǎng))。故對(duì)比所測(cè)絕緣子與良好絕緣子的縱向電場(chǎng)，找出電場(chǎng)異�；兾恢�，即找，到內(nèi)絕緣缺陷位置。華北電力大學(xué)等單位利用該原理開發(fā)出“DL-I型合成絕緣子帶電檢測(cè)儀。為利用該儀器獲得的圖l中絕緣子的縱向電場(chǎng)分布曲線。良好絕緣子的電場(chǎng)分布曲線是光滑的，而圖4曲線在第4大傘和第1l、12、13大傘兩處出現(xiàn)下陷，表示這兩處存在導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷。絕緣子第11、12大傘處外表僅有一小孔，剝?nèi)ネ飧矊雍�，發(fā)現(xiàn)芯棒上有十幾cm長的黑色炭化通道。第4大傘處外表有裂縫，剝開后發(fā)現(xiàn)芯棒粉化、發(fā)黃�？梢姍z測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
電場(chǎng)法利用電場(chǎng)來檢測(cè)絕緣子，能直接反映絕緣子的絕緣狀況，因此受干擾的影響較小。檢測(cè)時(shí)只須將上述帶電檢測(cè)儀沿絕緣子表面滑動(dòng)一遍，即可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在儀器里。檢測(cè)完畢后再將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)或掌上電腦，并以曲線或數(shù)據(jù)的形式顯示出來。該儀器操作簡便，直截了當(dāng)，價(jià)格便宜，但需登桿操作且不能檢測(cè)一些不影響電場(chǎng)的外絕緣缺陷如傘裙破損等。此法可與觀察法結(jié)合使用。
5 結(jié) 論
觀察法、紫外成像法、紅外成像法和電場(chǎng)法都能帶電檢測(cè)合成絕緣子，但主要適用范圍不同：觀察法適于外絕緣缺陷；紫外成像法適于能產(chǎn)生局部放電的缺陷；紅外成像法適于能產(chǎn)生局部發(fā)熱的缺陷；電場(chǎng)法適于導(dǎo)通性內(nèi)絕緣缺陷。
基于電場(chǎng)法檢測(cè)原理的DL-1型合成絕緣子帶電檢測(cè)儀成本低廉，直接檢測(cè)，操作簡單，準(zhǔn)確可靠，更適于國內(nèi)推廣使用。
