故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理及其紅外熱像檢測(cè)

1、故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理及其紅外熱像檢測(cè)我國(guó)變電所、 發(fā)電廠及運(yùn)輸電線路過(guò)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(zhǎng)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(wèn)題，因此進(jìn)行紅外線熱像檢測(cè)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

2、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方面的原 因，例如運(yùn)輸過(guò)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

3、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(cè)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用2.1 紅外熱像檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展 在我國(guó)技術(shù)水平領(lǐng)域中，最 初的熱像儀由于探測(cè)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(wàn)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(cè)距離，縮小了熱像儀器的體

4、積， 給予使用者帶來(lái)了方便。紅外熱像儀是我國(guó)主要檢測(cè)絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的儀器。 這種紅 外熱像檢測(cè)技術(shù)與其他國(guó)家相比有很大的差距，從 1970 年起， 是我國(guó)首次研究紅外熱成像技術(shù)。 隨著時(shí)代的進(jìn)步， 我國(guó)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(lái)， 由于我國(guó)投入 了大量資金、 人力和物力在紅外熱像技術(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(guó)家的差距。 甚至有些技 術(shù)設(shè)備可以與發(fā)達(dá)國(guó)家相比。例如，目前生產(chǎn)的1000X 1000像素的探測(cè)器陣列，使用了基于銻化銦( Indium antimonide )的新

5、器件2.2 紅外熱像檢測(cè)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(cè)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(cè)。 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(kāi)分析。 開(kāi)始測(cè)試前應(yīng)該選擇在石油某動(dòng)力廠室外 環(huán)境中無(wú)風(fēng)、溫度保持在 2C左右、日落黃昏、濕度不超過(guò)百分 之八十五，選用德國(guó)生產(chǎn)的紅外熱像儀，其空間分辨率為 0.7mrad、靈敏度 0.08 C。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

6、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 55MQW Rp 350MQ （參見(jiàn)圖1 ）。同時(shí)，也可參見(jiàn)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(jiàn)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(cè)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。3 結(jié)束語(yǔ)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(cè)，分析了其影響因素。 隨著