绝缘子故障检测方法的研究与应用

李撼天

【摘 要】 经济、准确地检测绝缘子的方法对于保证输电线路的安全运行具有重要的意义。通过对绝缘子故障原因的分析介绍了目前我厂检测绝缘子几种常用检测方法，综合评价了观察法、火花叉检测法、红外测温法等优缺点。随着对输电线路安全的日益重视，研究更为准确、有效的绝缘子检测技术为更好的解决因绝缘子故障引起的线路跳闸，做好事故预警，是很具有必要性的。

【关键词】 绝缘子故障；检测

引言：

近几年来，随着油田经济的发展，油田电力系统网络也在逐步的扩大。就长庆水电厂而言，目前它担负着陇东、安塞、靖边等油区的电力供应任务，电力系统网络横跨陕、甘、宁三省区。截至2014年底，已拥有35-110kV电压等级线路143条，总长2349.44公里，这些线路分布在不同的地理环境，气候条件和污秽等级地区。在长期的运行中，绝缘子常常会受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高湿、温差等环境因素的影响。绝缘子常常会发生散裙开裂、闪烙、击穿，炸裂、绝缘性能下降等缺陷，往往会引发线路接地、跳闸等故障，严重的影响着线路的安全运行。详细研究绝缘子故障产生的原因及故障检测方法做到提前预防绝缘子故障对于确保线路的平稳运行是至关重要的。

一、近年来绝缘子故障统计

（一）因雷击导致绝缘子故障统计

2012年发生绝缘子击穿故障跳闸2起，分别为2012年7月3日安白35kV线路#40杆B相瓷瓶串被全部击穿；2012年7月8日安白35kV线路#41杆距大号侧C相瓷瓶串被全部击穿。2013年发生绝缘子击穿故障跳闸3起，2013年6月6日新武35kV线路#18杆A相、#19杆B、C相马棒瓷瓶击穿；2013年6月27日，安白线#40杆A相瓷瓶炸裂；2013年7月4日南紫35kV线路#9杆B相绝缘子串整串被击穿。

（二）由于其它原因导致绝缘子故障

当绝缘子被整串击穿后由于会引发线路跳闸，并且由于击穿后故障点明显，所以便于线路故障原因查找，而对于绝缘子由于鸟害、劣化等引发的不明原因的线路故障跳闸往往导致我们在查找线路故障时无从下手。

二、绝缘子故障原因分析

（一）雷击闪络

从上述统计数据中可以看出，由于雷击导致绝缘子故障约占绝缘子故障总数的60%以上，雷击故障次数与雷电活动次数成正比，主要发生在雷电活动频繁的地区，目前陕北区块的安白线、侯高线、杏东线、杏虎线、马华区块的南紫线等由于地处雷电频繁区域，雷击跳闸的频率较高。

（二）鸟害闪络

绝缘子闪络事故中，有相当一部分是鸟害引起。我队所管辖输电线路的鸟害具有周期长、分布范围广、鸟类筑巢时间短、危险性高的特点，每年5月至8月期间喜鹊、乌鸦和鹰等鸟类喜欢在输电线路杆塔上绝缘子串悬挂点上方、跳线上方的斜材交叉处等危险部位筑巢垒窝，据统计在2012年坡马线发现鸟窝57处，马大线发现鸟窝50处，鸟害引起的绝缘子闪络事故多发生在110kV输电线路上。

（三）绝缘子的劣化

玻璃和瓷质绝缘子的老化寿命为50年左右，复合绝缘子的老化寿命不超过25年。我厂现在运行的35-110kV线路，有1/6都是70-80年代投入运行的线路，运行时间均在20年以上。由于线路运行时间长，加上各种侵蚀、污染，绝缘子绝缘性能普遍下降，其机械强度会呈现逐渐降低趋势[1]，尤其是陇东区块的阜庆、阜悦、阜南、悦华、悦22区等35kV线路平均运行时间超过25年，绝缘子老化比较严重。由于绝缘子使用年代较长，结垢污染严重，很难清扫大大降低了绝缘子的绝缘性能，很易引起污闪造成的线路跳闸。

三、目前我厂绝缘子故障检测技术

（一）观察法

观察法是利用高倍望远镜就近直接观察绝缘子，这是最为原始的方法。用这种方法可以发现较明显的绝缘子表面缺陷，包括绝缘子伞裙受侵蚀变粗糙、外覆层侵蚀的沟槽和痕迹、绝缘子伞裙闪络、伞裙或外覆层开裂，外覆层破碎、芯棒外露等。观测法观测方便，但费事、费力，检测结果也不可靠，难以发现绝缘子内部缺陷。

（二）火花叉检测法

绝缘子正常时，等效为电容串，在运行状态下短路其中一片绝缘子，可以看到电容放电的火花和听到放电的声响，根据放电火花的间隙和放电声音的大小可以判断绝缘子的状况[2]。火花叉法是目前我厂集中检测、更换零值绝缘子最直接和准确的方法，缺点是这种检测方法只能检测出“零值”绝缘子，对于“低值”绝缘子无法检出，另外这种检测方法需经常调整“放电”间隙，否则就会出现误判的现象。并且带电检测由于是在短时间范围内人工集中登杆进行检测，工作量大、高空作业有一定的危险性。

（三）红外线检测方法

随着检测绝缘子先进设备的研制，我厂也积极投入到研究检测绝缘子新技术上。红外线热成像仪它利用红外探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理转换成标准视频信號通过电视屏或监测器显示红外热像图，根据这个热像图，很容易找出热场中的最高温度点，这个最高温度点就是热故障点。在今年1月份我们在马华线#8杆、#41铁塔的绝缘子试用了浙江大立科技股份有限公司提供的带长焦镜头红外热像仪，通过测温能迅速把选定区域绝缘子的最高、最低温度显示出来，从而及时准确地判断出绝缘子热故障所在位置及严重程度，从而达到提前发现隐患，避免发生停电事故。

四、对我厂绝缘子故障检测的建议

（一）我厂35-110kV线路绝缘子整体使用情况

目前，我厂35-110kV线路采用的绝缘子主要以瓷质盘形绝缘子为主，其型号为XP-7的瓷质绝缘子使用范围占总绝缘子使用面积的57.3%；复合式绝缘子是从2003年开始引进，目前共有10条35kV线路使用复合式绝缘子，复合式绝缘子使用面积占总绝缘子使用面积的6.9%；玻璃钢绝缘子是2008年开始引进使用，目前共有51条线路采用玻璃钢绝缘子，玻璃钢绝缘子使用面积占总绝缘子使用面积的35.8%。

（二）不同电介质材料绝缘子故障检测建议

由于瓷、玻璃钢、复合式绝缘子的电介质材料不同它们的性能也存在很大的区别，在故障检测方面也有所区别。

1、玻璃钢绝缘子的故障检测

玻璃绝缘子有缺陷时伞裙会自爆，只要坚持周期性巡检，就能及时发现并更换，建议除跨越城镇、道路的线路仍采用瓷质绝缘子外，其余更换零值绝缘子时均采用玻璃钢绝缘子以减轻带电检测的工作量。

2、瓷质绝缘子的故障检测

对于瓷质绝缘子目前我我们火花叉法进行检测时，只能检测出“零值”绝缘子，对于“低值”绝缘子无法检出，但随着先进检测设备的研制，绝缘子的检测也趋向于更为方便、准确度高的测试法。红外热像仪在检测阻值在5MΩ以下的低值瓷瓶时，整个瓷瓶串热像上呈现暗色调。检测污秽瓷瓶时，由于污秽造成瓷盘表面泄漏电流加大，热像呈现出多数瓷瓶片发亮，所以红外热像仪对于检测低值和污秽绝缘子方面都有可行性建议在对线路周期性巡检时应用红外热像仪对绝缘子进行日常故障排查，及时发现故障绝缘子达到提前预防事故发生，及早处理故障的目的，以此减轻带电检测的工作量。另外对于目前在大庆油田应用的绝缘子故障远距离激光定位侦测仪我们应该加以调研，绝缘子故障远距离激光定位侦测仪的原理是输电线路中的绝缘子因劣化而发生闪络故障时，会发生一种高频超声，这种高频超声人耳听不到，而用绝缘子故障检测仪将这一声音接收放大转换为音频信号，让使用者通过耳机听到这些声音，并在液晶显示器上看到该声音的强度指示，判断出此绝缘子的劣化程度。绝缘子故障检测仪和红外热像仪一样具有不登杆、检测方法简单、设备轻便、检测准确度高等特点，实際应用时检测人员可以通过对噪音显示过大的绝缘子及时进行更换，从而把集中性线路检修向日常预防性检修进行转换。

3、复合绝缘子的故障检测

复合绝缘子我厂是从2003年开始引进使用，目前在35kV线路共有10条线路安装复合式绝缘子。复合绝缘子的检测目前还缺乏适当的检测装置及办法，绝缘一旦失效，对线路的影响将大于由多个绝缘子组成的绝缘子串。并且从近几年的运行情况看，复合绝缘子的老化程度比较严重，建议停止使用复合式绝缘子，对于已经安装在线路上的复合式绝缘子，要加强巡视、及时跟踪。

参考文献：

[1]胡世征.劣化绝缘子的发热及热像特征，电网技术，1997.21（10）：44-46

[2]聂一雄，尹项根.绝缘子在线检测方法的探讨，2002（2）：3-8