应用方案—红外热像仪检测变电站绝缘子

瓷质绝缘子串在变电站、发电厂、输电线路中有着重要的应用，不仅要求其具有良好的机械性能，还应有着良好的电气性能。由于瓷质绝缘子串在运行过程中长期承受冷热变化、机电负荷、机械应力、大气污染等作用，长时间运行后会出现绝缘劣化、绝缘击穿和闪络放电等缺陷，为电网带来重大的安全隐患。
近年来，随着红外热像仪技术的不断进步，以及红外图像处理手段的提升，基于红外热像技术的劣化绝缘子检测有了夯实的基础条件。国内外学者针对不同环境情况下绝缘子串电压分布情况，对红外热像识别劣化绝缘子进行了大量研究，实验结果表明检测湿度尽可能保持在80%左右，能提升零值绝缘子检测准确率。针对工程实践中劣化绝缘子的漏报问题，曾提出一种基于戴维南等效电路法的红外检测盲区计算方法，并得出电压分布和温度差范围是影响盲区范围大小的两大核心因素。通过对绝缘子发热机理与红外热像技术的研究，以工程中低零值为依据，分别对零值绝缘子处于绝缘子串中不同位置的红外图谱进行分析，当实验的绝缘子串中有严重污秽绝缘子和零值绝缘子时，其热像图谱与正常图谱有明显差异，当绝缘子串中的零值绝缘子位于高压端时，红外测温图谱表征为相邻正常绝缘子示与零值绝缘子间温差明显。

图为钢帽红外热像仪温度

本研究分析瓷质绝缘子的发热机理，对运行绝缘子串中零值绝缘子和污秽绝缘子进行有效识别，论证红外测温技术的有效性和实用性，并得出相关结论，对实际工程中开展红外检测识别劣化绝缘子具有指导意义。

图为绝缘子红外热像仪温度

本研究建立了电压分布模型和电热转化模型，通过仿真计算、现场实测和高压试验，得出以下结论：1)高压试验和红外热像实测表明，正常绝缘子串的电压分布和温度分布均呈现不对称的马鞍形，且具有正相关性。2)钢帽温度偏高的瓷质低值绝缘子红外热像图谱呈亮色调；钢帽温度偏低的零值绝缘子红外热像图谱呈暗色调；磁盘温度较高的污秽绝缘子瓷面红外热像图谱为亮色调。

图为绝缘子红外热像仪温度

3)水平的瓷质耐张绝缘子串长期承受很强的机械应力，易致高压侧第1片绝缘子易劣化为低值绝缘子；垂直的瓷质绝缘子直线串瓷面为水平方向，容易积污、劣化为污秽绝缘子。4)主变压器220kV侧采用单串耐张绝缘子串极易劣化，建议全部更换为双串耐张绝缘子串。5)对劣化绝缘子串应定期开展带电检测，监测缺陷发展情况；若单串绝缘子串劣化的绝缘子数超过1/3，应检修更换。6)针对强污染地区的变电站，应定期开展带电水冲洗和红外检测工作；在下雨初期和阴雨阶段应观察、跟踪闪络情况，如发现绝缘子串发生大面积闪络应采取事故处理、隔离故障。