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--技术参数  
复合绝缘子,高压输电线路复合绝缘子发热机理研究。

高压输电线路复合绝缘子发热机理研究

随着复合绝缘子在我国的应用数量越来越多,因复合绝缘子发生故障而造成的经济损失数额也越来越大D-s3。我国一些电力公司曾发生过多次因复合绝缘子内绝缘缺陷引起的贯穿性击穿和脆断事故,许多运行中的复合绝缘子有异常发热现象,5OOkV线路复合绝缘子也发生过多起芯棒断裂事故。据统计,截止 1999年初,全国挂网运行总数复合绝缘子的故障率为5.3×10~ ,故障总次数为231次,年故障率统计< 1×1O~ ,其中内绝缘故障占 6.9 。这几年随着绝缘子数目及运行年限的增加,故障有所增加。如2001-11-04,220kV 罗佛线24杆和2002-03—19,22OkV 佛南线#60杆的B相复合绝缘子界面处贯穿性击穿导致线路跳闸;2002一ll一23,5OOkV罗北甲线发生了 57塔A 相的复合绝缘子断裂,造成导线落地重大事故。

  2001—11起统计佛山系统≥22OkV的复合绝缘子,并采用红外测温法登杆抽查,分析304支热图像,发现54支有发热现象,劣化率为17.8 。检测挤包护套工艺的产品257支,其中有缺陷58支,劣化率为22.6%。

  复合绝缘子在运行过程中,绝缘物质的变化往往与发热有联系。局部放电、泄漏电流流过绝缘物质时的介电或电阻损耗都可引起绝缘子局部温度升高 [1 “]。根据发热现象,发现复合绝缘子局部破损和放电缺陷,但其发热程度微小,若不凭借合适的仪器则不能察觉。红外热像法利用红外线测温技术将物体的温度转换成图像显示在测温仪的屏幕上,用不同的灰度或颜色代表不同的温度,直观显示温度信息[1 。该法不需操作人员接触复合绝缘子,可在地面或塔身利用红外成像仪器拍摄绝缘子温度图片,且简单安全。

  目前针对复合绝缘子发热机理的认识仍较模糊,难以解释许多异常发热现象。另外,复合绝缘子的异常发热现象与绝缘缺陷问存在一定的对应关系,目前未见详细报道。故有必要研究复合绝缘子发热机理及其复合绝缘子异常发热现象与绝缘缺陷的对应关系,形成一套红外热像法带电检测复合绝缘子的技术方案,以指导现场实际操作。

1 局部放电导致发热

  理论上,当绝缘子外护套或芯棒破损后,水分潮气可渗入其中,电场和化学作用下侵蚀芯棒,形成炭化通道,减小绝缘子的有效绝缘距离,最终导致芯棒断裂。此过程中,破损部位往往存在局部强场引发局部放电。每一个局部放电都伴有微小的电流脉冲或电子崩,不但破坏材料本身的化学结构使其炭化,且使绝缘材料温度升高,加剧绝缘破坏。

  良好绝缘子在正常运行电压下不会在绝缘材料中发生局部放电,但在污秽状况下,表面可能局部放电,其放电所产生的热量易散失,只有绝缘材料内部的局部放电才可能积累足够的热量。当复合绝缘子产生缺陷后,缺陷部位易形成局部强场,产生局部放电。在实验室中对含有缺陷的3只绝缘子施加交流电压,其型号分别是:佛电 1(在护套与芯棒的交界面上有一直径1.2ram、长15cm的细铜丝,且与高压金属接头相连),佛电 3(在护套与芯棒间嵌有长15cm 的细铜丝,距高压端金属接头9cm)和佛电 4(高压侧第1片伞与高压金属接头间的护套在实验室中长期放置后开裂,估计因水分渗入原先被部分破坏的护套后使芯棒膨胀而撑开护套)。分别对这3只绝缘子施加6OkV交流电压10min后拍摄热像图(见图1),图中SP表示绝缘子正常部分的某点,AR表示绝缘子缺陷部分的区域。

  由图1可见,佛电 1的发热点在铜丝端部,佛电 3无异常发热点,佛电 4的发热点在缺陷部位。佛电 1和 4的缺陷连通或接近高压端,加压时有强烈的放电声,佛电 3的缺陷在绝缘子中部且无电晕。为了进一步证实这些发热由局部放电引起,对佛电 4施加更高电压,并从接地线50012电阻上提取测量放电脉冲。提高电压后局部放电脉冲的最大幅值由原来50mV增加到400mV,放电声音增大许多倍,发热温度也相应提高了(见图1(d))。

用铜导线将原来不发热的良好的佛电 5高压侧第1、2伞裙短接,并与高压金具连接,加压后听到强烈的电晕声,其热像图见图2(a),发热点仍在缺陷端部。仅短路第2伞时,导线处于悬浮电


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