高压输电线路复合绝缘子发热机理的研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇高压输电线路复合绝缘子发热机理的研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：近年来，随着复合绝缘子在高压输电线路中的普遍应用，曾发生过多次因为复合绝缘子异常发热导致的贯穿性、芯棒脆断等一些安全事故。借助红外热像法对复合绝缘子中存在的模拟与实际缺陷进行拍摄热像图，进而分析复合绝缘子进行发热的机理。通过研究复合绝缘子进行发热的机理，得出局部放电、绝缘护套老化以及水份介质损耗这三个方面就是导致复合绝缘子能够发热的主要原因。文章着重从这三个方面进行分析复合绝缘子的发热机理。

关键词：高压输电线路；复合绝缘子；发热机理

中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0121-02

复合绝缘子在运行中，发生绝缘变化时通常与发热情况有关。而局部放电、电阻损耗以及介质损耗都将可能导致绝缘子局部产生温度升高的情况。按照发热的程度，了解绝缘子结构中存在的放电缺陷以及内部破损等问题，但是，如果其发热的程度非常的小，不使用相应的仪器设备是不会发现的。所以，通常均会采用红外热像法进行相应的发热检测。利用这样的方法不需要操作人员直接接触绝缘子，可以利用红外成像仪对绝缘子的温度情况进行拍摄，操作不仅非常简单，还具有非常高的安全性。

1 局部放电

从理论上来说，由于绝缘护套或者芯棒的破损，渗入一定量的水分，在化学与电场的共同作用下将芯棒腐蚀，最后造成芯棒的断裂。在水份进行腐蚀的过程中，破损的地方通常都会具有一定的场强，进而导致局部放电。在电压正常运行的状态下，绝缘子的材料不会出现局部放电的情况；如果在绝缘子的表面上存在一些污渍或者周围环境以及天气状况不良的时候，就有可能出现局部放电的情况，但是这样的放电方式所产生的热量非常容易分散，不会进行积累。只有由于材料内部缺陷而出现的局部放电才有可能积累热量，致使材料的温度不断升高。本文对三个具有不同缺陷的绝缘子开展加压发热试验：一号绝缘子，在芯棒与护套的交界处嵌一半径为0.6毫米、15厘米长的细铜丝，并且一定要与高压金具相连；二号绝缘子，在芯棒与护套的交界处嵌一长度为15厘米的细铜丝，并且距高压金具的距离为9厘米；三号绝缘子，高压金具接头与第一片伞群之间的护套开裂，芯棒膨胀。分别向这三个绝缘子施加60千伏的交流电压，在10分钟之后，利用红外成像仪拍摄其热像图。通过观察可以看出，一号绝缘子的发热点主要集中在铜丝的端部，二号绝缘子没有发热点，三号绝缘子的发热点主要集中在出现缺陷的地方。为了更加深入地证明绝缘子的发热是由于局部放电而造成的，继续向三号绝缘子施加80千伏的电压，可以看出其温度明显升高，并且伴随着非常大的放电声音。由此可以看出，绝缘子内部出现局部放电情况可以导致其局部出现温度升高的现象。

2 绝缘护套老化

通常情况下，复合绝缘子的绝缘电阻都是比较大的，因此其流过的相应电流均是微安级的。如果某处的电阻减小到一定的范围，就会导致其流过的电流增大，进而出现电阻损耗的情况，引起局部发热。电流流过的时候就会产生焦耳热，提高绝缘子的表面温度。局部发热的情况也是需要适当的电阻值，过大或者过小都不会发生这样的情况。针对这样的情况，对相应的实际缺陷进行分析、检测、研究，以佛山供电局铁塔B相绝缘子为例进行深入的研究。在铁塔的底部有很多的毛刺，电压正常运行的时候，会有电晕放电现象的出现，在第一伞群下部分的护套经常会因为受到长时间的电晕腐蚀而发生严重的老化现象，相应的绝缘电阻就会减小至每厘米500兆欧，正常情况下电阻的阻值一定会保持每厘米2500兆欧以上，通过检测观察可以发现，老化部分的温度有明显升高的现象。除此之外，还可以使用DL-1型在线检测仪测试绝缘子周围的电场强度，在施加高压的地方有明显的电场场强下降的情况，这时将电压减小至60千伏，绝缘子不会再出现电晕的情况，相应的场强也在高压端降了下来。与此同时，为了证明这种发热情况是由护套老化引起的，而不是芯棒破损引起的，可以去除部分护套，在进行加压处理，之后拍摄热像图以及绘制相应的场强曲线。通过观察可以看出，第一伞群的下部没有明显的发热情况，场强的分布情况也恢复了正常；但是在高压金具的端头出现了异常发热现象，即使降压排晕也会继续发热，出现这种现象的原因不是非常明朗。上述检测结论说明，只有具备适当的电阻值才可以致使局部发热，并且是在电阻值减小的地方出现发热情况。

除此之外，还需值得关注的因素就是，在流过足够的电流以及外界环境不利于散热的情况下，也会出现发热的情况。原因就是材料表面的污渍会在外部环境的影响下导致电阻值的减小，进而产生发热现象。

3 水份介质损耗

水是具有非常强极性的物质，并且还具备非常高的介电系数，当将其放置在交变电场中的时候，相应的水分子就会随着电场转变的方向进行不断的变化，也就是反复极化现象。在水分子的不断转向中就会发生互相的摩擦与碰撞，进而损耗部分产生的能量，将其转化为热量，致使水份的温度不断升高。所以，在破损缝隙中存在的水份能够在电场的作用下出现介电损耗，进一步导致出现发热现象。为了证明这个观点，可以在加压的三号绝缘子上注入少量的水，通过观察可以看出注水的部分有明显的发热现象；为了进一步说明水份的作用，注入大量的水，通过观察可以发现发热的现象更加明显。这些可以充分说明在不同时间检测绝缘子的发热程度不同的原因。同时，如果水份蒸发掉了其相应的温度也就降低了。其相应的试验就是在三号绝缘子的护套上进行打孔注水，之后再进行加压处理，通过观察可以看出打孔注水部分的温度要比其他地方的温度低，由此可以看出，水份引起的发热情况，在某种程度上需要限制水份的蒸发。在实际检测过程中，渗入的水份具有两种效果：发热、散热，所以水份对于绝缘子温度的影响是非常复杂的。

4 结语

综上所述，当绝缘子内部发生局部放电的时候，就导致绝缘子的温度升高，进而发热。如果高压端的绝缘材料出现导通性的缺陷，那么就会非常容易导致出现局部放电的情况，要是没有与其金具进行连接或者在中部出现绝缘现象就不会发生局部放电的情况，也就不会发热。相应的水份介质损耗也会导致绝缘子的温度升高，并且还可能进行蒸发散热。所以水份因素对于绝缘子发热的影响是非常复杂，水份渗入的越多，其发热的情况就越加严重。除此之外，绝缘护套老化之后，就会引起绝缘电阻的减小，进而出现电阻损耗发热的情况。所以，为了确保输电线路的安全可靠性，一定要对其复合绝缘子发热的机理进行深入的研究。

参考文献

[1] 滕国利，徐利贤，张海安.正负500kV耐张复合绝缘子挂网运行经验分析[J].高电压技术，2005，（4）.

[2] 司马文霞，杨庆，孙才新，等.基于有限元和神经网络方法对超高压合成绝缘子均压坏结构优化的研究[J].中国电机工程学报，2005，（17）.

[3] 程养春，李成榕，陈润华，等.高压输电线路复合绝缘子发热机理的研究[J].电网技术，2005，（5）.

作者简介：孙君录（1975-），河南邓州人，河南省电力公司平顶山供电公司助理工程师，高级技师；肖春伟（1978-），河南叶县人，河南省电力公司平顶山供电公司技术员，高级技师。