合成绝缘子内缺陷带电检测方法研究综述
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（1国网固原供电公司，宁夏 固原 756000;
2沈阳工程学院 电力学院，沈阳 110136）
摘 要：由于合成绝缘子内缺陷造成的故障越来越多，有必要对合成绝缘子进行内缺陷带电检测。本文详细地综述了国内外合成绝缘子内缺陷带电检测技术的研究现状，阐述了几种典型的合成绝缘子内缺陷带电检测方法及各方法的优缺点;对合成绝缘子内缺陷带电检测方法技术进行了展望与总结。
关键词：合成绝缘子;内缺陷;带电检测;电场法
0 引言
合成绝缘子是指有机硅橡胶材料复合制成高电压绝缘子。合成绝缘子具有体积小、重量轻、机械强度高、耐污性好等优点[1-3]。但是随着合成绝缘子的应用数量越来越多，故障也会逐渐出现。目前国内对合成绝缘子的带电检测唯一普遍的手段是目测，并不能找到隐藏在硅橡胶下面的缺陷。近几年随着绝缘子数目及运行年限的增加，故障有所增加。一些电力公司曾发生过多次因合成绝缘子内绝缘缺陷所引起的闪络事故和脆断事故，许多运行中的合成绝缘子有异常发热现象[4-7]。据统计，截止1999年初，全国合成绝缘子发生故障的总次数为231次，为挂网运行总数的5.3×10-4，按年故障率统计则不到1×10-4，其中内绝缘故障占6.9%[8-12]。为了发现合成绝缘子存在的早期缺陷，及时防止因缺陷的发展而造成的事故，对合成绝缘子进行运行中的带电检测具有很好的现实意义。
本文详细地综述了国内外合成绝缘子内缺陷带电检测技术的研究现状，阐述了几种典型的合成绝缘子内缺陷带电检测方法及各方法的优缺点;对合成绝缘子内缺陷带电检测方法技术进行了展望与总结。
1 国内外合成绝缘子内缺陷带电检测技术的研究现状
国外针对带电检测合成绝缘子技术的研究起步相对较早，研究的绝缘子内缺陷带电检测方法也较多，比如早期的观察法尤为主要，该方法主要是利用远程望远镜来观察绝缘子表面有无缺陷，有无腐蚀、裂痕等[13-15]。后来研究出了紫外成像法，该方法也是检测绝缘子表面的局部放电，对绝缘子内部状况不能进行全面检查处理。随着绝缘子技术的发展，一些国家开始采用红外成像法进行检测，该方法对绝缘子本身检测的比较全面，比如可以用于接头、套管、导线等发热检测和绝缘子的局部发热检测，但也不能够对绝缘子内部进行全面的检查处理[16]。后来随着绝缘子检测技术的推移，电场法逐渐盛行。该方法是根据合成绝缘子的电场分布情况，即通过分析绝缘子电场的曲线分布形状的不同，判定合成绝缘子有无内部缺陷。该方法可以很好地对合成绝缘子的内部情况进行检测，通过电场曲线分布的不同，可以找出合成绝缘子内部存在缺陷的部位，进行针对性的分析与检测。
与国外相比，我国在合成绝缘子带电检测技术的研究方面起步较晚，虽然进行了一些研究，但没有较成熟的技术。在我国针对合成绝缘子带电检测普遍采用的手段仍然是目测，即依靠巡线人员用高倍望远镜在地面查看;有些地区利用红外成像法进行检测，但该方法主要设备是红外成像仪，价格昂贵，不能进行绝大部分地区的推广[17]。而电场法可以通过合成绝缘子电场分布曲线的形状找出内部缺陷，该方法简单、实用，具有较好的应用价值和推广价值。
2 合成绝缘子内缺陷带电检测的方法
合成绝缘子内缺陷带电检测技术具有两方面的核心价值：一方面，带电检测合成绝缘子可以及早发现绝缘子的内部缺陷，有效避免绝缘子内缺陷而造成重大事故的发生;另一方面，带电检测合成绝缘子可以及早发现绝缘子的内部缺陷，从而增加爬电的安全距离，使电网公司提前安排检修、调度计划等[18-20]。
目前合成绝缘子内缺陷带电检测的方法可分为如下表1所示。
由表1可知合成绝缘子内缺陷带电检测的各种方法概述，下面对表1中的几种经典的方法进行详细阐述：
在合成绝缘子内缺陷带电检测传统方法中，观察法是指操作人员利用望远镜等先进设备对合成绝缘子表面进行全面检测，可以观察到外覆层裂缝、侵蚀和痕迹，绝缘伞裙闪络等。优点是该方法简单易取，缺点是该方法只能观察到合成绝缘子表面的情况，对合成绝缘子有无内缺陷无法探测。并且利用该方法来检测必须找准不同角度才能看到，这不仅要从地面观测，还必须登塔等多个角度地点观察;紫外成像法是检测合成绝缘子的局部放电，由于合成绝缘子的缓慢局部放电会使其腐蚀老化，放电现象能够由该方法检测出来。该方法利用紫外成像仪来观测，其原理是当合成绝缘子在局部放电时，空气中的电子不断获得和释放能量，而当电子释放能量时，便会放出紫外线。即观测到有紫外线光的地方合成绝缘子就存在缺陷。该方法优点是易从发光部位探测缺陷，缺点是利用该方法的设备价格昂贵，不能得到普遍推广，并且对合成绝缘子内部某些情况检测不到;红外成像法是检测合成绝缘子的局部发热情况，合成绝缘子温度的升高必然是因为绝缘子存在缺陷，局部放电、电流故障等形成的合成绝缘子介质损耗都使得绝缘子温度升高，该方法通过红外摄像仪等设备观察合成绝缘子发热热点释放的红外线可以探测绝缘子的缺陷部位。红外摄像仪吸收或反射可见光和紫外线，并利用红外滤光镜将红外光通过。该方法优点是通过绝缘子局部发热能够检测出部位缺陷，缺点是该方法的使用设备受到限制。目前一部分设备只可用于地面监测，并且很容易受到阳光、环境温度等的影响，另一部分设备设计轻巧、方便携带，可以登塔检测，不易受到条件因素的影响，但是价格较昂贵，不能进行普遍推广应用。
目前，对于合成绝缘子内缺陷带电检测比较成熟先进的方法有电场法、微波法和激光诱 导荧光法等。电场法是根据合成绝缘子的纵向电场分布曲线的形状变化判定绝缘子有无内缺陷。该方法主要利用带电检测仪等设备在合成绝缘子表面扫过，就可将绝缘子相关电场分布数据存储在带电检测仪中，然后将数据上传到电脑中，可以观察到检测的合成绝缘子内部电场分布的相关波形曲线，若部分曲线存在畸变或不稳定，可以确定检测的绝缘子此处存在内缺陷。该方法优点是操作简单，携带方便，能很好的检测合成绝缘子内缺陷故障。缺点是对于有些绝缘子表面缺陷难以检测，需要与其他方法结合效果更佳;激光诱导荧光法利用激光检测绝缘子缺陷，向绝缘子表面发射激光后，诱导绝缘子表面向外发射光波，绝缘子表面的信息反映了光的波长信号。该方法可以检测合成绝缘子表面的真菌等微生物，对合成绝缘子内部的检测意义不大;微波法是利用微波来检测绝缘子有无缺陷。该方法可以检测到绝缘子里的微小气泡等，当发出波形的反射波有变化时，表明该合成绝缘子存在缺陷。该方法优点是可以用于非接触检测，这方面优于其他方法，缺点是该方法不能穿透金属进行故障检测。
3 合成绝缘子内缺陷带电检测技术的研究展望
随着合成绝缘子的应用越来越多，合成绝缘子内缺陷造成的故障也逐渐增多，因此有必要对合成绝缘子内缺陷进行带电检测。本文通过了解国内外合成绝缘子内缺陷带电检测技术的研究现状，阐述了典型的合成绝缘子内缺陷带电检测方法，分析了各方法的优缺点及适用条件，本文对合成绝缘子内缺陷带电检测技术的研究可得出以下结论：
（1）合成绝缘子带电检测的方法很多，但是适用性不同，目前对于绝缘子内缺陷检测最好的方法是电场法，即根据绝缘子电场曲线的变化情况来判定有无内缺陷。为了更加全面的对绝缘子进行检测，电场法可以和观察法结合使用检测效果更加明显。
（2）合成绝缘子在使用中不可避免地会存在局部放电、发热等缺陷，采用紫外成像法、红外成像法可以及时发现这种状况，确保带电设备安全运行。
（3） 对于新型的检测技术的微波法，利用发射微波的反射波的变化来判断绝缘子有无内缺陷，它不仅可以检测到绝缘子连接处附着的小气泡，还有望对绝缘子内部进行探测。
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作者简介：杨哲（1980-），男，学士，工程师，主要从事：电气设备运维管理。