复合绝缘子酥朽发热老化的原因分析

为探究500 kV陕瀛线复合绝缘子异常发热的原因,采集故障绝缘子样本进行了红外和紫外检测、解剖分析、电镜扫描、X射线能谱分析等试验,结果表明,陕瀛线复合绝缘子异常发热故障是酥朽老化引起;酥朽老化是绝缘子的内部蚀损导致,其直接表现特征为局部发热,红外精确定位是早期发现此类故障的有效办法;酥朽老化的形成过程与复合绝缘子内部缺陷引起的局部放电有关,局放引起发热,伴随环氧树脂化学裂解,玻璃纤维表面蚀损,硝酸根离子产生等特征,导致绝缘子机械强度下降。     

一起500 kV线路复合绝缘子发热缺陷分析

复合绝缘子发热缺陷会对输电线路的安全稳定运行构成严重威胁。针对一起500 k V线路复合绝缘子发热事件，对该线路两种型号的发热绝缘子进行了外观检查、红外检测、解剖检查、憎水性试验、渗透性试验、水扩散试验、密封性试验，分析了复合绝缘子发热的缺陷及发热原因。结果表明：两种型号发热绝缘子均存在芯棒-护套粘接不良缺陷，同时水扩散泄漏电流幅值超过标准值，该缺陷是导致绝缘子芯棒酥朽并发热的原因。针对该缺陷提出了运行维护建议。     

微波反射法检测复合绝缘子内部缺陷方法研究

为了检测复合绝缘子内部缺陷。提出基于微波反射法的复合绝缘子检测方法。该方法将微波发射到复合绝缘子内,利用微波在不同介质内发生折反射的性质,检测反射波信号,判断绝缘子内部是否存在缺陷。通过理论分析初步验证微波反射法的可行性,搭建试验平台进行无损检测,通过对无缺陷样品的试验总结数据分布规律、提出初步判据。通过内含缺陷的样品验证该方法的实用效果。试验表明微波反射法对于复合绝缘子内部缺陷具有较为明显的检测效果。     

不同湿度和观测距离下酥朽复合绝缘子的温升特性研究

针对500 kV酥朽劣化复合绝缘子在干燥、55%、75%、95%环境湿度以及3、5、7 m观测距离下开展红外温升试验,研究不同湿度和观测距离下酥朽复合绝缘子的温升特性。结果表明：酥朽复合绝缘子的温升随环境湿度的增大整体上呈增大趋势,相较于在干燥环境下,在湿度为95%环境下其温升提高了22%～40%,且在湿度一定的情况下,温升随观测距离的增大而减小。通过酥朽复合绝缘子轴线上的温升分布曲线特征可以判断芯棒酥朽劣化段长度,实现酥朽绝缘子酥朽段长度的无损检测。     

复合绝缘子酥朽断裂研究(二):酥朽断裂的试验模拟及预防措施讨论

复合绝缘子酥朽断裂是近年来新出现的一种复合绝缘子异常断裂现象。由2篇论文组成的系列论文旨在将复合绝缘子酥朽断裂作为一类单独的复合绝缘子机械断裂形式进行研究。针对在系列论文的第1篇中提出的酥朽断裂的主要特征和产生机理,该文设计并进行了受潮条件下的电流、放电对玻璃钢芯棒的电蚀试验,在电蚀试验中成功复现了酥朽断裂复合绝缘子玻璃钢芯棒中出现的环氧树脂的降解及劣化现象,验证了潮湿条件下的电蚀过程是导致酥朽断裂芯棒中环氧树脂基体降解的直接原因。基于对现场实际酥朽断裂复合绝缘子的分析以及酥朽断裂的试验模拟结果,文中提出提高玻璃钢芯棒中环氧树脂基体的耐电蚀性能是预防和解决复合绝缘子酥朽断裂的核心思路。对实际运行复合绝缘子的红外检测,是发现潜在的复合绝缘子酥朽断裂事故的有效手段。     

复合绝缘子芯棒湿热条件下劣化特性研究北大核心CSCD

近年来,复合绝缘子酥朽断裂问题引起了学术界及工业界的高度重视,但断裂原因一直莫衷一是。研究表明了复合绝缘子酥朽断裂的原因可能包括湿气侵蚀、电蚀、酸性介质腐蚀等因素。针对湿气侵蚀因素,文中研究了复合绝缘子芯棒在湿热条件下的劣化过程。首先观察了芯棒湿热作用后芯棒的宏观形貌,发现芯棒呈现发黄发白的颜色,质地变得疏松,形如腐朽的木头。随后对芯棒在高湿环境下的发热情况进行了观测,发现劣化后芯棒的温升明显高于未劣化芯棒的温升。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)等实验分析了芯棒在湿热作用后的理化特性,发现芯棒的环氧树脂基体发生了酯基的水解反应和环氧大分子的分解反应,而玻璃纤维没有明显劣化现象但有排列错乱的情况。湿热作用后芯棒的理化特性和温升情况表明芯棒在运行条件下可能形成发热和劣化的正反馈循环。最后,将湿热劣化后的芯棒与现场酥朽断裂芯棒的宏观形貌和理化特性进行对比,揭示了湿热作用是导致复合绝缘子酥朽断裂的重要原因之一。     

复合绝缘子微波无损检测方法的关键因素研究

为了减少复合绝缘子缺陷的故障隐患,研究使用微波反射法对复合绝缘子内部缺陷进行检测的方法。该方法利用微波在绝缘子内部各层交界面的反射特征来进行缺陷检测。采用波阻抗模型进行计算,从理论上验证了微波检测方法的可行性;采用有限积分法对不同厚度的硅橡胶环氧树脂组合样品进行建模仿真,与实验结果对比,得到了硅橡胶厚度与微波反射信号强度的对应关系,即幅度衰减的周期性变化规律;采用平板样品进行实验,研究了缺陷尺寸与检测精度之间的关系,实验中最小可以检测到平板样品内0.3 mm深、4 mm宽的缺陷;提出使用读数偏移量相对值来判断缺陷的方法,使得本微波检测法可以适用于不同型号的绝缘子。理论和实验结果表明,采用微波反射法对复合绝缘子缺陷进行检测具有良好的可行性。     

基于微波反射法的复合绝缘子无损检测方法

为了对运行复合绝缘子内部缺陷进行无损探伤(NDT),提出一种基于高频微波的检测方法,利用微波在硅橡胶与缺陷以及缺陷与芯棒交界面处的折反射进行缺陷检测。首先通过计算不同缺陷类型处的折反射信号幅值,从理论上验证该方法可行性;其次,搭建了针对复合绝缘子的微波检测平台,并对加入不同类型人造缺陷的绝缘子样品上进行试验,优化各系统参数;最后对收集到的现场出现异常温升的绝缘子进行检测,找出缺陷位置,并解剖进行验证。实验结果表明:采用近场微波方法无需偶联剂,即可对复合绝缘子进行无接触、无损检测;可以检测到绝缘子内部的不同类型(介电常数)的缺陷;可识别尺寸小于0.4 mm的细微缺陷。通过实验验证了微波反射法应用于复合绝缘子内部缺陷检测的可行性。     

全尺寸复合绝缘子内部缺陷微波无损检测研究

为减少由复合绝缘子内部缺陷造成的事故隐患,研究了基于微波理论的全尺寸复合绝缘子内部缺陷无损检测方法,提出了适用于该检测方法的数据处理及判定依据。根据所提出的理论,研制了由微波检测系统与自动化系统组成的全尺寸110 kV复合绝缘子自动化无损检测试验平台,制备了多种带有人造缺陷的全尺寸110 kV复合绝缘子样品。通过使用试验平台对人造样品的检测,得出了该方法对于气隙、碳化、金属缺陷的检测特征及精度。同时试验结果验证了所提出的理论的可行性与所研制的设备的可靠性。     

太赫兹电磁波检测复合绝缘子内部缺陷可行性研究

复合绝缘子的电气性能和机械性能是输电线路安全运行的重要影响因素。研究使用太赫兹电磁波对复合绝缘子内部缺陷进行无损检测的可行性。该方法将激光器产生的太赫兹电磁波通过光路传输到绝缘子内部。利用脉冲电磁波在不同电磁介质内的传播特性,通过分析反射波的时域特征,判断复合绝缘子样品内部的情况。通过对平面形状样品和实际绝缘子样品进行试验,对比有无缺陷情况下的检测波形,证明了太赫兹方法是检测复合绝缘子内部缺陷的有效方法。     

湿热环境下含芯棒-护套界面缺陷复合绝缘子的界面老化机制研究

湿热环境下,含界面缺陷的复合绝缘子更易发生酥朽断裂、界面击穿等严重事故。目前湿热环境下含芯棒-护套界面缺陷复合绝缘子的界面老化机制尚未明确。本文对含有不同界面缺陷的复合绝缘子短样进行湿热老化,对比吸潮与干燥状态下各试样的温升与放电结果,然后通过解剖观察、微观形貌观察及表面元素与官能团变化分析,研究湿热环境对含界面缺陷复合绝缘子性能的影响。结果表明：绝缘子界面缺陷在湿热作用下会加速绝缘子的老化进程,扩大为界面失效,界面处局部放电与水分杂质的极化损耗会引发异常发热故障,其中金属缺陷引发的温升明显高于其他类型缺陷;随着界面缺陷逐步扩大,环氧树脂由界面向内部发生氧化分解,玻璃纤维大量裸露,进而发生劣化。     

复合绝缘子酥朽断裂研究(一):酥朽断裂的主要特征、定义及判据

近年来新出现了一种不同于脆断和通常断裂的复合绝缘子异常断裂现象,笔者将其命名为复合绝缘子酥朽断裂。由2篇论文组成的系列论文旨在将复合绝缘子酥朽断裂作为一类单独的复合绝缘子机械断裂形式进行研究。该文作为系列论文的第1篇,从现场实际的酥朽断裂事故绝缘子的试验分析出发,解释了酥朽断裂命名方式中"酥"和"朽"的具体含义,归纳并提炼出复合绝缘子芯棒中环氧树脂基体的劣化、降解是酥朽断裂的主要特征,并指出酥朽断裂的初始劣化点位于硅橡胶护套与玻璃钢芯棒的界面处;酥朽断裂的产生机理为:放电、电流电蚀环氧树脂基体;受潮条件下放电产生酸性介质;酸性介质、机械应力"切割"玻璃纤维,且芯棒劣化的方向是从外向内。酥朽断裂的明确定义为:在受潮、放电、电流、酸性介质、机械应力共同作用下的复合绝缘子异常断裂现象。芯棒中环氧树脂基体的降解、劣化与否,是区别酥朽断裂与脆性断裂、通常断裂最直接的判据。     

复合绝缘子脆性断裂与酥朽断裂差异性研究北大核心CSCD

为了深入地研究复合绝缘子的酥朽断裂,获得其与脆断的异同,文中对现场酥断故障复合绝缘子进行了外观形貌检查、扫描电镜分析、傅里叶光谱分析以及X射线扫描分析,并且将结果与脆断绝缘子进行了相应地对比分析。分析表明:酥朽绝缘子断口颜色不再正常,芯棒变软劣化,脆断端口颜色正常;与脆断相比,酥朽样品的电镜结果出现了树脂的气泡现象,纤维丝裸露更严重;元素分析表明,两者都受到了硝酸入侵,都出现了芯棒的水解,但酥朽时更严重。基于实验结果,对两者的断裂机理进行了总结分析,得出放电与酸是造成这类故障的共同因素。     

微波反射法无损检测关键影响因素研究

微波反射因具有独特的优势而可以用于实现复合绝缘子内部缺陷的无损检测,本文采用微波反射法开展了复合绝缘子的内部缺陷检测,并考察了检测距离、检测角度、环境电磁等因素对微波检测结果的影响,得出的主要研究结论如下：待测样品与微波检测探头之间检测距离的改变会导致微波反射信号强度呈曲线波动式变化,也会影响检测设备对缺陷的辨识能力,合适的检测距离设置有助于获得最高的辨识能力。待测样品相对于微波探头的检测角度的变化会对检测结果产生显著的影响,应当尽量避免测试样品相对于探头发生角度变化。在人体、通话中的手机、电机三类可能产生电磁干扰的环境电磁因素中,人体和通话中的手机出现在微波探头附近会显著影响检测结果,而出现在波导管附近则没有影响,对于电机来说,设置于离探头2 m便不会形成明显的电磁干扰。     

一起1000 kV输电线路复合绝缘子蚀损缺陷问题分析

为分析一起特高压1000 kV线路复合绝缘子蚀损缺陷的原因,通过红外测试、解剖、憎水性试验、等值盐密试验、渗透性试验及水扩散试验等手段对缺陷绝缘子开展了试验分析。结果表明,蚀损位置可产生发热,其发热幅值测试结果与蚀损严重程度、测试所在位置有关。复合绝缘子蚀损位置的伞裙-护套界面均存在气隙,蚀损严重区域气隙内部存在明显的放电痕迹。由此判断蚀损缺陷由复合绝缘子伞裙-护套界面存气隙引发,界面气隙在高场强作用下引起局部放电,长期作用逐步导致电蚀区域的产生和扩展。针对蚀损原因和发热特征,提出了后续运维检修措施建议。     

高压输电线路复合绝缘子发热机理的研究

为了检测复合绝缘子的绝缘缺陷,有效防范复合绝缘子的贯穿性击穿事故和脆断事故的发生,在分析复合绝缘子发热机理的基础上,通过在实验室拍摄有模拟缺陷和来自现场的有真实缺陷的复合绝缘子的热像图,研究了复合绝缘子内部局部放电、渗入缺陷的水分的介质损耗、护套严重老化绝缘电阻下降的电阻损耗等引起的发热现象及其规律。研究表明,这3种发热现象具有代表性,输电线路中复合绝缘子的发热机理以第3种为主。     

伞套硅橡胶含量对复合绝缘子运行寿命的影响

现有技术的硅橡胶复合绝缘子运行寿命仅10～20a,远低于瓷/玻璃绝缘子的50～100 a寿命.考虑到相对集中的老化风险和密集更换的巨额投入,该产品在不远的将来可能成为电网隐患,因此大幅度提升复合绝缘子寿命已成为亟待解决的问题,其中酥朽缺陷频发和防污闪性能下降是影响寿命的两大焦点.基于运行统计、电场分布计算、酥朽绝缘子解...     

高湿热地区高温发热复合绝缘子分析

为查明高湿热地区一批复合绝缘子高温发热的原因,对缺陷绝缘子样品开展了材料检测、电气试验分析,对绝缘子电场分布进行计算。实验和仿真结果表明,该批高温发热绝缘子的高压端芯棒表面蚀损严重,电气参数发生变化,导致电场强度增大进而加剧局部放电过程。综合材料、电气实验分析指出,该批绝缘子界面粘接性能较差,水分入侵导致界面化学键水解,从而产生脱粘缺陷是该批次绝缘子出现缺陷的主要原因。     

基于错位散斑干涉的复合绝缘子缺陷检测方法

提出一种基于错位散斑干涉的复合绝缘子内部缺陷检测方法,用于剔除生产中的不合格绝缘子以及诊断运行中复合绝缘子的隐蔽缺陷。该方法通过测量内部缺陷引起的表面异常形变来诊断复合绝缘子的缺陷及其严重程度,相比其他无损检测技术具有速度快、精度高、非接触、全场成像等特点。检测在芯棒、护套以及交界面区域设置了人工缺陷的绝缘子样品,通过得到的干涉条纹图和相位分布图快速、直观地检测到了缺陷信息。通过人工缺陷检测试验证实了错位散斑干涉方法应用于复合绝缘子内部缺陷检测的可行性。     

高压复合绝缘子用GFRP材料吸湿特性及湿应力分布数值模拟

在我国南方长期高温高湿环境下,外界水分逐渐侵入复合绝缘子芯棒内部,会造成芯棒酥朽劣化甚至会使整支绝缘子断裂,因此准确模拟及分析水分入侵过程对于解决此类问题至关重要。该文仿真计算外界环境温度分别为10℃、20℃和30℃,相对湿度为90%下高压复合绝缘子用玻璃纤维增强环氧树脂（GFRP）材料的瞬态吸湿扩散过程及材料内部的湿应力变化情况。结果显示,水分在GFRP材料内部的扩散过程满足Fick定律,且吸湿扩散率和饱和吸湿率均随环境温度的升高而有所增大;在GFRP材料内部纤维分布密集处和纤维-基体界面处存在较大的湿应力和湿失配应力,且其与吸湿量正相关。当饱和吸湿率在0.008%～0.4%时,材料内部最大湿应力可达到48.07～66.06MPa。进一步研究分析得出,材料内部吸湿和脱湿周期性循环且湿应力水平较高的情况下,易产生微裂纹、微孔洞、纤维-基体界面脱粘开裂等缺陷,并进一步促进材料的吸湿。该文将计算值与已有文献中的试验值进行比较,相对误差在±5%以内,验证了模型的合理性和计算结果的正确性。研究结论对揭示复合绝缘子芯棒酥朽断裂机理、提高复合绝缘子使用寿命具有重要的参考价值。