复合绝缘子陡波击穿原因可视化分析

南方电网某线路在雷击跳闸后,对线路雷击区域用±500 k V直流复合绝缘子按照标准DL/T 810—2002进行例行试验中,有两串复合绝缘子高压端金具护套在陡波试验中发生击穿,但击穿区域现场目测未发现明显致因。为了确定陡波击穿的原因,笔者运用X射线DR检测技术,周详设计实验方案,对被陡波击穿的复合绝缘子金具区段进行多参数、多角度的拍摄,确定了最优拍摄参数,并运用相似原理在所拍摄的X射线结果图中测量了该区段护套厚度,最终确认了陡波击穿原因为复合绝缘护套与金具胶接处有明显间隙和金具尾部复合绝缘覆盖层厚度不匀导致,同时发现了金具端部与第1伞裙之间护套内部靠近金具端部约3 mm处环绕芯棒内部三角气道的缺陷。笔者所确定的最优拍摄参数及检测流程可为X射线对复合绝缘子进行内部结构可视化检测提供依据,而X射线DR检测技术为复合绝缘子不解体、高效率检测提供了方法上的创新。     

复合绝缘子非应力腐蚀断裂的技术研究

复合绝缘子因其优异特性已呈替代电瓷、玻璃材质绝缘子的趋势,各大厂家、电网设计建设单位针对复合绝缘子的选用、设计、缺陷检测等诸多方面进行了研究和要求,取得了极大的成就。笔者针对一起悬垂复合绝缘子断裂事故,首先通过复合绝缘子常用检测方法(目测法)的检测,初步判定该起事故事故并不是运行中常见的由应力腐蚀所造成的复合绝缘子脆断,并利用电网基建常用检测方法(金相检测、渗透检测和硬度检测)与电网设备检测新技术(射线检测),从金具与芯棒连接处密封、金具材料、芯棒与金具连接方式等方面对事故绝缘子进行技术研究,最终确认事故原因是由于脱冰跳跃导致复合绝缘子受弯折应力过大导致断裂,建议设计单位在设计、选用复合绝缘子的过程中要特别考虑冰害严重地区的微地形、微气象影响因素。     

复合绝缘子芯棒典型缺陷检测方法研究现状

复合绝缘子具有质量轻、体积小、憎水性好等诸多优越性能,在国内外电力系统中应用广泛,目前在世界各国电网输电线路绝缘中具有重要地位。但随着复合绝缘子的推广应用,因其缺陷尤其是芯棒典型缺陷所造成的运行事故屡屡发生。国内外专家学者针对该问题提出了多种缺陷检测方法来检查复合绝缘子尤其是芯棒存在的各种缺陷。总结了目前国内外专家学者提出的复合绝缘子尤其是芯棒典型缺陷的检测方法,将其主要分类为带电检测方法和不带电检测方法,并对各种缺陷检测方法的检测原理、适用范围和优缺点进行了分析和比较,有助于正确认识该方面检测方法的研究现状以及把握未来的研究方向。     

复合绝缘子内部缺陷的超声相控阵检测研究

为消除复合绝缘子内部缺陷对电网运行安全造成的隐患,针对小管径复合绝缘子缺陷检测,提出了一种基于超声相控阵的柔性水囊耦合检测方法。该方法采用硅橡胶薄膜与耦合装置实现了良好超声耦合,分别对平面硅橡胶、复合绝缘子护套与芯棒进行了检测实验。实验结果表明,对平面硅橡胶线性扫描优于扇形扫描,能够检测到0.8 mm的微小缺陷,为复合绝缘子伞群超声缺陷检测提供了新方法。对复合绝缘子护套和芯棒,扇形扫描优于线性扫描,护套最小可检测缺陷尺寸达到0.8 mm,芯棒达到1 mm,为复合绝缘子的在线检测提供了可能。     

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。     

复合绝缘子伞裙微观特性试验分析

复合绝缘子挂网运行数量逐年递增,与瓷或玻璃绝缘子相比较,硅橡胶材料伞套更易出现老化问题,以复合绝缘子伞套材料微观特性为切入点,从伞裙红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)、热失重、EDS、SEM五个方面对试品伞裙进行微观特性分析。试验结果表明,该批次复合绝缘子氢氧化铝填料含量较少,白炭黑填料较多、填料颗粒度较大,且伞群表明存在填料析出现象。     

基于超声导波的复合绝缘子检测

为实现对复合绝缘子缺陷的快速、准确检测,提出了基于超声导波检测复合绝缘子的方法,根据超声导波的传播理论,建立了单层玻璃芯棒和双层绝缘子简化模型并求解其频散方程;利用计算得到的频散曲线进行了两种模型的有限元数值仿真,分析了不同频率下的低频L(0,1)纵向模态导波检测绝缘子多种缺陷的灵敏度;依托理论分析和仿真结果进行了复合绝缘子检测实验。实验结果表明:采用30~150 k Hz低频L(0,1)纵向模态能够检测单层玻璃芯棒深度2 mm、周向长度8 mm的缺陷;将激励和接收点直接放在绝缘子硅橡胶上面进行检测,由于硅橡胶包覆层吸收导波能力强,会导致检测效果不明显,如果将激励和接收点换到玻璃芯棒上,采用40~100 k Hz低频L(0,1)纵向模态则可以检测复合绝缘子深度14 mm、周向长度40 mm的缺陷。理论分析、仿真与实验验证了超声导波检测技术应用于复合绝缘子缺陷检测的可行性,为检测绝缘子缺陷提供了一种新思路。     

复合绝缘子护套-芯棒界面异常老化特征及原因分析

护套-芯棒界面是复合绝缘子内绝缘的重要组成部分,与复合绝缘子的异常运行缺陷、故障密切相关。本文针对一起发热的500 kV运行复合绝缘子进行深入分析,结合多种表征技术对护套-芯棒界面老化特征进行了研究。结果表明：界面处护套的老化受其所在位置电场强度的影响显著。有异常温升或放电处的硅橡胶护套和环氧玻纤芯棒粘接良好,但界面处都有颗粒物缺陷存在。硅橡胶护套的Si-O键峰强由里向外逐渐增强,在1 650 cm^-1处的-NO₂键峰强也表现出相同的趋势,表明硅橡胶护套的老化是由里向外逐渐发展的,与正常老化顺序相反。界面处芯棒表面老化发白,其环氧树脂的相对含量由17.7%降低至11.4%。对界面颗粒物进行X射线衍射分析,发现其主要成分为氢氧化铝,推断是由小颗粒的氢氧化铝填料团聚形成的。这类界面颗粒物缺陷是在复合绝缘子制造过程中产生的,具有隐蔽性。     

相控阵超声波检测复合绝缘子内部缺陷

为消除因硅橡胶复合绝缘子内部缺陷对电网安全运行造成的隐患,利用相控阵超声波探伤仪对复合绝缘子在正常黏接、硅橡胶中部气孔缺陷、硅橡胶中部断面缺陷以及伞裙护套与芯棒黏接不良等4种情况进行无损检测.通过对比研究复合绝缘子在3种缺陷情况下超声波脉冲回波反射(A扫)图像和相控阵扇形扫描(S扫)图像,发现超声波相控阵法能够更加直观、快速地检测出缺陷信息.最后,总结了绝缘子在正常黏合及缺陷情况下相控阵超声波图像的特征差异,验证了相控阵超声波检测技术应用于复合绝缘子内部缺陷检测的可行性,为检测复合绝缘子的内部缺陷提供一种新思路.     

基于超声相控阵复合绝缘子检测方法研究

为了研究复合绝缘子伞群、护套、芯棒内部缺陷检测方法,本文采用探头直接接触法对平面硅橡胶进行超声相控阵扫查,并分析实验扫描结果;对绝缘子护套与芯棒进行钻孔,模拟实际运行中产生的缺陷,采用水囊柔性耦合方法对绝缘子护套和芯棒进行超声相控阵扇形扫查。     

架空输电线路复合绝缘子老化断裂试验分析

通过对架空线路复合绝缘子常见的芯棒老化故障分析,指出早期产品材质不佳、工艺落后,加之紫外线、电场及降水等外界环境的影响,是导致绝缘子性能下降、芯棒护套破损及内部芯棒出现严重老化、强度不足、出现断裂的主要原因,并对下一步老旧绝缘子的巡视运维措施提出了建议。     

复合绝缘子导通性缺陷对带电作业安全距离影响

长期运行的复合绝缘子容易出现老化、破损及芯棒碳化等缺陷,对其附近开展带电作业造成安全隐患。以500 kV 线路I串复合绝缘子为例,通过开展复合绝缘子不同导通性缺陷条件下间隙操作冲击放电试验,获得了相应工况下的放电特性,并结合带电作业绝缘配合方法,确定了500 kV 输电线路I型复合绝缘子导通性缺陷的位置及尺寸限制要求。试验研究结果表明,复合绝缘子导通性缺陷存在于高压端位置时,带电作业间隙的操作冲击放电电压更低,对带电作业的安全影响更大;为保证带电作业安全开展,当复合绝缘子高压端存在导通性缺陷时,绝缘子高压端允许最大导通性缺陷长度为0.7 m;当复合绝缘子中部存在导通性缺陷时,缺陷位于距离高压端约1/4串长处放电电压最低,允许绝缘子最大导通性缺陷长度为0.9 m。确定的复合绝缘子导通性缺陷位置及尺寸限制要求,可为输电线路复合绝缘子开展带电安全检修作业提供技术支撑,可指导带电作业前复合绝缘子的安全性检测工作。     

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。     

交流500kV复合绝缘子内部缺陷对轴向电场分布的影响

复合绝缘子的芯棒和护套间的胶接界面贯通于绝缘子两端,是内绝缘的组成部分。一旦芯棒和护套粘接不紧密,在界面形成的间隙将畸变周围电场分布,高场强的长期作用将对芯棒机械性能造成影响。为了研究界面缺陷对电场分布的影响,以南方电网某交流500kV线路复合绝缘子断裂事故为研究对象,应用有限元分析软件ANSYS建立了该断裂复合绝缘子的整体模型和子模型,计算了芯棒表面存在缺陷时的电场分布。结果表明:气隙处电场强度增大,但不足以引发局部放电。水分渗入后,缺陷尺寸足够大时电场强度将会超过空气的击穿场强,导致局部放电,进一步加速界面粘接性的劣化;护套破损后内部芯棒暴露,芯棒蚀损使得机械性能降低,最终将引发断裂掉串。     

复合绝缘子酸液侵蚀的脆断研究

在输电线路中,复合绝缘子的芯棒非联接部分频繁出现脆断、掉线,其中酸性介质侵入并渗透到内部芯棒,腐蚀芯棒截面,是造成复合绝缘子机械强度下降进而脆断的主要原因。建立了复合绝缘子的酸液侵蚀模型．利用ANASYS对其场强和电位进行仿真分析。分析结果表明,酸液侵蚀复合绝缘子后,金具处场强最大值比正常复合绝缘子数值大,且侵蚀部位场强畸变严重;复合绝缘子侵蚀后的电位分布比正常复合绝缘子的高．单片绝缘子承担的电压偏大,加速了绝缘子老化。     

污秽绝缘子的紫外成像检测

绝缘子积污是电力系统常见的一种现象,严重时可能引起绝缘子串闪络,导致大面积、长时间的停电事故,现已经成为对电网安全最具威胁的因素之一。目前的检测手段存在固有的缺陷和局限性,如红外检测存在检测盲区,不能检测早期故障。笔者研究了如何用紫外成像法检测绝缘子的绝缘状况,采用固体涂层法模拟线路上的绝缘子串积污,通过导电杆对积污绝缘子串加压,用CoroCAM504紫外成像仪观察其紫外成像图。实验结果表明,紫外光子数的最大值与对应时间段的泄漏电流的最大值有着较好的对应关系。在环境湿度较大,如毛毛雨、雾等天气条件下,用紫外成像仪可检测积污程度在a级以上的绝缘子,这为紫外成像仪在工程中的应用提供了一定的依据。现场应用实例也验证了紫外成像检测的有效性。     

谐波电场法带电检测直流绝缘子

挂网运行的直流绝缘子数量越来越多,其检测问题日益突出。分析认为,合成绝缘子内导通性故障及零值瓷绝缘子是最难发现、最危险的故障。文中研究了这类故障直流绝缘子的带电检测问题,提出利用直流绝缘子串周围谐波电场带电检测直流绝缘子的新方法,即谐波电场法,并进行了可行性试验与灵敏度分析。现场与实验室可行性试验表明,谐波电场法能够对直流绝缘子进行在线检测。理论分析表明,该方法灵敏度较高,能有效地给出低于一定阻值的零值瓷绝缘子和合成绝缘子内绝缘导通性故障信息。谐波电场法的提出为直流绝缘子带电检测提供了有力手段。     

基于人工污秽试验的750 kV耐张瓷绝缘子紫外检测技术

750 kV 输电线路的运行过程中需要对绝缘子进行及时有效的检测,紫外检测是一种快速高效的绝缘子放电检测技术,如何将这种方法应用到750 kV绝缘子检测中尤为重要。通过对750 kV瓷绝缘子进行人工污秽试验的紫外检测结果进行研究,提出了紫外光子数相对波动性以及帧光斑面积均值这2个评估绝缘子放电严重程度的特征量,发现2个特征量均可以有效地评估绝缘子放电严重程度。其结论对紫外检测技术在750 kV绝缘子检测中的应用具有重要意义。     

谐波电场法在±800kV直流复合绝缘子在线检测中的应用

特高压直流输电线路将在我国电能长距离传输中占有重要的地位,线路复合绝缘子的带电检测将是特高压直流输电主要维护工作之一。为此评述了复合绝缘子在线检测技术的现状,提出采用谐波电场法实现±800kV特高压直流复合绝缘子内绝缘导通性故障的在线检测,并基于Cygnal公司F040型号高性能单片机研制出了谐波电场检测仪。实验室和现场测试结果表明:良好绝缘子和故障绝缘子的纵向谐波电场分布规律符合一般意义上的电场法检测原理的要求,谐波电场法能够应用于±800kV特高压直流复合绝缘子内绝缘缺陷的带电检测,所研制的谐波电场测试仪能够准确给出绝缘子纵向相对谐波电场分布规律,可连续检测100串绝缘子,每串绝缘子的伞裙数最大为510个,无线通信技术的应用提高了现场检测的便利性。