一起500_kV沿海线路复合绝缘子异常发热原因分析_赵浩然.pdf

年第 期（总第 期）年 月电瓷避雷器 （）收稿日期：基金项目：浙江省电力公司项目（编号：）。（）。：一起 沿海线路复合绝缘子异常发热原因分析赵浩然，李 特，韦立富，丁同臻，陈 俊，沈清野，程 林（国网舟山供电公司，浙江 舟山；国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，杭州）摘 要：沿海线路复合绝缘子长期受高盐雾、海风侵蚀，为了有效判定沿海线路复合绝缘子运行状态，对沿海某 线路开展了无人机复合绝缘子红外测温，发现部分复合绝缘子多部位出现异常发热，月后复测发现非高压端发热消失，仅剩高压端仍有温升。针对此现象抽取了 支异常发热复合绝缘子试品进行试验分析，包括外观检查、红外测试、芯棒剖检、水扩散试验等。试验结果表明绝缘子发热均位于护套表层，非高压端发热现象由复合绝缘子表面积污引起，高压端发热主要由端部高场强、积污共同作用引发，绝缘子芯棒内部无酥朽缺陷，绝缘子机械性能良好，短期内仍满足运行要求。针对此次复合绝缘子发热提出如下建议：该线路虽仅运行 年，但外观检查发现复合绝缘子伞套材料粉化严重，同时存在部分绝缘子局部芯棒 护套粘结不良缺陷，建议于下次综合检修时全部予以更换；沿海线路长期处于高盐雾、高湿度环境下，需定期对复合绝缘子开展带电检测，并依据检测情况适当缩短复合绝缘子运行年限。关键词：沿海线路；复合绝缘子；异常发热；无人机；红外测温 ，（，；，）：，：，；，；，年第 期一起 沿海线路复合绝缘子异常发热原因分析（总第 期）：；引言复合绝缘子具有优异的憎水性和防污性，且重量轻、便于安装，在电网中的应用愈发广泛，目前复合绝缘子已成为我国各类绝缘子中用量最大的绝缘子。然而随着运行年限增加，复合绝缘子老化现象比玻璃绝缘子更加严重，在沿海、化工区等高盐雾地区复合绝缘子老化速度更快，绝缘子性能可靠性下降将严重影响电网安全运行，因此有必要对复合绝缘子进行带电检测，及时判断复合绝缘子运行状态。近年来复合绝缘子频繁出现异常发热缺陷，发热缺陷进一步发展可能导致内绝缘击穿、断串等恶性故障，文献 均对复合绝缘子发热现象进行了分析，但发热案例幅值均在 之间，且未有同支复合绝缘子多点同时发热情形发生。本研究通过对某 沿海线路温升幅值超过 且有多点异常发热的复合绝缘子进行试验分析，为复合绝缘子异常发热提供运维检修经验积累。从现场抽取 支复合绝缘子进行试验分析，包括外观检查、红外复测、发热位置表层污秽去除后红外复测、芯棒剖检、机械破坏负荷试验和水扩散试验，发现复合绝缘子发热属于护套表面发热，未出现芯棒酥朽现象，但伞套硅橡胶出现粉化现象，建议结合综合检修对该线路复合绝缘子进行更换，并在更换前定期开展无人机红外测温跟踪。线路信息及发热概况 首次测温情况发热线路为浙江地区某沿海同塔双回 线路，该线路为纯架空线路，年 月投运，共计 基杆塔，其中 基距离海岸线不足 ，全线共计 支复合绝缘子，运行单位 年 月份对该线路开展全段无人机测温，此次测温期间现场天气为有雾，湿度 ，线路所在地区前期持续干旱 天左右。红外照片采集后，发现共计 基杆塔 支复合绝缘子存在明显发热现象，发热占比约 ，对红外照片进行观察发现复合绝缘子发热部位比较分散，除高压端第一片伞裙与封胶处之间有发热外，部分复合绝缘子上部、中部和下部伞裙均有发热亮点，通过 软件将复合绝缘子芯棒中轴线温度曲线数据导出，采用文献中复合绝缘子温升计算方法，得出温升结果，其中单支复合绝缘子最大温升超过 的有 支，温升在 之间的有 支，典型发热情况见图。图 某 沿海线路复合绝缘子发热情况 同期非沿海线路测温情况除去笔者研究分析的 条同塔双回复合绝缘子发热线路，年 月至 月期间，运行单位依次完成了 条 线路 基塔复合绝缘子红外测温工作，此 条（两回）线路分别于年和 年投运，条线路中距离海岸线直线距离不足 杆塔共计 基，距海岸线超过 杆塔共计 基，其复合绝缘子测温情况见表。表 另 条线路红外测温结果 杆塔距离海岸线距离 复合绝缘子数量 支发热复合绝缘子数量 支最大温差 发热占比 上述复合绝缘子发热均位于高压端第一片伞裙至封胶处，未出现多点同时发热情形，对此类型发热以往文献 研究较多，因此本研究不做 年第 期电 瓷 避 雷 器（总第 期）重点分析，但从数据分析可以看出距离海岸线直线距离不足 杆塔的复合绝缘子发热比例显著高于距海岸线距离超过 杆塔。发热线路复测情况 年 月，运行单位再次对 支发热复合绝缘子开展复测，本次复测期间天气为晴天，现场湿度为 之间，线路所在地区前一周有降雨。复测结果发现原复合绝缘子上部、中部等非高压端先前发热区域已无明显发热亮点，经红外软件分析复合绝缘子非高压端无发热超过 情况，但高压端第一片伞裙与封胶处发热亮点仍较明显，且温差幅度普遍较高，其中有 支超过 ，支超过，支超过 ，其中 号塔上相（相）小号侧复合绝缘子最大温差达 ，以右侧为高压端，截取芯棒 长度上的温度数据绘制绝缘子芯棒温度曲线，其红外发热照片及两次测温芯棒温度曲线对比见图。图 塔上相（相）小号侧复合绝缘子红外照片及芯棒温度曲线 针对上述复合绝缘子测温中存在高压端及非高压端多处发热和复测后仅高压端发热两种情况，从该 线路抽取 支复合绝缘子进行试验分析，分别编号为、，上述 支复合绝缘子均为同一制造厂家于 年 月生产，年 月挂网运行，产品型号为 ，结构高度为 ，最小爬电距离为 。发热复合绝缘子试验分析 外观检查及剖检对送检的 支发热复合绝缘子进行伞裙、护套及包胶密封部分的外观检查，发现所有复合绝缘子伞裙均出现均存在严重粉化现象，且有发白和脏污痕迹，但硅橡胶护套无开裂、电蚀痕迹。以 塔上相小号侧复合绝缘子为例，其伞裙、护套表面状态照片见图。图 相小号侧复合绝缘子高压端表面状态 对试品、复合绝缘子芯棒进行剖检，剖检照片及结果见表。表 剖检结果 编号芯棒剖检照片结果粘结 良 好、无缺陷粘结 良 好、无缺陷粘结 良 好、无缺陷粘结 良 好、无缺陷粘结 良 好、无缺陷 年第 期一起 沿海线路复合绝缘子异常发热原因分析（总第 期）剖检结果表明，上述试品绝缘子芯棒 护套截面无明显粘接不良缺陷，护套内不存在气孔缺陷和放电痕迹。红外测试 直接加压测试直接对试品、共 支复合绝缘子开展运行电压下的红外测试，试验电压为额定运行电压（），加压至少维持，直到复合绝缘子发热幅值稳定后，记录发热幅值，实验室环境温度控制在 ，空气湿度为 。复合绝缘子红外图像、芯棒温度曲线见图、发热位置分布及幅值见表。图 试品复合绝缘子红外图像及温度曲线 表 红外测温结果 试品编号发热位置分布及发热幅值最大温差 第 个伞位置发热最为严重，发热幅值.；第 小伞至第 大伞（伞裙单元）区段发热；高压端轻微发热，发热幅值；高压端至第 片小伞发热最为严重，第 片小伞至第 个大伞，发热约 ；高压端第 个小伞至第 个大伞（伞裙单元）发热，发热幅值 高压端至第一个小伞之间发热最为显著，发热幅值 ；第 个小伞至第 个伞裙单元存在连续发热，幅值约 ；高压端至第一个小伞之间发热最为显著，发热幅值 ；第 个小伞至第 个伞裙单元存在连续发热，幅值约 ；由图 及表 可知，上述 支复合绝缘子在加压后出现明显发热，发热区域均位于高压端，并从高压端向低压方向延伸约 片伞裙左右距离，除试品 外，发热温度最高点均位于高压端第一片伞裙与密封处之间，平均发热幅值为 。去除表层污秽后加压测试对表 中 支复合绝缘子发热位置护套外表面进行处理，刮去表层污秽，但不破坏表层护套硅橡胶材料，再次进行加压并开展红外测温，复合绝缘子红外图像、温度曲线见图、发热位置分布及幅值见表。年第 期电 瓷 避 雷 器（总第 期）图 试品复合绝缘子红外图像及温度曲线 表 红外测温结果 试品编号发热位置分布及发热幅值最大温差 第 伞发热最为严重，第 至 大伞区段轻微发热，幅值 之间 高压端发热幅值大幅下降，剩余发热幅值，其余高压端位置发热约 高压端第 小伞至第 大伞发热，幅值约 ；高压端发热消失，第 小伞至第 伞裙单元连续发热，发热幅值最大 高压端发热消失，第 小小伞至第 个伞裙单元发热，第 片伞发热最高，幅值 对比表、表，并观察图 可知，去除复合绝缘子发热位置护套表面污秽后，除试品 之外，其余复合绝缘子发热幅值均明显降低，平均发热温差降至，较处理前降低 ，且发热范围缩小。试品 复合绝缘子发热幅值虽没有降低，但发热区域范围大幅缩小，仅剩余高压端第 伞温升约.。判断除试品 复合绝缘子外，其他绝缘子发热主要位于护套表层。宏观性能试验为研究发热对复合绝缘子运行性能的影响并评估其运行老化状态，抽取复合绝缘子试品、进行机械破坏负荷试验和带护套芯棒水扩散试验。因该批次复合绝缘子生产时间早于 年，因此参考国家标准 开展复合绝缘子试验。机械破坏负荷试验对试品、复合绝缘子进行机械破坏负荷试验，其结果见表。由表 可知两支试品绝缘子机械性能均满足要求。表 机械破坏负荷试验结果 编号额定力值 施加力值 耐受时间 破坏力值 未破坏 未破坏 水扩散试验将试品、复合绝缘子从高压端、中间和低压侧各截取 段带护套的短样品，进行原始状态水扩散试验，在去离子水中煮沸 后，施加交流 持续 ，测量 段试品泄漏电流，其试验结果见表。表 原始状态水扩散试验结果 编号芯棒直径泄漏电流 段 段 段 （超过 后跳闸）根据标准 新产品要求泄漏电流不超过 ，但运行后的复合绝缘子泄漏电流会有所增大，一方面来源于护套表面积污带来的泄漏电流，另一方面来源于芯棒 护套截面的粘接。由于该批次绝缘子表面粉化严重，且积污较多，因此不排除表面泄漏造成水扩散电流数值超标 年第 期一起 沿海线路复合绝缘子异常发热原因分析（总第 期）的可能。为了检查试验段是否存在粘接不良，截取 处短样品 进行水煮后试验段的剖检，结果见图。由图 可知，试验段、试验段 护套剥开后，芯棒上仍有较多硅橡胶残留，芯棒 护套粘接性能良好，而试验段、试验段 护套剥除后芯棒表面无硅橡胶残留，因此试验段、试验段 芯棒 护套界面的粘接不良造成了水扩散电流的增大。对于试验段、试验段，芯棒 护套界面不是造成水扩散电流超标的原因。图 水煮后试品 各段粘结检查 为研究表层护套对水扩散试验结果的影响，对试品 复合绝缘子进行水煮后表层切削前后的对比水扩散试验。对试验段 完成水煮后将表层护套削去约 的薄层，对试验段 水煮后不切削护套，直接施加水扩散电流，结果如表。表 水煮后水扩散试验果 编号芯棒直径泄漏电流、备注 带护套水煮，加压前切削护套 带护套水煮，保持护套原始状态加压根据表 数据，表层护套一定程度上增大了泄漏电流，印证了表 中部分绝缘子泄漏电流超标，但剖检显示无粘接不良的现象。综合表、表 数据，判断该批绝缘子因表面积污造成泄漏电流的普遍增大，但部分试品也存在局部粘接不良，造成部分试验段泄漏电流超标。发热原因分析通过实验室检测分析，该沿海 线路复合绝缘子异常发热原因可总结为以下几点：）根据运行电压下红外测试、护套表层切削后红外测试结果可以确定，除试品 复合绝缘子外，其余复合绝缘子发热均位于表层。根据对该试品 复合绝缘子的芯棒剖检和机械破坏负荷试验，该试品 内部无缺陷，芯棒 护套粘结良好且机械性能良好，因此可以排除试品 绝缘子芯棒内部存在缺陷的可能，判段其发热同样位于护套表层。）根据水扩散泄漏电流显示，该批次复合绝缘子水扩散电流超标。试品 绝缘子护套表面切削去除后试验段泄漏电流小于处理前试品，因此判断部分试验段的泄漏电流超标是护套表面泄漏引起。水煮后的试验段剖检发现部分样品粘接不良，另一部分试验段芯棒 护套粘接良好，判断该批次绝缘子芯棒存在局部位置的芯棒 护套粘接不良。根据前期实验室模拟试验，芯棒 护套粘接不良只会在绝缘子高压端产生轻微温升，本次试品红外测试中温升幅值较高，因此判断局部的芯棒 护套粘接不良不是引起发热的原因。）复合绝缘子护套粉化后容易吸附水分，同时表层护套电导增加，在高压端强电场作用下，吸附的水分产生极化损耗，表层护套产生电导电流发热，同时由于运行单位 年 月对该线路初次测温前线路所在地区已有 天左右未降雨，沿海线路盐雾积污较为严重，绝缘子表面积有污秽，在环境湿度较高时，污秽在泄漏电流作用下也会发热，因此判断该 沿海线路复合绝缘子多处发热由护套老化受潮、积污共同作用引发。）通过对比 年 月复合绝缘子发热复测结果，发现复合绝缘子发热仅剩高压端，其余部位发热亮点消失，判断为降雨将复合绝缘子伞裙非高压端部分污秽冲刷后，积污发热消失，但高压端第一片伞裙至封胶处仍有发热亮点说明高压端在集中场强作用下，存在护套老化发热。结论通过对该沿海 线路复合绝缘子异常发热进行试验分析，得出以下主要结论：）此次 沿海线路复合绝缘子非高压端发热主要原因是复合绝缘子表面存在积污，在湿度较高情况下由泄漏电流作用导致发热。其高压端发热主要原因是由护套在端部高场强作用下极化 年第 期电 瓷 避 雷 器（总第 期）损耗、积污共同作用引发。）本次发热主要位于复合绝缘子护套表层，对芯棒内部暂无明显劣化作用，绝缘子护套未受到破坏、机械性能未受明显影响，其电气、机械性能仍满足运行要求，但该批次复合绝缘子伞套材料粉化严重，且局部区域存在芯棒 护套粘结不良情况，建议下次综合检修时予以更换。）通过对同期 线路复合绝缘子测温情况进行分析，发现沿海杆塔复合绝缘子发热占比明显高于非沿海杆塔，沿海复合绝缘子长期处于高盐雾、高湿度环境下，复合绝缘子硅橡胶材料有加速老化、粉化可能，而芯棒护套进一步老化、硬化时，可能会产生护套开裂，诱发内部缺陷并产生发热，因此建议每年对沿海线路开展周期性无人机红外检测，及时发现异常发热绝缘子，并缩短发热复合绝缘子巡视周期。）运行单位首次测温时现场环境湿度较高，且未考虑前期干旱积污影响，对测量结果造成较大干扰，建议开展无人机复合绝缘子红外检测时，选取湿度低于 开展，并最好在雨水冲刷后的晴朗天气开展测温，便于判断复合绝缘子发热原因。参考文献：梁曦东，高岩峰，王家福，等 中国硅橡胶复合绝缘子快速发展历程 高电压技术，（）：，（）：查方林，黎刚，巢亚锋，等 湖南电网架空线路复合绝缘子的运行现状 湖南电力，（）：，（）：彭静，赵磊，井谦，等 复合绝缘子用聚烯烃材料憎水性试验及分析 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架空线路绝缘子标称电压高于 交流系统用悬垂和耐张复合绝缘子定义，试验方法及接收准则：北京：中国标准出版社，作者简介：赵浩然（），男，硕士，工程师，主要研究方向为架空输电线 路 运 行、高 电 压 绝 缘 与 试 验 技 术 方 向。：。