瓷质绝缘子试验方法

瓷质绝缘子试验方为什么要进行绝缘子检测绝缘子在搬运和施工过程中，可能会因碰撞而留下伤痕;在运行过程中，可能由于雷击事故，而使其破碎或损伤;由于机械负荷和高电压的长期联合作用，而导致劣化，这都将使其击穿电压不断下降，当下降至小于沿面干闪电压时，就被称为低值绝缘子。低值绝缘子的极限，即内部击穿电压为零时，就称为零值绝缘子。当绝缘子串存在低值或零值绝缘子时，在污秽环境中，在过电压甚至在工作电压作用下就易发生闪络事故。绝缘子的在线检测方法：观察法、紫外成像法、超声波检测法、红外测温法为代表的非电量检测，和以绝缘电阻、电场测量、脉冲电流法及泄漏电流法为典型的电量检测两大类型。绝缘子的在线检测•一、非电量测量法•1、观察法•用双筒望远镜在塔下观察可发现常见的表面缺陷。•2、紫外线成像法•电子紫外光学探伤仪可带电检测复合绝缘子表面局部放电形成的碳化通道和蚀损，其原理是：局部放电过程中，带电粒子复合会放出紫外线，当绝缘子表面形成导电性碳化通道时，局部放电加剧。•3、红外线成像法：•此法用于导线、接头、套管等发热检测及合成绝缘子局部异常发热检测，绝大多数由电场引起的绝缘材料损坏与温度有关。•4、超声波检测法：•超声波检测法基于超声波在从一种介质进入到另一种介质的传播过程中会在两介质的交界面发生反射、折射和模式变换(纵、横波转换)的原理的。二、电量测验法1、绝缘电阻法绝缘子在线检测过程中，绝缘电阻的测量是通过泄漏电流的测量得以实现的。高压输电绝缘子一般采用盘形悬式绝缘子。其等效电路可用RC串并联等效电路表示，如下图：C11C12C13C14Rp4Rp5Rp1Rp2Rp3Cp2Cp1Cp3Cp4Cp5Ce4Ce3Ce2Ce12、电场测量法为电场分布测量法示意图如左所示。根据电场理论计算的电场强度和电势沿绝缘子轴向的变化曲线A在正常时光滑；当绝缘子存在导通性缺陷(图中黑点)时，该处电位变为一常数，故其电场强度突降低，电场分布曲线不再光滑，在相应的位置上有畸变(如曲线B),中间下陷，两端上升3、脉冲电流法所谓脉冲电流法就是通过测量绝缘子电晕脉冲电流的方法来判断绝缘子的绝缘状况。电场分布测量示意图(E=dU/dx)绝缘材料0（dU/dx）至接地极距离BA电场传感器高压电极低压电极电场强度E开关X4、漏电流测量法测量绝缘子表面污秽程度常用的方法有等值附盐密度、测量污层电导率和测量绝缘子表面泄漏电流法。前两者是在停电时进行，难以反映绝缘子在运行中的真实情况。污秽绝缘子的泄漏电流是运行电压作用下污秽受潮时测得的流过绝缘子表面污层的电流。当绝缘子表面污秽物积累到一定程度时，在一定外界环境下可造成绝缘子的闪络，因而可通过测量泄漏电流的大小变化来检测绝缘子的污秽程度。泄漏电流在线监测的基本步骤如下图：漏电流信号的提前及传输信号的前置处理A/D转换微处理器进行型号处理非电气时的采集结果输出远程通信图示为漏电流在线检测的基本步骤绝缘子电压分布的检测当绝缘子串中片数很多，每片都要手持绝缘杆进行测量，不但劳动强度大，而且容易出错。自爬式不良绝缘子检测器主要由自爬驱动机构和绝缘电阻测量装置组成。在对垂直绝缘子串进行测量时，先将检测器置于最高绝缘子两端，然后利用重力依次向下移动。它在测量时用电容器将被测绝缘子的交流电压分量旁路，并在带电状态下测量绝缘子的绝缘电阻，根据直流绝缘电阻的大小判断绝缘子是否良好。如用于测量耐张串，可靠内藏的小型电动机驱动，依次测到另一侧。下图为用于500kV超高压线路的自爬式不良绝缘子检测器的检测系统框图。•绝缘子电压分布的检测•1、自爬式不良绝缘子检测绝缘子直流/直流1000V变换器检测回路电压脉冲重复率变换回路标志音振荡回路盒式磁带自动记录回路脉冲重复率电压变换回路描笔式记录器自爬式不良绝缘子检测系统原理图•2、电晕脉冲式检测•在输电线路运行中，绝缘子串的连接金具处会产生电晕，并形成电晕脉冲电流通过铁塔流入地中。电晕电流与各相电压相对应，只在一定的相位范围内产生。若进一步把正负极性的电流分开，则同极性各相的脉冲电流相位范围的宽度小于各相电压间的相位差，采用适当的相位选择方法便可以分别观测各相脉冲电流。同期电路脉冲检测取样电路计数电路锁存器比较器加法器显示电路控制电路电晕脉冲式检测仪原理图测量时对各相电晕脉冲分别进行计数，并选出最大最小的计数值，取两者的比值（最大/最小）作为判别依据。当同一杆塔的三相绝缘子串无不良绝缘子时，各相电晕脉冲处于平衡状态，此时比值接近于1；当有不良绝缘子时，则各相电晕脉冲处于不平衡状态，该比值将大于1。这是一种专门在地面上使用的检测器，它既可用于检测平原地区线路，也可用于检测山区线路，其特点是：(1)重量轻，体积小，电源为1号电池，使用方法安全。(2)不用登杆，在地面即可检测。(3)先以铁塔为单元粗测，若判定该铁塔有不良绝缘子时，再逐个绝缘子细测。(4)采用微机系统进行逻辑分析、处理，检测效率较高。电晕脉冲式检测仪原理图3、电子光学探测由于架空输电线路绝缘子串中每片绝缘子串和电压分布是不均匀的，离导线最近的几片绝缘子上的电压降最大。当出现零值绝缘子时，沿绝缘子串的电压将重新分布，离导线最近的几片绝缘子上的电压将急剧升高，会引起表面局部放电或者增加表面局部放电的强度。而根据表面局部放电时产生光辐射的强度，就可知道绝缘子串的绝缘性能。DGCLO1HφxO3VDAR_+LPO2JG——被测绝缘子J——照相胶卷H——物镜光圈O1、O2——输入、输出物镜R——可调电阻当在夜间进行探测时，为了区别绝缘瓷件表面局部放电和其他外界光源的干扰(月光和照明)，提高信噪比，可采用脉冲电源对亮度增强器供电。因为表面局部放电是发生在绝缘子所施加交流电压的最大值附近，其频率为100Hz，而外界光辉强度与电网频率无关。当绝缘瓷件在仅出现表面局部放电时(1～6ms)，按接近于100Hz的频率将亮度增强器投入，将会使背景微弱爆光和外界干扰光辉减弱。在电子光学探测器的荧光屏上，将观察到与电网频率和亮度增强器合拍的表面局部放电的亮区脉动。此脉动可将表面局部放电的光强与减弱的不脉动外界干扰光辉区别开来。实际检测中，有缺陷的绝缘子串中表面局部放电的光辐射强度超过平均光辐射强度。（关于输入光圈），当D减少到某一值时，平均光强不再出现在电子光学探测器的荧光屏上。屏上将仅显示出有缺陷绝缘子的表面局部放电。然后，再进一步对靠近导线的第一片绝缘子表面放电的光辐射强度与平均光辐射进行比较。若此光辐射强度超过无不良绝缘子存在时的光辐射强度，就可以根据表面局部放电的光辐射强度与绝缘子上的电压关系曲线，找到靠近导线的第一片绝缘子上分布的电压。根据得到的分布电压值与良好绝缘子串第一片绝缘子的正常分布电压值的差别，便可判断出是否存在不良绝缘子。这种探测方法效率很高。绝缘电阻和交流耐压的试验绝缘子试验指的是支柱绝缘子和悬式绝缘子试验，其试验项目如下：(1)零值绝缘子检测(66kV及以上)。(2)测量绝缘电阻。(3)交流耐压试验。(4)测量绝缘子表面污秽物的等值盐密。运行中的针式支柱绝缘子和悬式绝缘子的试验项目可在检查零值、绝缘电阻及交流耐压试验中任选一项。玻璃悬式绝缘子不进行该三项试验，运行中自破的绝缘子应及时更换。一、绝缘子绝缘电阻的测量的方法1)测量的目的是检查绝缘子的绝缘状况，发现绝缘子的绝缘劣化和绝缘击穿等缺陷。2)35～220kV架空送电线路的绝缘子绝缘电阻测量推荐使用5000V兆欧表进行测量。1、绝缘电阻的合格标准1)新装绝缘子的绝缘电阻应大于或等于500MΩ。2)运行中绝缘子的绝缘电阻应大于或等于300MΩ。2.绝缘子劣化判定原则•(1)绝缘子绝缘电阻小于300MΩ，而大于240MΩ可判定为低值绝缘子。•(2)绝缘子绝缘电阻小于240MΩ可判定为零值绝缘子。3.导致绝缘子劣化的原因1)温度的影响，温度对绝缘电阻影响很大，绝缘电阻随温度上升而减小。(2)湿度的影响，湿度对表面泄漏电流的影响较大，原因是绝缘表面吸附潮气，形成水膜，会使绝缘电阻明显下降。(3)机械过载造成的劣化。(4)吸湿性劣化。(5)内外应力重叠性劣化。(6)热膨胀造成劣化。(7)钢帽浇装水泥饱和膨胀性劣化。(8)钢帽浇装水泥冻结膨胀性劣化。(9)钢帽、钢脚电腐蚀性劣化。(10)绝缘子过电压造成的劣化。(11)绝缘子内部缺陷造成的劣化。•4.测量方法•1）对于单元件的绝缘子，只能在停电的情况下测量其绝缘电阻，相关规程中规定，采用2500V及以上的兆欧表。•2）对于多元件组合的绝缘子，可停电、也可带电测量其绝缘电阻。其方法是用高电阻接至带电的绝缘子上，使测量绝缘电阻的兆欧表处于地电位，从测得的绝缘电阻中减去高电阻的电阻值，即为被测绝缘子的绝缘电阻值。绝缘电阻原理图R=10~20kΏ/VIR=1~0.5mAR/2CCR为高电阻杆中的电阻，阻值按10～20kΩ/V、长度按0.5～105kV/cm选择，每单位电阻容量为l～2W;C为接地电容，可使兆欧表处于地电位，C的绝缘电阻应达到兆欧表的最大量限，以保证测量的准确度。C的电容量为0.01～0.05μF，应能承受3000V以上的直流电压。5.判断(1)针式支柱绝缘子的每一元件和每片悬式绝缘子的电阻不应低于300MΩ。(2)500kV悬式绝缘子的绝缘电阻不低于500MΩ。值得注意的是，测量多元件支柱绝缘子每一元件的绝缘电阻时，应在分层胶合处绕铜线，然后接到兆欧表上，以免在不同位置测得的绝缘电阻数值相差太大，而造成误判断。•6、交流耐压试验•交流耐压试验是判断绝缘子抗电强度是最直接、最有效、最权威的方法。交接试验时必须进行该项试验。对于单元件的支柱绝缘子，交流耐压试验目前是最有效、最简易的试验方法。各级电压的支柱绝缘子的交流耐压试验电压值如下表所示。对于35kV针式支柱绝缘子交流耐压试验电压值;两个胶合元件者，每个元件为50kV;三个胶合元件者，每个元件为34kV。对盘形悬式绝缘子，机械破坏负荷为60～300kN者，交流耐压试验电压值均取60kV。•表示为：支柱绝缘子的交流耐压试验电压（1）交流耐压试验适用范围：瓷、钢化玻璃、复合绝缘子。。测量的目的：使用电压分布测量法和绝缘电阻测量法判断绝缘有问题的绝缘子或绝缘子串，适用于单片瓷绝缘子施加一定时间的电压，可有效地发现被试品内部缺陷，耐压试验是检验绝缘子优劣最有效的测试方法。(2)交流耐压试验设备推荐使用100kV级的高压试验设备。(3)盘型悬式绝缘子流耐压试验电压标准。机械荷载为60～300kN的盘型悬式绝缘子交流耐压试验电压取60kV。•1.交流耐压试验的判定标准•(1)按试验标准耐压lmin，在升压和耐压过程中不发生闪络为合格。•(2)以3～5kV/s加压速度升到标准试验电压时，若出现异常放电声，被试绝缘子闪络，电压表指针摆动很大，应判定为不合格。•2.交流耐压试验注意事项•(1)在加压过程或耐压过程中发现被试品过热、击穿、闪络、异常放电声、电压表指针大幅摆动，应立即断开电源。•(2)被试绝缘子分片放在地电位砂盘中，绝缘子钢脚端应连接在试验变压器高压接线柱上。•(3)对被试品应按绝缘子安装顺序进行编号，记录杆号、相别、单片编号、温度、湿度、气压和耐压试验结果。运行中的钢化玻璃绝缘子自爆后的测试•(1)钢化玻璃绝缘子自爆原因分析与判定：•1)玻璃中含有杂质和结瘤，若分布在内张力层即可在较短时间30～60天内发生自爆，可判定为制造原因的自爆。•2)运行中的钢化玻璃绝缘子因含有杂质，分布在外张力层，即在冷热温差状态下，特别是突然冷却时，并在稳定机械荷载下，在1～2年内会发生自爆，可判定为运行状态下质量原因的自爆。•3)运行中钢化玻璃绝缘子因表面积污严重，受潮后引起局部放电或单片爬电导致发热，引起绝缘下降，而发生自爆可判定为零值自爆。•(2)自爆后钢化玻璃绝缘子残帽的测试的目的是查出同批钢化玻璃绝缘子自爆后的机荷载承受能力，分析自爆原因。•(3)残帽测试可选用卧式静拉力试验台进行拉力测试。•(4)残帽拉力测试推荐值：测值应大于原钢化玻璃绝缘子额定机械荷载的70%。小于该推荐值时应对该批钢化玻璃绝缘子进行监督。