电力系统42丨电力系统装备 2021.7
Electric System 2021年第7期2021 No.7电力系统装备Electric Power System Equipment
复合绝缘子端部温度异常是一种常见的表现形式。在缺陷段口前端，利用热成像设备可以观测绝缘子高压端的局部温度，高温会加速绝缘子的老化，从而造成安全威胁。产生极端温度的机理：绝缘子和外壳表面的泄漏电流、电晕放电、绝缘体缺陷时的局部放电、绝缘体内进水时的极化损失可能会使绝缘子局部温度升高，绝缘子的热结构随环境因素和老化程度而变化。1 复合绝缘子异常温升现象研究现状21世纪初，我国共记录了231起复合绝缘子运行事故，其中雷击事故占55.8%，鸟害和雷电事故占27.7%，其余为原因不明。我国合成绝缘子的事故类型主要是内核破裂和界面 问题。国内外研究表明，水在绝缘子铁芯断裂事故和温度异常中起着重要作用。硅橡胶表面虽然是疏水的，但硅橡胶都具有渗透性。一些聚合物（如多元醇）湿细度较高的主要原因是硅氧烷橡胶材料是主链含氧量较高的无定形聚合物。硅橡胶中的填料也会影响橡胶的疏水性和湿渗透性。硅的研究表明，水可以通过芯之间的界面进入芯部，即使有硅橡胶涂层保护。特别是当铁心间的界面存在衰变、裂纹等缺陷时，界面缺陷是水力的，缺陷附近的电场增强，材料介电损耗的增加可能导致复合绝缘子局部放电和异常发热等现象。因此，研究硅橡胶材料的吸湿性和介电性能，有助于了解水对硅橡胶材料介电性能的影响，进而通过硅橡胶材料了解复合绝缘子受潮的机理，使复合绝缘材料的老化和缺陷劣化得以机械化，这对进一步探索具有重要意义。异常发热是近年来我国输电线路（特别是超高压输电线路）中复合绝缘子最常见的事故之一。国内外对绝缘 子异常发热的研究首先涉及到瓷绝缘子的发热、表面污垢和潮湿。瓷绝缘子的热源有三个部分：由于交流电场的作用，介质极化效应引起的介电损耗、内部穿透漏电流引起的电阻损耗、表面漏电流引起的电阻损耗。国内外对复合绝缘子异常发热的研究也非常普遍，并取得了许多研究成果。通过对220 kV 输电线路因芯杆与盖结合不良、芯棒材质不良、盖老化引起水汽侵入等原因，对220 kV 输电线路出现异常发热的复合绝缘子进行外观检查、表面绝缘电阻实验、频率耐受电压实验和尖利梯度波实验，在复合绝缘子内部界面局部放电时，发现复合绝缘子发热异常。造成复合绝缘子异常发热的主要原因是绝缘子内部局部放电、水介质反复极化引起的介电损耗和盖层绝缘电阻降低引起的电阻损耗。
安徽中医学院学报研究了500 kV 交流输电线路合成绝缘子大面积异常发热事故。指出造成复合绝缘子发热的主要原因是硅橡胶材料在交流电场中老化（电老化和湿热老化）所产生的极性基重复极化。然后，芯棒缺陷扩展，缺陷局部放电。同时，提出了在低湿度和高湿度下不能加热的复合绝缘子。湿热低的复合
绝缘子必须立即更换。合成绝缘子异常发热的影响因素，包括环境湿度过高和高压端伞表层老化是造成合成绝缘子异常发热的主要原因。
2 输电线路复合绝缘子异常温升原因分析
（1）复合绝缘子端部异常发热可分为非正常发热和异常发热。热点被认为是末端的异常热和外部的异常热。根据国内外学者的研究调查来看，众多的安全事故中，分析出了此类复合材料中应当是有着
大量的绝缘子的，而这也是导致其异常发热的根本原因。
（2）复合绝缘子端部异常发热与表面盐分、外壳劣化、高湿度等因素有关。环境高压端部封装的表面在浸没条件下导电，增加了表面漏电流，从而增加了外表面的强度损失。瑞尔高压端子套管损坏导致绝缘电阻降低，导致高压端子套管
损耗。另外，老化复合材料具有吸湿性，水分子极性，导致复合绝缘子端部交替组合电场的极化损失。这三种元素会引起异常发热。
（3）合成绝缘子非端部异常发热与棒料劣化、高湿度等
因素有关。由于电场等因素，复合绝缘子芯的工作性能下降。温度、湿度、放电等绝缘电阻降低，导致电阻损耗增大。（4）复合绝缘子芯由玻璃纤维、环氧树脂基体和各种添加剂组成。由于玻璃纤维的化学稳定性和热老化过程中不发生反应，芯材主要降解为环氧树脂，而树脂基体的降解导致纤维与基体界面的降解。在水或空气存在下，复合绝缘芯材
的老化主要是由于湿热、热空气或绝缘的老化。树脂基体和玻璃纤维的膨胀与热老化不匹配。这导致玻璃纤维与树脂基体之间产生内应力，导致纤维/树脂界面的衰减，而水分子则降低了树脂基体中大分子的作用力，导致基体发生化学降解。在部分研究者的调查中指出，芯棒材料中还有着大量的环氧树
脂，而正是由于这一种物质，会导致其发生热降解的反应，［摘 要］复合绝缘子以其良好的耐污闪光灯性能、较高的机械强度和较低的成本在高压输电线路中得到广泛应用。目前，复合绝缘子是输电系统的关键部件，其安全运行对系统的稳定运行至关重要。安娜卡列尼娜论文
［关键词］输电线路；复合绝缘子；异常温升
［中图分类号］TM216 ［文献标志码］A ［文章编号］1001–523X （2021）07–0042–02
Phenomenon of Abnormal Temperature Rise of Composite Insulator
of Transmission Line and Its Causes
Liu Yu-han
solver
［Abstract ］Composite insulators are widely used in high voltage transmission lines because of their good pollution resistance, high mechanical strength and low cost. At present, composite insulator is the key component of transmission system, and its operation safety is very important for the stable operation of the system.
［Keywords ］transmission line; composite insulator; abnormal temperature rise
输电线路复合绝缘子异常温升现象及其原因
网络对青少年的影响刘煜寒
奥运五环（三峡大学，湖北宜昌 443000
）
电力系统2021.7 电力系统装备丨43
Electric System 2021年第7期2021 No.7电力系统装备Electric Power System Equipment 且在绝缘子
发生热老化的这一过程中，都会直接导致环氧树脂基体发生断裂，最终也就会作用于发热以及温度的变化上来，众多学者表示由于玻璃/树脂基体间的热不相容，导致玻璃/树脂界面温度升高。（5）复合绝缘子的异常发热有着两方面的因素影响，具体说来也就是环境方面的因素，这一因素会导致已经运行了的复合绝缘子发热，且周围的环境是无法改变的，因为绝缘子一旦发热，基本无法通过改变周围的环境来阻止其发热。第二个因素则是材料本身的因素，如果一些材料的质量不合格，那么也会造成复合绝缘子发热。除此之外，若管理人员在工作中没有重视绝缘子的材料问题，甚至会造成安全事故，造成电网公司大面积损失。3 复合绝缘子异常发热的防治措施非正常发热事故使复合绝缘子伞盖和芯棒耐高温，这样一来就会加速伞毛的老化，导致伞毛的功能严重退化，除此之外，对于芯棒材料也同样会造成一定的损伤，导致其不能发挥正常的功能，最终造成安全事故。为避免此种现象，就有必要展开对于该方面的措施分析。在部分学者的研究中，指出了绝缘层的温度和绝缘层的温度由绝缘层的温度和绝缘层的温度决定，在实际的施工与电网运行中，更需要把握这一特性，电网运行后，复合绝缘子的材料和环境不能改变。复合绝缘子异常发热事故的预防难度很大。因此，通过将异常发热复合绝缘子的更换方式调整到供电公司，可以减少不必要的合成绝缘子更换，减少合成绝缘子异常发热事故造成的损失。3.1 加强红外热像测温随着红外热成像技术的发展和对高压一次设备运行状态监测需求的不断提高，红外热成像测温技术越来越受到电网公司的重视，常规实验项目必须包括红外热像检测项目的要求。红外热成像测温技术采用红外热成像探头、光学成像物镜和光学机器扫描系统。根据黑体热辐射的基本规律，将被测物体的红外辐射能量分布模式反映在红外探测器的光敏元件上。
红外能量通过输出转换成电信号，再经放大、转换成标准图像，在副屏上显示图像信号，测量物体的温度和温度分布。红外热像测量是一种非接触测量方法，操作简单，使用安全。目前，红外热工测量在电站、套管、零值绝缘子、淤泥质绝缘子的检测中取得了良好的效果，但对复合绝缘子的检测却是一种较好的方法。复合绝缘子异常严重事故、复合绝缘子异常断裂等，从在线红外热像监测和人工红外定期热检测的角度进行探讨。3.2 红外热像在线监测针对500 kV 输电线路复合绝缘子热异常事故发生频率较高、次数较多的特点，人工检查工作量过大，容易造成人为失误。此外，红外热成像在夜间比白天更有效，而在夜间工作则更危险。为了避免人为失误，提高热红外图像检测效率，有必要在复合绝缘子异常热事故复接线上安装热红外图像在线监测装置，对热红外图像进行实时监测。3.3 红外热像在线监测设备安装地点选取复合绝缘子的异常发热与环境湿度、盐度等因素有关，而不同地区的温湿度也不同，因此有必要安装一种适合于温湿度的在线红外热成像监测装置。
红外热成像在线监测系统主要由两部分组成：前端数据采集系统和后端分析处理系统。数据采集系统包括红外热探头、微处理器、控制模块、红外热探头的方向、红外热探头higgs粒子
采集被监测对象（复合绝缘子）的红外热成像数据，并确定了热探头的红外位置，方向可由发动机调节。微处理器用于控制红外感温探测器的数据流向和传输；对前端系统采集的数据进行处理后，通过GSM 、GPRS 、CDMA 等无线通信方式将数据传输到后端控制中心。后端分析处理系统可以对红外热成像采集的测温数据进行分析，并根据分析结果对相关线路进行有针对性的检查和维护，降低线路
事故的发生率。3.4 人工红外热像巡检
在线红外热成像设备价格昂贵，不能安装在每一座塔上。
其监测范围不包括所有绝缘子。因此，有必要安排不定期的人工检查。电力设备的红外热成像设备需要满足正确的检测要求。高温需要分辨率、空间分辨率、大气条件校正模型和丰富的分析软件功能。另外，人工检测时间由在线监测数据确定，红外热像拍摄必须满足规范要求。
3.4.1 巡检时间的确定
人工红外热像检测方案是基于红外热像的在线监测结果。当某一区域复合绝缘子发热异常时，应进行抽样检查。如果发现大量合成绝缘子出现异常温升，应配置该区域的红外热像图进行巡检，并正确确定该区域的合成绝缘子。此外，考察时间应结合当地气候条件。在高湿度月检中，由于湿度的影响，复合绝缘子的温升稍大，但复合绝缘子本身的劣化并不严重。
巡检是评价复合绝缘子劣化程度的重要手段。
3.4 .2红外热像拍摄标准
在实际测温过程中，影响红外热像测温结果的因素主要包括：发射率、光程吸收、散射、红外温度计
稳定性和背景噪声。发射率代表了辐射和吸收的能力，这是材料的固有属性。在红外热像仪上设置发射率值可以解决这个问题。在红外测温之前，可以调整光吸收和热像仪稳定性的影响。然而，为了减少背景噪声的影响，有必要关注红外热像仪的标准。在室外，主要的背景噪声是太阳光的直接辐射、折射和空间散射。
基本对策如下。
（1）精确聚焦，避免非被测物体的辐射能量进入测试角度。（2）室外测量时，应选择多云天气，以排除阳光的影响。4 结束语
现场观察异常绝缘体外观，分析内部解剖，进行交流高压实验。在高密度环境下，异常温升增加了老化硅橡胶运行后
的湿度，使水分子发生极化，绝缘子层间极化损耗增大。与
新型硅橡胶相比，运行一段时间后的硅橡胶模拟器在高湿环境下具有更高的吸湿性和吸水性。随着硅橡胶介电常数的增加，绝缘子的高压端部场强增大，极化损耗增大，绝缘材料劣化加速。对于工作环境中湿度较大的绝缘子，可调整均压环的屏蔽深度，降低端部电场强度，从而降低极化损耗，防止异常温升。
参考文献
[1] 杨俊生.浅谈复合绝缘子飞边缺陷的原因以及控制措施[J].机电信息，2017，9（50）：
90-91.
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