瓷绝缘子低零值的危害及其检测技术

知识点：绝缘子电压分布

• 瓷绝缘子低零值产生的原因

 

 当绝缘子工频击穿电压低于干闪电压时，该绝缘子就属于劣质绝缘子。绝缘已经被击穿的绝缘子，称为零值绝缘子。按DL/T626-2015《劣化盘形悬式绝缘子检测规程》的规定：

①电压等级500千伏及以上,绝缘子绝缘电阻低于500MΩ，判为劣化绝缘子。

②电压等级500千伏以下，绝缘子绝缘电阻低于300MΩ，判为劣化绝缘子。

绝缘电阻在10MΩ以上的劣化绝缘子一般称为低值绝缘子，绝缘电阻在10MΩ以下的劣化绝缘子称为零值绝缘子。

造成绝缘子串低零值的原因主要有两个：

一方面，部分批次绝缘子劣化率较高，在投运初期没有经过严格的检测，导致残次品“带病运行”；

另一方面，瓷绝缘子在运行过程中因长期经受机电负荷、日晒雨淋、冷热变化等作用，也可能出现绝缘电阻降低、开裂甚至击穿等故障。

当绝缘子串内有零值绝缘子时，其污闪概率以及在过电压作用下的闪络概率都很高，甚至正常运行电压下也会闪络。在绝缘子串闪络时，短路电流将会通过零值绝缘子的内部间隙，大电流的热效应可能造成瓷件与头部断裂开、铸铁帽炸裂、钢脚脱落、瓷件头部烧成玻璃体等，从而出现绝缘子掉串和导线掉线等一系列严重事故。

• 瓷绝缘子低零值检测方法

 

零值绝缘子在电气性能、局部放电、温度分布等多个方面与良好绝缘子相比，存在着差异。依据这些特征和差异，可用相应的仪器或装置，采用不同的测量方法进行检测。目前国内外对零值瓷绝缘子的检测方法主要有电压分布法（火花叉法）、泄漏电流测量法、红外热像法、绝缘电阻测量法等。

分布电压测定法（火花叉法）：当绝缘子串中有零值绝缘子，将明显影响绝缘子串的电压分布。火花叉检测杆端部装上一个金属丝做成的叉子，把火花叉的一端与被测绝缘子下面绝缘子的钢帽接触，当另一端靠近被测绝缘子钢帽时，钢帽间的空气间隙会产生火花。被测绝缘子承受的分布电压愈高，出现火花愈早，而且火花的声音也愈大，因此根据放电情况可以判断被测绝缘子承受电压的情况。如果被测绝缘子是零值的，就不承受电压，因而就没有火花。

图1 火花叉法检测低零值绝缘子

 

泄漏电流测量法：正常时，绝缘子串泄漏电流为毫安级，当有零值或低值绝缘子时，其对地泄漏电流的值将产生较大的变化。目前研制出的用于测量泄漏电流的电流传感器在测量准确度方面并无问题，但由于泄漏电流值在正常情况下也会随时间、环境的变化而改变，所以仍存在如何确立判断标准〔判据）的问题。

红外热像法：红外热像法检测劣化绝缘子的原理是根据劣化绝缘子的热像特征与良好绝缘子相比呈亮色调（低值）或暗色调（零值），检测时如发现绝缘子串中温度分布不连续且有亮色调（或暗色调）的热像者，则判为低值（或零值）绝缘子。

图2  红外热像法检测低零值绝缘子

 

绝缘电阻测量法：绝缘电阻表主要包括绝缘摇表和电子式绝缘电阻测试仪，利用绝缘电阻表直接测量绝缘子的绝缘电阻可以实现对零值绝缘子的检测。利用绝缘电阻表检测零值或低值绝缘子有相当的准确性，但由于单次测量时间较长，每片瓷绝缘子电阻值检测时间至少1min，所以该方法不适于大量绝缘子的普测工作。此外，其检测电压较低，难以发现大吨位绝缘子中的缺陷。

• 现有绝缘子零值检测方法的局限性

 

根据国家公司十八项反措要求，所有盘形悬式瓷绝缘子在现场安装前应逐个进行零值检测。然而，现有的检测方法都有局限性。

分布电压测定法（火花叉法）可不停电测量绝缘子低零值，但由于不能准确知晓绝缘子电阻的数值，在某些特殊环境下易造成试验人员误判。泄漏电流测量法存在判据取值难以确定的问题。红外热像法适用于瓷绝缘子投运后的不停电测量，对拍摄对象的背景要求较高。

绝缘电阻测量法检测瓷绝缘子电阻时间长，效率低，难以满足数以十万计的瓷绝缘子电阻值检测要求，亦导致瓷绝缘子安装前现场逐个零值检测的反措要求难以落实。另外，实际应用中发现，由于兆欧表测试电压过低，不能有效发现特高压低值绝缘子。

• 便携式瓷绝缘子零值检测仪的特点

 

湖北电科院自主研发了一套基于脉冲电流法的便携式瓷绝缘子零值检测仪，其原理是将直流低压进行升压逆变和倍压整流实现直流脉冲高压输出，利用脉冲高压测量瓷绝缘子电阻值，记录绝缘子两端测量电压波形，综合电阻值和电压波形诊断劣化瓷绝缘子。该装置输出电压幅值达60千伏，重量小于3kg，电源单次充电连续使用次数达5000 次，可在未拆木条箱的条件下对绝缘子逐个检测，实际电气测量时间为100ms/次，快速高效，能够满足瓷绝缘子安装前逐片检测的工程应用要求。产品样机于2020年在武汉特高压换流站、黄石输电运检中心进行了瓷绝缘子零值检测试点应用，其接线简单、轻便可靠、准确率高的优势得到了现场工作人员的一致认可，便捷高效地完成了对现场瓷绝缘子的绝缘电阻检测任务。

图3   便携式瓷绝缘子零值检测仪现场应用照片

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