張健能， 何宇琪， 胡曉萌

（廣東電網(wǎng)有限責任公司佛山供電局，廣東佛山 528300）

絕緣管型母線絕緣缺陷紅外檢測技術的研究與應用

張健能， 何宇琪， 胡曉萌

（廣東電網(wǎng)有限責任公司佛山供電局，廣東佛山 528300）

絕緣管型母線絕緣缺陷的試驗與排查手段缺乏。通過兩起紅外測溫發(fā)現(xiàn)管母受潮和現(xiàn)場解體處理情況，結合管母結構，分析管母受潮發(fā)熱的原理，論述紅外測溫是發(fā)現(xiàn)管母絕緣受潮缺陷的有效手段。通過專項排查，又發(fā)現(xiàn)了多起類似的缺陷，驗證了該方法的有效性。

絕緣管型母線；紅外檢測；絕緣缺陷；絕緣受潮；溫差法

0 引 言

絕緣管型母線（以下簡稱管母）因載流量大、集膚效應低、功率損失小、散熱條件好、溫升低、允許應力大、機械強度高等眾多優(yōu)點，在變電站主變變低母線中廣泛應用［1-6］。

廣東佛山地區(qū)較早應用管母，大量管母在運行，近年出現(xiàn)多起管母絕緣擊穿接地，甚至發(fā)展為兩相接地短路的故障，而其它單位亦出現(xiàn)類似的故障［7-8］，對主變安全運行構成嚴重威脅，影響用戶供電。

管母在2000年后才逐步應用，DL/T 596—1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》沒有管母的預試內容，南方電網(wǎng)公司2011年修編的Q/CSG 114002—2011《電力設備預防性試驗規(guī)程》亦未對管母預試作出指引。管母與電纜結構相似，文獻［9-13］對電纜的檢測為我們檢測管母的絕緣故障提供了思路。為及時發(fā)現(xiàn)管母的絕緣缺陷，文獻［14-15］開展局部放電特性、檢測的研究。根據(jù)研究成果，佛山供電局開展在管母屏蔽接地線采用脈沖電流法進行局放測試工作，然而開展1年多未能夠有效發(fā)現(xiàn)管母絕緣缺陷。但管母絕緣擊穿還是接連發(fā)生。從多起管母絕緣缺陷原因分析，全部是由于管母端部受潮導致。運行人員日常細致的紅外測溫工作，發(fā)現(xiàn)多起管母端部受潮缺陷，有效抑制了管母絕緣擊穿事件的發(fā)生。

1 管母結構介紹

管母由銅導體、主絕緣、半導體、銅屏蔽、外護套等組成，如圖1所示。部分10kV管母與20kV及以上管母，端部還采取多層分壓的結構方式，降低端部電場強度。受運輸長度的限制，管母一般在工廠分段制作，現(xiàn)場再安裝連接起來。

2 管母端部區(qū)域發(fā)熱缺陷檢測與處理

某110 kV變電站發(fā)現(xiàn)#1主變壓器變低管母C相絕緣外套有破損的孔洞，表面有異物，紅外測溫顯示該位置管母溫升較大，相對A、B相及其它位置溫升高16 K，如圖2所示。測溫時晴天，環(huán)境溫度13℃，#1主變壓器負荷13.8 MW，負載率27.6％，輕載。管母型號：JTMP-12/3150，運行時間7年。

圖1　管母結構

圖2　管母端部區(qū)域發(fā)熱

#1主變壓器變低管母停電進行試驗，測試結果如表1所示，管母C相介損超標，存在局部放電，絕緣存在嚴重缺陷。

表1　#1主變變低管母試驗數(shù)據(jù)

解剖檢查發(fā)現(xiàn)，黑色外護套、紅色護套有明顯的損壞痕跡，從避雷器引出線至屏蔽層接地引出線處表面有水，避雷器與銅屏蔽層之間的內層絕緣護套嚴重損壞，銅屏蔽層嚴重發(fā)黑，絕緣護套下的主絕緣層完好，如圖3所示。

圖3　管母端部區(qū)域發(fā)熱解體分析

通過解剖分析，管母C相在運行過程中，雨水從屏蔽層接地引出線位置，透過絕緣護套，沿銅屏蔽層滲入，至屏蔽層與避雷器引出線位置，造成該區(qū)域絕緣電阻降低，護套受損，銅屏蔽層電腐蝕發(fā)黑，管母端部至屏蔽層邊沿的整個區(qū)域出現(xiàn)過熱。

3 管母端部局部發(fā)熱缺陷檢測與處理

某220 kV變電站發(fā)現(xiàn)#1主變壓器變低管母A相第二個固定夾旁有一局部溫升比其它位置高10 K以上，且該處外絕緣有明顯的破損，見圖4。測溫時為連日陰雨后放晴，環(huán)境溫度28℃，#1主變壓器變低負荷電流460 A，輕載。管母型號：JTMP-12/ 4000，運行時間8年。

解剖發(fā)現(xiàn)黑色外護套、紅色護套外層有明顯的損壞痕跡，黑色外護套內有大量積水，紅色護套內層損壞程度較輕，內側較好，銅屏蔽層嚴重發(fā)黑（見圖5）。

清理受損的屏蔽層、半導體層及絕緣護套，主絕緣層完好。

圖4　管母端部局部發(fā)熱

圖5　管母端部局部發(fā)熱解剖分析

通過解剖分析，管母A相在運行過程中，雨水沿端部黑色外護套與紅色護套間滲入，至屏蔽層與避雷器引出線位置，屏蔽層邊沿的絕緣外護套受損，該處局部過熱，銅屏蔽層電腐蝕發(fā)黑。

4 討論與分析

上述兩起管母絕緣缺陷均由于絕緣護套進水受潮引起，但是紅外熱像圖與受潮位置卻有較大差別。

（1）兩者紅外熱像圖存在差異。管母端部區(qū)域發(fā)熱缺陷（缺陷一）發(fā)熱位置主要在導體接頭與屏蔽層端部之間的區(qū)域；管母端部局部發(fā)熱缺陷（缺陷二）發(fā)熱點集中，在位于屏蔽層邊沿的局部位置。

（2）受潮位置不同。缺陷一在紅色護套內層與主絕緣層之間，從屏蔽層滲入；缺陷二在黑色外護套與紅色護套之間。

（3）管母端部采用分布式電路，見圖6，導體主絕緣（R11-R15）、紅外護套電阻（R21-R25）、黑色護套電阻（R31-R35）、主絕緣與紅色護套間沿面電阻（R51-R55）、紅外護套與黑色護套間沿面電阻（R61-R65）、黑色護套外表面沿面絕緣電阻（R71-R75）。示意圖中暫不考慮分布電容的影響。

圖6　管母端部分布電路

設備完好的情況下，各絕緣電阻值均很大。當紅色護套與主絕緣間受潮進水后，R51-R55阻值大幅降低，沿面電流增大，介損增大，屏蔽層至導體之間的區(qū)域整體溫升偏高，如缺陷一所示。

當紅色護套與黑色外護套間受潮進水后，R61-R65電阻值大幅降低，靠近屏蔽層的紅色護套R25承受大部分的相電壓（≈R25/（R25+∑R6i）），在潮氣與強電場的作用下，容易造成該部分絕緣護套發(fā)熱、損壞，出現(xiàn)屏蔽層附近局部過熱，如缺陷二所示。

（4）根據(jù)以上分析，紅外測溫時要重點關注每段管母屏蔽層邊沿至導體區(qū)域是否有溫升。由于該處是電壓電流致熱型，因此要通過三相溫升對比，以及該區(qū)域與整段管母其它部位發(fā)熱情況的對比，來判斷是否有異常溫升。整段母線的溫升相差應不超過2 K（參考一般電壓致熱型設備發(fā)熱缺陷的判據(jù)和管母測溫的經(jīng)驗），而不同相溫升超過2K時，要引起注意，并分析是由于管母尺寸不一致或者三相電流不平衡造成，還是設備異常造成。

（5）由于主變壓器正常運行時溫升較大，存在管母表面反射主變輻射紅外線，影響管母紅外測溫結果的問題，因此管母紅外測溫時要注意避免。另一方面，管母半徑不一致時，半徑大的一段管母單位散熱面積大，因此散失相同熱量時，溫差較小，即外表面溫升相對較低；而半徑小的一段管母單位散熱面積少，外表面溫升相對較高（見圖7）。因此要綜合分析，并與歷史數(shù)據(jù)比較，才能作出正確的判斷。

圖7　管母半徑對紅外測溫的影響

（6）管母每段連接處的接頭是電流致熱型，該處發(fā)熱是接觸不良引起的，而不是絕緣缺陷（見圖8）。要了解管母的結構，紅外測溫才能做到準確判斷。

圖8　管母接頭發(fā)熱

（7）管母制作、施工過程中，需要特別重視防潮措施，加強端部、屏蔽層接地線的密封處理，把好材料與施工工藝質量關。

5 結束語

通過兩起管母典型絕緣缺陷的紅外熱像圖特征分析和解體檢查，歸納總結管母紅外測溫的要求：重點關注管母各段端部至屏蔽層邊沿之間的部位，以及導體引出位置、屏蔽層邊沿位置，通過各相溫升對比，按電流電壓致熱型設備來進行判斷。

通過提高紅外測溫的針對性，以及相間溫升不超過2K的簡易判據(jù)，半年時間佛山地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)三起管母進水受潮缺陷，并及時進行了處理，同期未再發(fā)生絕緣擊穿事件，驗證了紅外測溫的有效性。

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Study and Application on Infrared Detection Technology in Insulation Defects of Insulated Tube Busbar

ZHANG Jian-neng，HE Yu-qi，HU Xiao-meng
（Guangdong Power Grid Foshan Power Supply Bureau，F(xiàn)oshan 528300，China）

Insulation test and investigation means in insulation defect of insulated tube busbar is deficiency.Two damp defect of insulated tube busbar was found by infrared temperature measurement.Tube busbar damage defects were processed in the field.Principle analysis of insulated tube busbar damp fever with its structure，it is proof that the infrared temperature measurement is the effective means to discover the tube busbar moistened insulation defects. Through special investigation，and found several similar defects，verify the validity of the proposed method.

insulated tube busbar；infrared detection；insulation defects；moistened insulation；temperature difference mothed.

TM206

A

1672-6901（2015）06-0017-05

2015-03-26

張健能（1972-），男，高級工程師.

作者地址：廣東佛山市順德區(qū)大良街道同暉路81號［528300］.