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利用紅外檢測實現高壓絕緣子電氣特性技術分析論文
摘要：在電力系統(tǒng)中由于絕緣子閃絡或者擊穿造成的跳閘事故占比例較大，本文主要分析基于紅外檢測的高壓絕緣子電氣特性技術分析。在分析高壓絕緣予發(fā)生故障和污閃的發(fā)展的基礎上，重點探討了紅外檢測的基本原理和檢測依據。
關鍵詞：高壓絕緣子;閃污;紅外檢測
絕緣子在電力系統(tǒng)中擔負著輸電線路電氣絕緣和機械支撐的重要作用，大部分絕緣子在戶外運行，受不同環(huán)境影響.一旦絕緣子發(fā)生閃絡，就可能會發(fā)生輸電線路跳閘故障，從而影響電力系統(tǒng)證常運行，給電力系統(tǒng)帶來損失。
本文對于紅外檢測實現高壓絕緣子電氣特性技術進行分析，從而為設計紅外檢測系統(tǒng)奠定基礎工作。
一、高壓絕緣子發(fā)生故障原因
高壓絕緣子發(fā)生故障的主要原因有：
(1)零值問題，
(2)雷擊閃絡，
(3)污閃現象，
(4)老化問題。其中污閃是最主要的原因，也是本課題研究的重點，污閃簡單的來說是因為絕緣子在某種氣象條件下，其表面污穢中的電解質成分可能溶解在水中，造成在絕緣子表面形成沿面閃絡，在電力工程領域里，電力工程技術人員一般將此情況稱為污閃現象。
目前在電力系統(tǒng)中影響最大和危害最嚴重的事故就是絕緣子的污閃事故，污閃也是造成絕緣子故障的重要原因。污閃產生分四個步驟，如果能夠采取積極有效的措施，就可以破壞其發(fā)生條件來防止。使絕緣子故障發(fā)生的原因還有很多，可是從所占的比例及危害程度來研究，絕緣子在運行中的故障，除了不可抗力的原因，污閃是發(fā)生故障最多和破壞最嚴重的。
二、污閃的發(fā)生、發(fā)展過程
戶外絕緣子肩負著機械支撐及電氣絕緣的作用，其絕緣能力的選擇和設計方面，不管是額定操作沖擊耐受電壓、雷電沖擊耐受電壓和短時工頻耐受電壓會比其最高工作電壓高出很多，所以，在一般情況下，干燥、潔凈的絕緣子是不會出現空氣擊穿。絕緣子在運行電壓下出現了污閃是因為絕緣子表面的污穢在潮濕狀況下產生了導電薄膜，導致絕緣子表面絕緣電阻降低、絕緣性能下降就引發(fā)了閃絡。濕潤和污穢是導致絕緣子發(fā)生污閃不可缺少的條件，污閃的產生受污穢性質、氣象條件、絕緣子形狀等很多原因的影響。
目前主要將絕緣子污閃過程劃為四個階段：絕緣子表面積污、污層受潮濕潤、局部放電的產生、局部放電發(fā)展并導致閃絡。
以瓷絕緣子來看，由于易污，在運行中因雷擊，污閃會引起瓷絕緣子的劣化，表現為頭部隱形的。零值”和“低值”，對零值或低值瓷絕緣子，必須登桿進行逐片檢測，每年需花費大量的人力和物力。由于檢測零值和劣質的準確度不高，即使每年檢測一次，也會有相當數量的漏檢低值絕緣子仍在線路上運行，導致線路的絕緣水平降低，使線路存在著岡雷擊、污穢閃絡引起的隱患。
以玻璃絕緣子來看，相對瓷和復合絕緣子有機電性能優(yōu)勢，但同樣存在著易污問題，運行中玻璃絕緣子在表面的積污層受潮后，在工頻電壓作用下會發(fā)生局部放電。由局部放電引起的長期發(fā)熱會導致玻璃件絕緣下降或應力變化，引起零值自爆，導致線路的絕緣水平降低。
再以復合絕緣子來看，與瓷、玻璃絕緣子相比較，復合絕緣子在耐雷耐污閃方面有優(yōu)勢的一面，復合絕緣子不會發(fā)生瓷絕緣子難以避免的零值、低值和玻璃絕緣子的傘裙自爆，因而不致因零值或低值絕緣子降低整串絕緣子的耐雷水平。
從運行情況來看，復合絕緣子的雷擊閃絡大多可重合成功，這是因為復合絕緣子屬不可擊穿結構，當放電在空氣中發(fā)生時，不會對絕緣性能產生不可逆影響，屬可恢復性絕緣。復合絕緣子在輸電線路的使用，被作為一種防污對策勿容置疑。.但是復合絕緣子由于有機材料本身的老化特性，其老化率及劣化率會隨著時間增大，國外一般認為玻璃絕緣子和瓷絕緣子的老化壽命為50年左右，而復合絕緣予的老化壽命不超過25年。能長期使用、可靠性高、爬距有效系數大的玻璃絕緣子、瓷絕緣子則更為人們所青睞。
三、紅外監(jiān)測的基本原理與檢測依據
(一)基本原理。為了把紅外輻射變?yōu)榭梢晥D像，一定要把紅外輻射變成電信號，紅外探測器能把每一瞬時視場的紅外輻射能量飛速地變成電脈沖信號。當前的紅外熱像儀，它的像素產生經過凝視型焦平面陣列探測器來實現，就能把圖像分解成更多的像素，這樣圖像就有更好的空間分辨率及更佳的視覺效果。前置放大器的作用是把紅外探測器傳出的細微脈沖信號放大。信號處理器把放大后的脈沖信號變成視頻信號。最后，視頻信號通過顯示系統(tǒng)，出現用明暗程度(灰度值大小)來反映目標物溫度高低的熱像圖，其中，溫度較高部分就比較明亮，而溫度較低的部分就比較暗。記錄裝置有各種磁卡、磁帶，用來記錄被測物體的熱圖像，同時為導入計算機進一步處理分析帶來方便。
在電力行業(yè)里，紅外熱像儀已經廣泛地應用，而且獲得了明顯的實效，降低了電力事故的發(fā)生率，而且不需停電檢修，做到了電力設備的經濟、安全檢測。污穢高壓絕緣子在干燥時，其表面絕緣電阻非常大，這時流過污層的泄漏電流非常小，當絕緣子污層受潮時，泄漏電流慢慢增大，電流流過污層時就產生焦耳熱，致使絕緣子表面的溫度升高。當濕度一定的情況時候.絕緣子的污穢等級不同，泄漏電流也同樣不同，這樣溫度分布也隨著不同，污穢越嚴重，泄漏電流越大，溫度變化就顯著。這里可以利用紅外熱像儀無需接觸就能探測到物體輻射的紅外能量的大小，獲得體現物體溫度的矩陣，從而得到以灰度值高低來表征溫度高低的二維灰度圖像，利用美國FLIR系統(tǒng)公司的Ti30高性能紅外熱像儀對污穢絕緣子進行拍攝，獲得熱像，得到體現污穢絕緣子表面溫度高低的熱像圖。
Ti30高性能紅外熱像儀，是當今第一套集紅外熱像圖和可見光圖像于一體的全自動紅外檢測系統(tǒng)，能得到所視區(qū)域內的一切紅外信息，它主要具有如下優(yōu)點：利用不要維護的第三代非制冷焦平面微量熱型長波探測器和最先進的紅外熱像功能及自動聚焦技術，將增加紅外熱像儀功能的可靠性，圖像更加清晰;溫度測量性能較精確并且具有較大的測溫范圍，最小分辨溫差達到仕2c70測量范圍)，非接觸測溫范圍達到(-40~+5000C)，使用過濾片測溫范圍達到2000℃;能快速及精確地存儲和記錄數據、圖像、語音和文本注釋，用戶很快完成全面的檢測報告;方便攜帶，能在惡劣環(huán)境中使用;操作簡單，Ti30高性能經過簡單的點擊操作就可以快速出現結果，只要按一下鍵就能完成精確聚焦，同時能把熱像圖記錄到可移動的PC卡上。這里可以在利用Ti30高性能獲得紅外熱像后，經過移動PC卡將污穢絕緣子熱像圖傳人計算機，進行圖像后續(xù)分析和處理。
(二)檢測依據
絕緣子紅外熱像是不是很清晰，圖像細節(jié)是不是很完整，特征是不是很明顯，是能不能對絕緣子污穢等級作出精確識別的關鍵。紅外熱像在生成過程中受到各種噪聲的干擾，具有高噪聲和低對比度的特點，部分圖像信息和特征被噪聲掩蓋。
物體的圖像由物體自身和背景(周圍環(huán)境)組成，紅外熱像本質上是以灰度值大小來表征物體溫度高低的，研究目標是絕緣子盤面區(qū)域，所以一定要把絕緣子盤面所處方塊型區(qū)域切割出來，還要深入把方塊型區(qū)域中的盤面附近背景部分分割掉，僅僅保留絕緣子盤面區(qū)域。可以在對各種圖像分害l算法和分割性能進行對比的基礎上，結合高壓絕緣子紅外熱像自身的灰度統(tǒng)計特征，就濾波后的各種不同的污穢等級高壓絕緣子圖像有針對性地提出了最大類間方差法及形態(tài)學方法相融合的圖像分割方法和改進的直方圖波谷值法進行圖像分割，其圖像的分割效果很好，去除背景干凈，分割出的高壓絕緣子及其盤面輪廓十分清晰，可以保留完整的細節(jié)。
四、結語
本文詳細地敘述了絕緣子電氣特性及絕緣子閃絡的發(fā)生、發(fā)展過程，對紅外監(jiān)測絕緣子因表面污穢閃絡和過電壓閃絡的理論依據進行了闡述，研究工作對研究的總體方案設計奠定了相關基礎。
參考文獻：
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