套管和绝缘子的状态分析与诊断课件

第十一章第十一章 套管和绝缘子的状态分析套管和绝缘子的状态分析与诊断与诊断 第十一章 套管和绝缘子的状态分析与诊断 1 高压绝缘子按用途分为线路绝缘子和电站电器绝缘子两类。高压线高压绝缘子按用途分为线路绝缘子和电站电器绝缘子两类。高压线路绝缘子包括针式绝缘子、盘形悬式绝缘子、棒形悬式绝缘子、横担绝路绝缘子包括针式绝缘子、盘形悬式绝缘子、棒形悬式绝缘子、横担绝缘子、电气化铁道用绝缘子、蝴蝶形绝缘子和拉紧绝缘子等。高压线路缘子、电气化铁道用绝缘子、蝴蝶形绝缘子和拉紧绝缘子等。高压线路中广泛应用盘形悬式绝缘子，针式绝缘子常用于中广泛应用盘形悬式绝缘子，针式绝缘子常用于35kV35kV及以下电压等级的及以下电压等级的线路上，瓷横担绝缘子用于线路上，瓷横担绝缘子用于110kV110kV及以下电压等级的线路。高压电站电器及以下电压等级的线路。高压电站电器绝缘子，包括支柱绝缘子和套管绝缘子等。支柱绝缘子包括户外用的棒绝缘子，包括支柱绝缘子和套管绝缘子等。支柱绝缘子包括户外用的棒形绝缘子、针式支柱绝缘子和户内支柱绝缘子。户外支柱绝缘子用于电形绝缘子、针式支柱绝缘子和户内支柱绝缘子。户外支柱绝缘子用于电站支持母线或隔离开关等电器上，户内支柱绝缘子通常用于站支持母线或隔离开关等电器上，户内支柱绝缘子通常用于35kV35kV及以下及以下户内隔离开关及母线支撑。高压套管绝缘子包括用于电站的穿墙套管以户内隔离开关及母线支撑。高压套管绝缘子包括用于电站的穿墙套管以及用于电气设备的变压器套管和油开关套管等。及用于电气设备的变压器套管和油开关套管等。套管和绝缘子在搬运和施工过程中，可能会因碰撞而留下伤痕；在套管和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，而使其破碎或损伤；由于机械负荷和高电运行过程中，可能由于雷击，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。当绝压的长期联合作用，而导致劣化，这都将使其击穿电压不断下降。当绝缘子击穿电压下降至小于沿面干闪电压时，就称为低值绝缘子。当低值缘子击穿电压下降至小于沿面干闪电压时，就称为低值绝缘子。当低值绝缘子的内部击穿电压为零时，就称为零值绝缘子。当绝缘子串存在低绝缘子的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。因此，及时检出运行中存在的不良绝缘子，排除隐患易发生闪络事故。因此，及时检出运行中存在的不良绝缘子，排除隐患，对减少电力系统事故、提高供电可靠性是很重要的。，对减少电力系统事故、提高供电可靠性是很重要的。高压绝缘子按用途分为线路绝缘子和电站电器绝缘子两类。2第一节第一节 套管和绝缘子的绝缘试验套管和绝缘子的绝缘试验 一、套管绝缘试验一、套管绝缘试验一、套管绝缘试验一、套管绝缘试验 套管的定期预防性试验项目主要进行主绝缘及电容型套管末屏套管的定期预防性试验项目主要进行主绝缘及电容型套管末屏对地绝缘电阻、主绝缘及电容型套管末屏对地对地绝缘电阻、主绝缘及电容型套管末屏对地tantan与电容量。在大修与电容量。在大修后或必要时进行油中溶解气体色谱分析交流耐压试验和局部放电试后或必要时进行油中溶解气体色谱分析交流耐压试验和局部放电试验。验。1 1、绝缘电阻的测试、绝缘电阻的测试 套管的绝缘电阻测量是为了初步检查套管的绝缘情况，在交流套管的绝缘电阻测量是为了初步检查套管的绝缘情况，在交流耐压试验前后均须进行。测量前要先用干燥清洁的布擦去其表面污耐压试验前后均须进行。测量前要先用干燥清洁的布擦去其表面污垢，并检查套管有无裂纹及烧伤情况。应用垢，并检查套管有无裂纹及烧伤情况。应用2500V2500V兆欧表进行测量，兆欧表进行测量，兆欧表的两个端钮分别接在套管的导杆和法兰上。兆欧表的两个端钮分别接在套管的导杆和法兰上。第一节 套管和绝缘子的绝缘试验 一、套管绝缘试验32 2、介质损耗角正切和电容量的测量、介质损耗角正切和电容量的测量 测量测量20kV20kV及以上非纯瓷套管的介质损耗角正切和电容值是判断高压及以上非纯瓷套管的介质损耗角正切和电容值是判断高压套管绝缘的一项重要指标。因为套管劣化、受潮等都会导致其介质损耗套管绝缘的一项重要指标。因为套管劣化、受潮等都会导致其介质损耗角正切的增加，所以根据介质损耗角正切的变化可以较灵敏地反映出绝角正切的增加，所以根据介质损耗角正切的变化可以较灵敏地反映出绝缘的劣化和其他局部缺陷。缘的劣化和其他局部缺陷。测量套管的介质损耗角正切可采用测量套管的介质损耗角正切可采用QS1QS1型西林电桥，用西林电桥测量型西林电桥，用西林电桥测量单独套管的单独套管的tantan值，可采用正接线方式。已安装于电力设备上的高压套管值，可采用正接线方式。已安装于电力设备上的高压套管，其法兰盘与设备金属外壳直接连接并接地。测量这些套管的，其法兰盘与设备金属外壳直接连接并接地。测量这些套管的tantan值时，值时，首先应将与套管连接的引线或绕组断开。除接地屏经小套管引出时可用首先应将与套管连接的引线或绕组断开。除接地屏经小套管引出时可用上述正接线法测量外，一般用反接线法测量。上述正接线法测量外，一般用反接线法测量。在采用西林电桥测量套管的介质损耗角正切时，有时往往只测电容在采用西林电桥测量套管的介质损耗角正切时，有时往往只测电容芯子的介质损耗角正切，或只测量油纸套管导电芯对抽压或测量端子间芯子的介质损耗角正切，或只测量油纸套管导电芯对抽压或测量端子间的的tantan，而不测量端子或抽压端子的介质损耗角正切。由于套管内部初期，而不测量端子或抽压端子的介质损耗角正切。由于套管内部初期进水受潮时，潮气和水分只进入末屏附近的绝缘层，故占总体积的比例进水受潮时，潮气和水分只进入末屏附近的绝缘层，故占总体积的比例甚小，往往反映不出来，这给电气设备安全运行留下隐患。甚小，往往反映不出来，这给电气设备安全运行留下隐患。2、介质损耗角正切和电容量的测量43 3、交流耐压实验、交流耐压实验 套管在交接时或大修后需要进行交流耐压试验，试验时应先将套管在交接时或大修后需要进行交流耐压试验，试验时应先将被试套管表面擦干净。对于变压器或油断路器等充油设备上的套管被试套管表面擦干净。对于变压器或油断路器等充油设备上的套管，应将下部浸于绝缘油内，法兰与油箱外壳连接并接地，接地屏同，应将下部浸于绝缘油内，法兰与油箱外壳连接并接地，接地屏同时接地，在导杆上施加试验电压。时接地，在导杆上施加试验电压。4 4、局部放电测量、局部放电测量 对对66kV66kV及以上的电容型套管在大修后可测量局部放电作为辅助及以上的电容型套管在大修后可测量局部放电作为辅助试验，关于局部放电试验请参阅本书相关章节，这里不再介绍。试验，关于局部放电试验请参阅本书相关章节，这里不再介绍。3、交流耐压实验5二、绝缘子绝缘试验二、绝缘子绝缘试验 支柱绝缘子和悬式绝缘子的预防性试验项目主要包括：零值绝支柱绝缘子和悬式绝缘子的预防性试验项目主要包括：零值绝缘子检测、绝缘电阻测量、交流耐压试验、绝缘子表面污秽物的等缘子检测、绝缘电阻测量、交流耐压试验、绝缘子表面污秽物的等值盐密测定等。值盐密测定等。1 1、绝缘电阻的测试、绝缘电阻的测试 清洁干燥的良好绝缘子，其绝缘电阻是很高的。电瓷有裂纹时清洁干燥的良好绝缘子，其绝缘电阻是很高的。电瓷有裂纹时，绝缘电阻一般也没有明显的降低。当电瓷龟裂处有湿气及灰尘、，绝缘电阻一般也没有明显的降低。当电瓷龟裂处有湿气及灰尘、脏污入侵后，绝缘电阻将显著下降，仅为数百甚至数十兆欧，用兆脏污入侵后，绝缘电阻将显著下降，仅为数百甚至数十兆欧，用兆欧表可以明显地检出。测量多元件支柱绝缘子每一元件的绝缘电阻欧表可以明显地检出。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，造成误判断。规程规定，用测得的绝缘电阻数值相差太大，造成误判断。规程规定，用2500V2500V兆欧表测量绝缘电阻时，多元件支柱绝缘子和每片悬式绝缘子兆欧表测量绝缘电阻时，多元件支柱绝缘子和每片悬式绝缘子的绝缘电阻不应低于的绝缘电阻不应低于300M300M。500kV500kV悬式绝缘子的绝缘电阻不低于悬式绝缘子的绝缘电阻不低于500M500M。二、绝缘子绝缘试验62 2、交流耐压试验、交流耐压试验 对于单元件的支柱绝缘子，交流耐压目前是最有效、最简易的对于单元件的支柱绝缘子，交流耐压目前是最有效、最简易的试验方法。预防性试验时，可用交流耐压试验代替测量电压分布和试验方法。预防性试验时，可用交流耐压试验代替测量电压分布和绝缘电阻，或用它来最后判断用上述方法检出的绝缘子。对于绝缘绝缘电阻，或用它来最后判断用上述方法检出的绝缘子。对于绝缘子的交流耐压实验，各级电压的支柱绝缘子和悬式绝缘子的交流耐子的交流耐压实验，各级电压的支柱绝缘子和悬式绝缘子的交流耐压试验电压标准见表压试验电压标准见表11-111-1和表和表11-211-2。按试验电压标准耐压。按试验电压标准耐压1min1min，在，在升压和耐压过程中不发生跳弧为合格。对运行中的升压和耐压过程中不发生跳弧为合格。对运行中的35kV35kV变电所内的变电所内的支柱绝缘子，可以连同母线进行整体耐压，试验电压为支柱绝缘子，可以连同母线进行整体耐压，试验电压为100kV100kV，时间，时间为为1min1min，耐压完毕后，必须测量各胶合元件的绝缘电阻，以检出不，耐压完毕后，必须测量各胶合元件的绝缘电阻，以检出不合格的元件。对于穿墙套管绝缘子，应根据实际状态进行加压。对合格的元件。对于穿墙套管绝缘子，应根据实际状态进行加压。对变压器出线套管，如系变压器出线套管，如系35kV35kV电压等级，试验时套管内应充满油，下电压等级，试验时套管内应充满油，下半部应浸入绝缘油中再加压。半部应浸入绝缘油中再加压。2、交流耐压试验7额额定定电压电压3 36 61010151520203535最高工作最高工作电压电压3 35 56 69 911115 517175 5232340405 5纯纯瓷和充油瓷和充油绝绝缘缘出厂出厂25253232424257576868100100交接和大修交接和大修25253232424257576868100100固体有机固体有机绝缘绝缘出厂出厂25253232424257576868100100交接和大修交接和大修222228283838505059599090型号型号X3X3X3CX3CX14X145 5X4X45 5C5C5X7X7X11X11X16X16XF4XF45 5试验电压试验电压（kVkV）454556566060646470708080表11-1 支柱绝缘子的交流耐压试验标准（kV）表11-2 悬式绝缘子的交流耐压试验标准 额定电压3610152035最高工作电压356911583 3、表面污秽物等值盐密测定、表面污秽物等值盐密测定 此试验为新增项目。目的确良是累积每个电站污染状况定量数此试验为新增项目。目的确良是累积每个电站污染状况定量数据，为准确调正污绝缘水平提供数据。盐密值超过规定时，应根据据，为准确调正污绝缘水平提供数据。盐密值超过规定时，应根据情况采取调爬、清扫、涂料等措施。含盐量可用测盐溶液电导率或情况采取调爬、清扫、涂料等措施。含盐量可用测盐溶液电导率或密度的方法来确定。等值盐密法的最大优点是直观易懂，对人员和密度的方法来确定。等值盐密法的最大优点是直观易懂，对人员和设备要求较高，便于推广。其缺点是不反映污秽成分，不反映非电设备要求较高，便于推广。其缺点是不反映污秽成分，不反映非电物质的含量，不反映污秽在绝缘子上的分布。而污秽又分为物质的含量，不反映污秽在绝缘子上的分布。而污秽又分为4 4个阶段个阶段：污秽的沉积、受潮、干区的形成和局部电弧的发展，所以等值盐：污秽的沉积、受潮、干区的形成和局部电弧的发展，所以等值盐密法的测量结果只反映积累污秽的结果，不反映过程。因此不能反密法的测量结果只反映积累污秽的结果，不反映过程。因此不能反映局部电弧的发展状况映局部电弧的发展状况。3、表面污秽物等值盐密测定9第二节第二节 绝缘子的电位分布实验绝缘子的电位分布实验 一、绝缘子串电压分布规律一、绝缘子串电压分布规律 每一个绝缘子就相当于一个电容器，因此一个绝缘子串就相当于由每一个绝缘子就相当于一个电容器，因此一个绝缘子串就相当于由许多电容器组成的链形回路。因为绝缘子的体积电阻和表面电阻较正常许多电容器组成的链形回路。因为绝缘子的体积电阻和表面电阻较正常情况下（情况下（50Hz50Hz）的容抗大得多，所以一般将它看成串联的电容回路。如）的容抗大得多，所以一般将它看成串联的电容回路。如果不考虑其他因素影响，由于每个绝缘子的电容量相等，因而在绝缘子果不考虑其他因素影响，由于每个绝缘子的电容量相等，因而在绝缘子串中，每一片绝缘子分担的电压是相同的。但由于每个绝缘子的金属部串中，每一片绝缘子分担的电压是相同的。但由于每个绝缘子的金属部分与杆塔（地）间、导线间均存在杂散电容（寄生电容），绝缘子串中分与杆塔（地）间、导线间均存在杂散电容（寄生电容），绝缘子串中每个绝缘子实际所分担的电压并不相同。每个绝缘子实际所分担的电压并不相同。第二节 绝缘子的电位分布实验 一、绝缘子串电压分布规律10 图1 绝缘子串的等值电路图（a）仅考虑金属部分对杆塔的电容（b）仅考虑金属部分对导线的电容在图（a）中，C为绝缘子本身的电容，Cz为其金属部分对杆塔的电容。由于存在这种电容，当有电位差时，就有一个电流经Cz流入接地支路。流经Cz的电流都分别要流经电容C，因此，愈靠近导线的电容C所流经的电流就愈大。由于各绝缘子电容大致相等，则它们的容抗也大致相等，又由于靠近导线的绝缘子的电容电流较大，所以此处每片绝缘子上的电压降也就较大。绝缘子串的电压分布如下图中的曲线1在图（b）中，C为绝缘子本身的电容，Cd为其金属部分对导线的电容。由于每个电容Cd两端均有电位差，因此就有电容电流流过，而且都必须经电容C到地构成回路，这样就使离导线愈远的绝缘子所流过的电流愈多，电压降也愈大。绝缘子串的电压分布如图11-2的曲线2 图1 绝缘子串的等11 绝缘子串的电压分布曲线图1仅考虑Cz作用；2仅考虑Cd作用；3考虑Cz、Cd两者同时作用 由于绝缘子金属部分对导线的电容Cd比其对地电容Cz小，因而流过的电流也小，所以产生的压降就相对地较小。实际的绝缘子串各个绝缘子上的电压分布应考虑两种电容的同时作用，即沿绝缘子串的电压分布应该由分别考虑Cz与Cd所得到的电压分布相叠加，如图中的曲线3所示。由图可见，沿绝缘子串的电压分布是极不均匀的，靠近导线的绝缘子电压降最大，离导线愈远的绝缘子两端压降愈小，当绝缘子靠近杆塔横担时，绝缘子电压降又升高。绝缘子串愈长，电压分布愈不均匀，愈容易导致某些部位的绝缘损坏。绝缘子串的电压分布曲线图 由12二、绝缘子串电压分布测量方法二、绝缘子串电压分布测量方法二、绝缘子串电压分布测量方法二、绝缘子串电压分布测量方法 测量电压分布的工具有短路叉、电阻分压杆、电容分压杆、火测量电压分布的工具有短路叉、电阻分压杆、电容分压杆、火花间隙检验杆等。短路叉这是检测损坏绝缘子（又称零值绝缘子）花间隙检验杆等。短路叉这是检测损坏绝缘子（又称零值绝缘子）最简便的工具，其检测方法如图所示。最简便的工具，其检测方法如图所示。短路叉检测法图 检测杆端部装上一个金属丝做成的叉子，把短路叉的一端2和下面绝缘子的钢帽接触，当另一端1靠近被测绝缘子的钢帽时，1和钢帽间的空气隙会产生火花。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。这种测杆不能测出电压分布的具体数值，但可以检查出零值绝缘子。在使用时应注意，当电压等级较低时（35kV及以下）不能因火花间隙放电而引起相对地闪络。二、绝缘子串电压分布测量方法短路叉检测法图 检测杆端部132.2.电阻分压杆、电容分压杆电阻分压杆、电容分压杆 电阻分压杆的内部结构和接线如图电阻分压杆的内部结构和接线如图11-411-4所示，其中图所示，其中图(a)(a)、(b)(b)是表示测量两点之间电位差的外部结构和内部连接图，适用于是表示测量两点之间电位差的外部结构和内部连接图，适用于110kV110kV及以上的变电所和线路绝缘子串测量；图及以上的变电所和线路绝缘子串测量；图11-4(c)11-4(c)、(d)(d)是表是表示测量某点对地电位的外部结构和内部连接图，适用于示测量某点对地电位的外部结构和内部连接图，适用于35kV35kV变电所变电所内支柱绝缘子的测量。这种检验杆应预先在室内求出端部电压和微内支柱绝缘子的测量。这种检验杆应预先在室内求出端部电压和微安表读数的关系，并应经常校准。通常盘形悬式绝缘子安表读数的关系，并应经常校准。通常盘形悬式绝缘子C50pFC50pF，=64M=64M。当采用电阻为。当采用电阻为220M220M的绝缘杆与之并联时，阻抗值降为的绝缘杆与之并联时，阻抗值降为50M50M，将，将会导致约会导致约20%20%的误差，这需要在测量中注意。在强电场附近测量时，的误差，这需要在测量中注意。在强电场附近测量时，要注意外界电场对表读数的影响，必要时需采用适当的抗干扰措施要注意外界电场对表读数的影响，必要时需采用适当的抗干扰措施。2.电阻分压杆、电容分压杆14 电阻分压杆测量法图(a)测量两点电位差的外部连接;(b)测量两点电位差的内部连接;(c)测量某点电位的外部连接;(d)测量某点电位的内部连接 电阻分压杆测量法图15 当采用图当采用图(a)(a)方法测量时，若某片绝缘子片的电位差为方法测量时，若某片绝缘子片的电位差为0 0，则该，则该片绝缘子即为零值绝缘子。当采用图片绝缘子即为零值绝缘子。当采用图(b)(b)方法测量时，应先从母线方法测量时，应先从母线端开始读取微安表的读数，依次往下进行，所测得的微安数应该是端开始读取微安表的读数，依次往下进行，所测得的微安数应该是递减的，如出现某片绝缘子与上一片绝缘子电流值相同，则该片绝递减的，如出现某片绝缘子与上一片绝缘子电流值相同，则该片绝缘子就是零值绝缘子。缘子就是零值绝缘子。电容分压杆与电阻分压杆类似，只是将电阻串和带有桥式整流电容分压杆与电阻分压杆类似，只是将电阻串和带有桥式整流的微安表，换成一个或几个串联且能承受被测电压的高压电容器与的微安表，换成一个或几个串联且能承受被测电压的高压电容器与一个小量限指针式的静电电压表相串联。当电容器的电容量取的足一个小量限指针式的静电电压表相串联。当电容器的电容量取的足够小的时候，被测量的电压都分布在电容器上，因此小量限的电压够小的时候，被测量的电压都分布在电容器上，因此小量限的电压表就可测量几千到几万伏的电压。表就可测量几千到几万伏的电压。当采用图(a)方法测量时，若某片绝缘子片的电位差为0162.2.火花间隙检测杆火花间隙检测杆 图所示为一种可调火花间隙的检测杆，其测量部分是一个可调图所示为一种可调火花间隙的检测杆，其测量部分是一个可调的放电间隙和一个小容量的高压电容器相串联，预先在室内校好放的放电间隙和一个小容量的高压电容器相串联，预先在室内校好放电间隙的放电电压值，并标在刻度板上，测杆在机械上可以旋转。电间隙的放电电压值，并标在刻度板上，测杆在机械上可以旋转。这样，在现场当接到被测的绝缘子上后，转动操作杆，改变放电间这样，在现场当接到被测的绝缘子上后，转动操作杆，改变放电间隙，直至开始放电，即可读出相应于间隙距离在刻度板上所标出的隙，直至开始放电，即可读出相应于间隙距离在刻度板上所标出的放电电压值。如果某一元件上的分布电压低于规定标准值，而相邻放电电压值。如果某一元件上的分布电压低于规定标准值，而相邻其他元件的分布电压又高于标准值时，则该元件可能有缺陷。为了其他元件的分布电压又高于标准值时，则该元件可能有缺陷。为了防止因火花间隙放电短接了良好的绝缘元件而引起相对地闪络，可防止因火花间隙放电短接了良好的绝缘元件而引起相对地闪络，可以用电容与火花间隙串联后再接到探针上去。电容值约为以用电容与火花间隙串联后再接到探针上去。电容值约为30pF,30pF,与一与一片良好的悬式绝缘子的电容值接近。因为和电容串联的火花间隙的片良好的悬式绝缘子的电容值接近。因为和电容串联的火花间隙的电容量只有几皮法（电容量只有几皮法（pFpF），所以电容的存在基本上不会降低作用于），所以电容的存在基本上不会降低作用于间隙上的被测电压。间隙上的被测电压。2.火花间隙检测杆17 这种检测工具的缺点是这种检测工具的缺点是，动电极容易损伤而变形，动电极容易损伤而变形，放电电压受温度影响，检测放电电压受温度影响，检测结果分散性大，这些都使其结果分散性大，这些都使其检测的准确性较差，而且测检测的准确性较差，而且测量时劳动强度较大，时间也量时劳动强度较大，时间也较长，因此，它仅用于检验较长，因此，它仅用于检验性测量，对于零值绝缘子的性测量，对于零值绝缘子的检测还是有效的。检测还是有效的。可调火花间隙检测杆测量法图 这种检测工具的缺点是可调火花间隙检测杆测量法图18第三节第三节 套管和绝缘子故障诊断套管和绝缘子故障诊断一、绝缘子运行状态分析一、绝缘子运行状态分析一、绝缘子运行状态分析一、绝缘子运行状态分析 在运行中，绝缘子承受着工作电压和各种过电压的作用，承在运行中，绝缘子承受着工作电压和各种过电压的作用，承受着绝缘子自重、导线重量、覆冰重量、风力、震动力以及系统受着绝缘子自重、导线重量、覆冰重量、风力、震动力以及系统运行中的电磁、机械力，其工作条件通常是非常恶劣的，所以一运行中的电磁、机械力，其工作条件通常是非常恶劣的，所以一个好的绝缘子应该具有热稳定、耐放电、耐污秽、抗拉、抗弯、个好的绝缘子应该具有热稳定、耐放电、耐污秽、抗拉、抗弯、抗扭、耐振动、耐电弧、耐泄漏、耐腐蚀等性能。绝缘子在电力抗扭、耐振动、耐电弧、耐泄漏、耐腐蚀等性能。绝缘子在电力系统中数量极大，一条近代超高压输电线路上所用的绝缘子可能系统中数量极大，一条近代超高压输电线路上所用的绝缘子可能达上百万个。达上百万个。按击穿类型可将绝缘子分为按击穿类型可将绝缘子分为“不击穿不击穿”型和型和“可击穿可击穿”型。型。通常将击穿距离与闪络距离之比小于通常将击穿距离与闪络距离之比小于1/21/2的绝缘子作为可击穿型的绝缘子作为可击穿型。考虑绝缘子的滑闪放电特性，又可分为。考虑绝缘子的滑闪放电特性，又可分为“不滑闪不滑闪”型和型和“可滑可滑闪闪”型。绝缘子表面上的电力线基本上与表面平行或相切的属于型。绝缘子表面上的电力线基本上与表面平行或相切的属于“不滑闪不滑闪”型，而型，而“可滑闪可滑闪”绝缘子的法线分量和切线分量同时绝缘子的法线分量和切线分量同时存在。存在。第三节 套管和绝缘子故障诊断一、绝缘子运行状态分析19 传统的用于制造绝缘子的材料是高压电瓷，它具有绝缘性能和化学传统的用于制造绝缘子的材料是高压电瓷，它具有绝缘性能和化学性能稳定的特点，并具有较高的热稳定性和机械强度。后来发展了玻璃性能稳定的特点，并具有较高的热稳定性和机械强度。后来发展了玻璃、钢化玻璃、高碱玻璃、浇注环氧树脂作为绝缘子的绝缘材料。硅橡胶、钢化玻璃、高碱玻璃、浇注环氧树脂作为绝缘子的绝缘材料。硅橡胶有机绝缘子近年来得到了飞速发展，现在已经开始用于有机绝缘子近年来得到了飞速发展，现在已经开始用于500kV500kV高压输电线高压输电线路中。路中。绝缘子性能主要由电气性能、机械性能、热性能和抗老化性能等决绝缘子性能主要由电气性能、机械性能、热性能和抗老化性能等决定。绝缘子的电气性能主要包括绝缘子闪络特性、各种过电压下的电气定。绝缘子的电气性能主要包括绝缘子闪络特性、各种过电压下的电气性能、绝缘子的污秽闪络特性、油中工频击穿电压特性；绝缘子的机械性能、绝缘子的污秽闪络特性、油中工频击穿电压特性；绝缘子的机械性能主要包括抗弯强度；绝缘子的热性能主要包括其冷热性能。性能主要包括抗弯强度；绝缘子的热性能主要包括其冷热性能。规程规定，用规程规定，用2500V2500V兆欧表测量绝缘电阻时，多元件支柱绝缘子兆欧表测量绝缘电阻时，多元件支柱绝缘子和每片悬式绝缘子的绝缘电阻不应低于和每片悬式绝缘子的绝缘电阻不应低于300M300M。500kV500kV悬式绝缘子的绝缘电悬式绝缘子的绝缘电阻不低于阻不低于500M500M。而对于绝缘子的交流耐压实验，各级电压的支柱绝缘子和悬式绝缘而对于绝缘子的交流耐压实验，各级电压的支柱绝缘子和悬式绝缘子的交流耐压试验电压标准见表。按试验电压标准耐压子的交流耐压试验电压标准见表。按试验电压标准耐压1min1min，在升压和，在升压和耐压过程中不发生跳弧为合格。对运行中的耐压过程中不发生跳弧为合格。对运行中的35kV35kV变电所内的支柱绝缘子变电所内的支柱绝缘子，可以连同母线进行整体耐压，试验电压为，可以连同母线进行整体耐压，试验电压为100kV100kV，时间为，时间为1min1min，耐压完，耐压完毕后，必须测量各胶合元件的绝缘电阻，以检出不合格的元件。对于穿毕后，必须测量各胶合元件的绝缘电阻，以检出不合格的元件。对于穿墙套管绝缘子，应根据实际状态进行加压。对变压器出线套管，如系墙套管绝缘子，应根据实际状态进行加压。对变压器出线套管，如系35kV35kV电压等级，试验时套管内应充满油，下半部应浸入绝缘油中再加压电压等级，试验时套管内应充满油，下半部应浸入绝缘油中再加压。传统的用于制造绝缘子的材料是高压电瓷，它具有绝缘性能20额额定定电压电压3 36 61010151520203535最高工作最高工作电压电压3 35 56 69 911115 517175 5232340405 5纯纯瓷和瓷和充油充油绝缘绝缘出厂出厂25253232424257576868100100交接和交接和大修大修25253232424257576868100100固体有机固体有机绝缘绝缘出厂出厂25253232424257576868100100交接和交接和大修大修222228283838505059599090支柱绝缘子的交流耐压试验标准（kV）表型号型号X3X3X3CX3CX14X145 5X4X45 5C5C5X7X7X11X11X16X16XF4XF45 5试验电压试验电压（kVkV）454556566060646470708080悬式绝缘子的交流耐压试验标准表额定电压3610152035最高工作电压356911521二、套管运行状态分析二、套管运行状态分析 高压套管主要用在高压载流导体需要穿过与其电位不同的金属高压套管主要用在高压载流导体需要穿过与其电位不同的金属箱壳或墙壁处，通常按绝缘结构和主绝缘材料的不同，将高压套管箱壳或墙壁处，通常按绝缘结构和主绝缘材料的不同，将高压套管分为单一绝缘套管（纯瓷套管、树脂套管）、复合绝缘套管（充油分为单一绝缘套管（纯瓷套管、树脂套管）、复合绝缘套管（充油套管、充胶套管、充气套管）、电容式套管（油纸电容式套管、胶套管、充胶套管、充气套管）、电容式套管（油纸电容式套管、胶纸电容式套管）等；按用途不同可分为穿墙套管和电器套管，其中纸电容式套管）等；按用途不同可分为穿墙套管和电器套管，其中电器套管又按具体配套对象分为变压器、互感器、断路器套管。电器套管又按具体配套对象分为变压器、互感器、断路器套管。纯瓷套管内部采用空气腔或被短路的空气腔绝缘结构，为了克纯瓷套管内部采用空气腔或被短路的空气腔绝缘结构，为了克服滑闪常在法兰附近设置大伞裙并涂覆导电层，以均匀电场；充油服滑闪常在法兰附近设置大伞裙并涂覆导电层，以均匀电场；充油套管其径向是用变压器油绝缘，瓷套起径附加绝缘和外绝缘作用，套管其径向是用变压器油绝缘，瓷套起径附加绝缘和外绝缘作用，；电容式套管由电容芯子、瓷套、连接套筒和固定附件组成，电容；电容式套管由电容芯子、瓷套、连接套筒和固定附件组成，电容芯子是套管的主绝缘，瓷套是外绝缘和保护芯子的密闭容器。油纸芯子是套管的主绝缘，瓷套是外绝缘和保护芯子的密闭容器。油纸电容芯子是用电缆纸和油作绝缘，胶纸电容芯子是有酚醛树脂或环电容芯子是用电缆纸和油作绝缘，胶纸电容芯子是有酚醛树脂或环氧树脂涂覆纸作绝缘，电极一般用铝箔或金属化纸。电容芯子两端氧树脂涂覆纸作绝缘，电极一般用铝箔或金属化纸。电容芯子两端加工成阶梯状或锥形，并全部浸在变压器油中。高压电容式套管设加工成阶梯状或锥形，并全部浸在变压器油中。高压电容式套管设有介质损耗测量端子，用小瓷套从末屏（电容芯子最外层电极）引有介质损耗测量端子，用小瓷套从末屏（电容芯子最外层电极）引出，运行时接地。出，运行时接地。二、套管运行状态分析 高压套管主要用在高压载流导体需22 套管式结构是一种容易发生滑闪放电的绝缘结构。为了提高套套管式结构是一种容易发生滑闪放电的绝缘结构。为了提高套管的闪络电压，必须采取防止滑闪的措施，改善电场分布。瓷套形管的闪络电压，必须采取防止滑闪的措施，改善电场分布。瓷套形外绝缘套管，其放电性能要求与一般绝缘子相同；内绝缘套管是一外绝缘套管，其放电性能要求与一般绝缘子相同；内绝缘套管是一个电场比较复杂的电容芯子，其热稳定性、耐局部放电性能至关重个电场比较复杂的电容芯子，其热稳定性、耐局部放电性能至关重要。要。电容型套管绝缘电阻测量结果应满足：导电芯对抽压端子或测电容型套管绝缘电阻测量结果应满足：导电芯对抽压端子或测量端子间的绝缘电阻不小于量端子间的绝缘电阻不小于10000M10000M，抽压端子和测量端子间的绝缘，抽压端子和测量端子间的绝缘电阻不小于电阻不小于1000M1000M，测量端子对法兰的绝缘电阻应不小于，测量端子对法兰的绝缘电阻应不小于1000M1000M。套管的耐压试验标准见表套管的耐压试验标准见表11-511-5，试验时间为，试验时间为1min1min。若试验中该。若试验中该套管无放电现象，内部无击穿响声，仪表指示稳定，则认为合格，套管无放电现象，内部无击穿响声，仪表指示稳定，则认为合格，试验时允许套管上部有电晕现象。试验时允许套管上部有电晕现象。套管式结构是一种容易发生滑闪放电的绝缘结构。为了提高23额额定定电压电压试验电压试验电压3 36 6101035356060110110220220纯纯瓷套管在瓷套管在交接和大修交接和大修中中户户外式外式272735354646105105180180285285550550户户内式内式2525323242429292165165265265490490非非纯纯瓷套管瓷套管在交接和大在交接和大修中修中户户外式外式2424323242429595165165265265500500户户内式内式2222282838388585150150240240440440 套管的交流耐压试验标准（kV）表规程规定20时tan值（%）不应大于下表的规定值。额定电压36103560110220纯瓷套管在交接和大修中户24 末屏对地绝缘电阻小于末屏对地绝缘电阻小于1000M1000M时，测量末屏对地的时，测量末屏对地的tantan值，且不值，且不大于大于2%2%。电容型套管电容值与出厂值或上一次测量值相比超过。电容型套管电容值与出厂值或上一次测量值相比超过5%5%时要查明原因。在测量套管介质损耗角正切时，可以同时测得其电时要查明原因。在测量套管介质损耗角正切时，可以同时测得其电容值，其允许偏差为容值，其允许偏差为5%5%。当套管受潮或电容套管中的一层或数层。当套管受潮或电容套管中的一层或数层电容短路时，测得的电容值将增大，此时应查明原因，作出正确分电容短路时，测得的电容值将增大，此时应查明原因，作出正确分析。析。电压电压等等级级类类 型型2035kV2035kV63110kV63110kV220500kV220500kV交接交接/大大修修运行中运行中交接交接/大大修修运行中运行中交接交接/大大修修运行中运行中充油型充油型3 30 03 35 51 15 51 15 5油油纸电纸电容型容型1 10 01 10 01 10 01 10 00 08 80 08 8充胶型充胶型3 30 03 35 52 20 02 20 0胶胶纸电纸电容型容型2 20 03 30 01 15 51 15 51 10 01 10 0胶胶纸纸型型2 25 53 35 52 20 02 20 0高压套管在20时的tan规定值（%）表 末屏对地绝缘电阻小于1000M时，测量末屏对地的ta25三套管和绝缘子故障诊断三套管和绝缘子故障诊断 通常绝缘材料的老化大多是电的、机械的、热的、环境方面等通常绝缘材料的老化大多是电的、机械的、热的、环境方面等各种主要因素复杂地交叉作用而引起的，因此呈现的老化也是多种各种主要因素复杂地交叉作用而引起的，因此呈现的老化也是多种多样的。这些异常现象都是能在维护检查时发现，为了事先预防事多样的。这些异常现象都是能在维护检查时发现，为了事先预防事故而应列为检查的重要项目。故而应列为检查的重要项目。龟裂龟裂 在发现瓷绝缘子、绝缘套管及环氧树脂制品上有龟裂的情况，在发现瓷绝缘子、绝缘套管及环氧树脂制品上有龟裂的情况，无论从电气性能还是机械性能方面说，都是有危险的，必须尽快更无论从电气性能还是机械性能方面说，都是有危险的，必须尽快更换。局部的裙边缺损或凸缘缺损，虽然不一定会引起事故，但由于换。局部的裙边缺损或凸缘缺损，虽然不一定会引起事故，但由于会扩展成龟裂，所以应及时早日更换为好。会扩展成龟裂，所以应及时早日更换为好。对于瓷制的和高分子材料制的绝缘子和绝缘套管来说，发生龟对于瓷制的和高分子材料制的绝缘子和绝缘套管来说，发生龟裂的原因有下列几方面：裂的原因有下列几方面：1)1)瓷绝缘子、绝缘套管龟裂的原因瓷绝缘子、绝缘套管龟裂的原因 （1 1）瓷件表面和内部存在着制造过程中产生的微小缺陷，因反）瓷件表面和内部存在着制造过程中产生的微小缺陷，因反复承受外力等作用，使其受到机械应力，然后发展出现龟裂、复承受外力等作用，使其受到机械应力，然后发展出现龟裂、裙边断裂等。裙边断裂等。（2 2）过电压或污损引起的闪络，使瓷件受到电弧、局部过热而）过电压或污损引起的闪络，使瓷件受到电弧、局部过热而引起破坏。引起破坏。三套管和绝缘子故障诊断263 3）绝缘子上涂敷硅脂，一般是作为防污损的措施。当长时间不重涂）绝缘子上涂敷硅脂，一般是作为防污损的措施。当长时间不重涂硅脂而继续使用时，会因硅脂的老化产生漏电流和局部放电，以及硅脂而继续使用时，会因硅脂的老化产生漏电流和局部放电，以及发生瓷绝缘子表面釉剂的剥落，裙边缺损和裂缝。发生瓷绝缘子表面釉剂的剥落，裙边缺损和裂缝。（4 4）由于紧固金具过紧，使瓷件的某些部位上受到过大的应力。）由于紧固金具过紧，使瓷件的某些部位上受到过大的应力。（5 5）由于操作时的疏忽，使绝缘子受到意外的外力打击或投石等）由于操作时的疏忽，使绝缘子受到意外的外力打击或投石等外力破坏等原因引起损伤。外力破坏等原因引起损伤。（6 6）使用于设备上的瓷套，如内部设备配合不好，有时会引起瓷）使用于设备上的瓷套，如内部设备配合不好，有时会引起瓷套间接性的破坏。套间接性的破坏。2)2)高分子材料的绝缘子、套管龟裂的原因高分子材料的绝缘子、套管龟裂的原因 （1 1）制造过程中材料固化收缩时产生的残留内应力会引起龟裂。）制造过程中材料固化收缩时产生的残留内应力会引起龟裂。（2 2）设备在反复运行、停运的过程中造成的热循环，会因不同材）设备在反复运行、停运的过程中造成的热循环，会因不同材料热膨胀系数的差别，而使制品受到循环热应力，从而引起埋入料热膨胀系数的差别，而使制品受到循环热应力，从而引起埋入树脂中的金属剥离和发生龟裂。树脂中的金属剥离和发生龟裂。（3 3）由于长期运行中绝缘材料机械强度下降或是反复应力引起的）由于长期运行中绝缘材料机械强度下降或是反复应力引起的疲劳，也会发生龟裂。疲劳，也会发生龟裂。（4 4）紧固部位过份紧固而产生机械应力过大引起龟裂。）紧固部位过份紧固而产生机械应力过大引起龟裂。3）绝缘子上涂敷硅脂，一般是作为防污损的措施。当长时间不重涂272 2、爬电痕迹、爬电痕迹 当有机绝缘材料表面被污损而且湿润时，表面流过漏泄电流会形成当有机绝缘材料表面被污损而且湿润时，表面流过漏泄电流会形成局部的、绝缘电阻较高的干燥带，使加在这一部分上的电压升高，从而局部的、绝缘电阻较高的干燥带，使加在这一部分上的电压升高，从而产生微小放电。其结果，绝缘表面被炭化形成了导电通路，这就是爬电产生微小放电。其结果，绝缘表面被炭化形成了导电通路，这就是爬电痕迹。如果对已产生爬电痕迹的绝缘子原样放置而不顾，就会逐渐发展痕迹。如果对已产生爬电痕迹的绝缘子原样放置而不顾，就会逐渐发展，最后因闪络而引起接地短路事故。，最后因闪络而引起接地短路事故。在更换产生有爬电痕迹的绝缘子的同时，必须设法加强对污损及受在更换产生有爬电痕迹的绝缘子的同时，必须设法加强对污损及受潮之类问题的管理，设法采用耐爬电痕迹性能优良的材料等，力求防止潮之类问题的管理，设法采用耐爬电痕迹性能优良的材料等，力求防止爬电痕迹再次发生。爬电痕迹再次发生。3 3、漏油、漏油 内部装有绝缘油的绝缘套管，会由于瓷套管龟裂，过大的弯曲负载内部装有绝缘油的绝缘套管，会由于瓷套管龟裂，过大的弯曲负载引起瓷管错位，或因密封材料老化等引起漏油。当漏油严重时，不仅会引起瓷管错位，或因密封材料老化等引起漏油。当漏油严重时，不仅会引起套管绝缘击穿而且还可能对装有套管的设备本身如变压器、电抗器引起套管绝缘击穿而且还可能对装有套管的设备本身如变压器、电抗器、油断路器等造成很大的损失。因此，在万一发现有漏油时，应立即调、油断路器等造成很大的损失。因此，在万一发现有漏油时，应立即调查其严重程度，根据情况采用必要的措施，如停止运行或更换等。查其严重程度，根据情况采用必要的措施，如停止运行或更换等。通过观察油面位置及检查套管安装部位四周的情况就能监视漏油。通过观察油面位置及检查套管安装部位四周的情况就能监视漏油。监视油面位置的方法（结构）随不同的制造厂而略有差别，当油面低于监视油面位置的方法（结构）随不同的制造厂而略有差别，当油面低于油位计的可见范围时应引起注意。油位计的可见范围时应引起注意。2、爬电痕迹284 4、电晕声音、电晕声音 端子金具上突出部分的电晕放电、被污损的绝缘表面产生的沿端子金具上突出部分的电晕放电、被污损的绝缘表面产生的沿面放电会发生可听得见的声音。但是绝缘子、套管的龟裂和内部缺面放电会发生可听得见的声音。但是绝缘子、套管的龟裂和内部缺陷等也会成为发出电晕声音的原因。听到电晕声音时必须及早查明陷等也会成为发出电晕声音的原因。听到电晕声音时必须及早查明原因，采取适当的措施。另外，此类电晕放电产生的杂散电波会对原因，采取适当的措施。另外，此类电晕放电产生的杂散电波会对无线电、电视产生干扰。无线电、电视产生干扰。5 5、端子过热、端子过热 绝缘套管的中心部位贯穿着通电流的导体，此导体经过套管头绝缘套管的中心部位贯穿着通电流的导体，此导体经过套管头部的端子金具与母线等相连接。如端子的连接不良，就会发生过热部的端子金具与母线等相连接。如端子的连接不良，就会发生过热而使端子变色，绝缘物的寿命缩短等故障。而使端子变色，绝缘物的寿命缩短等故障。因此，在用示温涂料或示温片等对导体连接部位进行温度监视因此，在用示温涂料或示温片等对导体连接部位进行温度监视的同时，须定期检查此处各种螺栓的紧固状态。的同时，须定期检查此处各种螺栓的紧固状态。4、电晕声音29