绝缘管型母线绝缘缺陷红外检测技术的研究与应用

张健能， 何宇琪， 胡晓萌

（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东佛山 528300）

绝缘管型母线绝缘缺陷红外检测技术的研究与应用

张健能， 何宇琪， 胡晓萌

（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东佛山 528300）

绝缘管型母线绝缘缺陷的试验与排查手段缺乏。通过两起红外测温发现管母受潮和现场解体处理情况，结合管母结构，分析管母受潮发热的原理，论述红外测温是发现管母绝缘受潮缺陷的有效手段。通过专项排查，又发现了多起类似的缺陷，验证了该方法的有效性。

绝缘管型母线；红外检测；绝缘缺陷；绝缘受潮；温差法

0 引 言

绝缘管型母线（以下简称管母）因载流量大、集肤效应低、功率损失小、散热条件好、温升低、允许应力大、机械强度高等众多优点，在变电站主变变低母线中广泛应用［1-6］。

广东佛山地区较早应用管母，大量管母在运行，近年出现多起管母绝缘击穿接地，甚至发展为两相接地短路的故障，而其它单位亦出现类似的故障［7-8］，对主变安全运行构成严重威胁，影响用户供电。

管母在2000年后才逐步应用，DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》没有管母的预试内容，南方电网公司2011年修编的Q/CSG 114002—2011《电力设备预防性试验规程》亦未对管母预试作出指引。管母与电缆结构相似，文献［9-13］对电缆的检测为我们检测管母的绝缘故障提供了思路。为及时发现管母的绝缘缺陷，文献［14-15］开展局部放电特性、检测的研究。根据研究成果，佛山供电局开展在管母屏蔽接地线采用脉冲电流法进行局放测试工作，然而开展1年多未能够有效发现管母绝缘缺陷。但管母绝缘击穿还是接连发生。从多起管母绝缘缺陷原因分析，全部是由于管母端部受潮导致。运行人员日常细致的红外测温工作，发现多起管母端部受潮缺陷，有效抑制了管母绝缘击穿事件的发生。

1 管母结构介绍

管母由铜导体、主绝缘、半导体、铜屏蔽、外护套等组成，如图1所示。部分10kV管母与20kV及以上管母，端部还采取多层分压的结构方式，降低端部电场强度。受运输长度的限制，管母一般在工厂分段制作，现场再安装连接起来。

2 管母端部区域发热缺陷检测与处理

某110 kV变电站发现#1主变压器变低管母C相绝缘外套有破损的孔洞，表面有异物，红外测温显示该位置管母温升较大，相对A、B相及其它位置温升高16 K，如图2所示。测温时晴天，环境温度13℃，#1主变压器负荷13.8 MW，负载率27.6％，轻载。管母型号：JTMP-12/3150，运行时间7年。

图1　管母结构

图2　管母端部区域发热

#1主变压器变低管母停电进行试验，测试结果如表1所示，管母C相介损超标，存在局部放电，绝缘存在严重缺陷。

表1　#1主变变低管母试验数据

解剖检查发现，黑色外护套、红色护套有明显的损坏痕迹，从避雷器引出线至屏蔽层接地引出线处表面有水，避雷器与铜屏蔽层之间的内层绝缘护套严重损坏，铜屏蔽层严重发黑，绝缘护套下的主绝缘层完好，如图3所示。

图3　管母端部区域发热解体分析

通过解剖分析，管母C相在运行过程中，雨水从屏蔽层接地引出线位置，透过绝缘护套，沿铜屏蔽层渗入，至屏蔽层与避雷器引出线位置，造成该区域绝缘电阻降低，护套受损，铜屏蔽层电腐蚀发黑，管母端部至屏蔽层边沿的整个区域出现过热。

3 管母端部局部发热缺陷检测与处理

某220 kV变电站发现#1主变压器变低管母A相第二个固定夹旁有一局部温升比其它位置高10 K以上，且该处外绝缘有明显的破损，见图4。测温时为连日阴雨后放晴，环境温度28℃，#1主变压器变低负荷电流460 A，轻载。管母型号：JTMP-12/ 4000，运行时间8年。

解剖发现黑色外护套、红色护套外层有明显的损坏痕迹，黑色外护套内有大量积水，红色护套内层损坏程度较轻，内侧较好，铜屏蔽层严重发黑（见图5）。

清理受损的屏蔽层、半导体层及绝缘护套，主绝缘层完好。

图4　管母端部局部发热

图5　管母端部局部发热解剖分析

通过解剖分析，管母A相在运行过程中，雨水沿端部黑色外护套与红色护套间渗入，至屏蔽层与避雷器引出线位置，屏蔽层边沿的绝缘外护套受损，该处局部过热，铜屏蔽层电腐蚀发黑。

4 讨论与分析

上述两起管母绝缘缺陷均由于绝缘护套进水受潮引起，但是红外热像图与受潮位置却有较大差别。

（1）两者红外热像图存在差异。管母端部区域发热缺陷（缺陷一）发热位置主要在导体接头与屏蔽层端部之间的区域；管母端部局部发热缺陷（缺陷二）发热点集中，在位于屏蔽层边沿的局部位置。

（2）受潮位置不同。缺陷一在红色护套内层与主绝缘层之间，从屏蔽层渗入；缺陷二在黑色外护套与红色护套之间。

（3）管母端部采用分布式电路，见图6，导体主绝缘（R11-R15）、红外护套电阻（R21-R25）、黑色护套电阻（R31-R35）、主绝缘与红色护套间沿面电阻（R51-R55）、红外护套与黑色护套间沿面电阻（R61-R65）、黑色护套外表面沿面绝缘电阻（R71-R75）。示意图中暂不考虑分布电容的影响。

图6　管母端部分布电路

设备完好的情况下，各绝缘电阻值均很大。当红色护套与主绝缘间受潮进水后，R51-R55阻值大幅降低，沿面电流增大，介损增大，屏蔽层至导体之间的区域整体温升偏高，如缺陷一所示。

当红色护套与黑色外护套间受潮进水后，R61-R65电阻值大幅降低，靠近屏蔽层的红色护套R25承受大部分的相电压（≈R25/（R25+∑R6i）），在潮气与强电场的作用下，容易造成该部分绝缘护套发热、损坏，出现屏蔽层附近局部过热，如缺陷二所示。

（4）根据以上分析，红外测温时要重点关注每段管母屏蔽层边沿至导体区域是否有温升。由于该处是电压电流致热型，因此要通过三相温升对比，以及该区域与整段管母其它部位发热情况的对比，来判断是否有异常温升。整段母线的温升相差应不超过2 K（参考一般电压致热型设备发热缺陷的判据和管母测温的经验），而不同相温升超过2K时，要引起注意，并分析是由于管母尺寸不一致或者三相电流不平衡造成，还是设备异常造成。

（5）由于主变压器正常运行时温升较大，存在管母表面反射主变辐射红外线，影响管母红外测温结果的问题，因此管母红外测温时要注意避免。另一方面，管母半径不一致时，半径大的一段管母单位散热面积大，因此散失相同热量时，温差较小，即外表面温升相对较低；而半径小的一段管母单位散热面积少，外表面温升相对较高（见图7）。因此要综合分析，并与历史数据比较，才能作出正确的判断。

图7　管母半径对红外测温的影响

（6）管母每段连接处的接头是电流致热型，该处发热是接触不良引起的，而不是绝缘缺陷（见图8）。要了解管母的结构，红外测温才能做到准确判断。

图8　管母接头发热

（7）管母制作、施工过程中，需要特别重视防潮措施，加强端部、屏蔽层接地线的密封处理，把好材料与施工工艺质量关。

5 结束语

通过两起管母典型绝缘缺陷的红外热像图特征分析和解体检查，归纳总结管母红外测温的要求：重点关注管母各段端部至屏蔽层边沿之间的部位，以及导体引出位置、屏蔽层边沿位置，通过各相温升对比，按电流电压致热型设备来进行判断。

通过提高红外测温的针对性，以及相间温升不超过2K的简易判据，半年时间佛山地区陆续发现三起管母进水受潮缺陷，并及时进行了处理，同期未再发生绝缘击穿事件，验证了红外测温的有效性。

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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，Foshan 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

张健能（1972-），男，高级工程师.

作者地址：广东佛山市顺德区大良街道同晖路81号［528300］.