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利用红外检测实现高压绝缘子电气特性技术分析论文
摘要：在电力系统中由于绝缘子闪络或者击穿造成的跳闸事故占比例较大，本文主要分析基于红外检测的高压绝缘子电气特性技术分析。在分析高压绝缘予发生故障和污闪的发展的基础上，重点探讨了红外检测的基本原理和检测依据。
关键词：高压绝缘子;闪污;红外检测
绝缘子在电力系统中担负着输电线路电气绝缘和机械支撑的重要作用，大部分绝缘子在户外运行，受不同环境影响.一旦绝缘子发生闪络，就可能会发生输电线路跳闸故障，从而影响电力系统证常运行，给电力系统带来损失。
本文对于红外检测实现高压绝缘子电气特性技术进行分析，从而为设计红外检测系统奠定基础工作。
一、高压绝缘子发生故障原因
高压绝缘子发生故障的主要原因有：
(1)零值问题，
(2)雷击闪络，
(3)污闪现象，
(4)老化问题。其中污闪是最主要的原因，也是本课题研究的重点，污闪简单的来说是因为绝缘子在某种气象条件下，其表面污秽中的电解质成分可能溶解在水中，造成在绝缘子表面形成沿面闪络，在电力工程领域里，电力工程技术人员一般将此情况称为污闪现象。
目前在电力系统中影响最大和危害最严重的事故就是绝缘子的污闪事故，污闪也是造成绝缘子故障的重要原因。污闪产生分四个步骤，如果能够采取积极有效的措施，就可以破坏其发生条件来防止。使绝缘子故障发生的原因还有很多，可是从所占的比例及危害程度来研究，绝缘子在运行中的故障，除了不可抗力的原因，污闪是发生故障最多和破坏最严重的。
二、污闪的发生、发展过程
户外绝缘子肩负着机械支撑及电气绝缘的作用，其绝缘能力的选择和设计方面，不管是额定操作冲击耐受电压、雷电冲击耐受电压和短时工频耐受电压会比其最高工作电压高出很多，所以，在一般情况下，干燥、洁净的绝缘子是不会出现空气击穿。绝缘子在运行电压下出现了污闪是因为绝缘子表面的污秽在潮湿状况下产生了导电薄膜，导致绝缘子表面绝缘电阻降低、绝缘性能下降就引发了闪络。湿润和污秽是导致绝缘子发生污闪不可缺少的条件，污闪的产生受污秽性质、气象条件、绝缘子形状等很多原因的影响。
目前主要将绝缘子污闪过程划为四个阶段：绝缘子表面积污、污层受潮湿润、局部放电的产生、局部放电发展并导致闪络。
以瓷绝缘子来看，由于易污，在运行中因雷击，污闪会引起瓷绝缘子的劣化，表现为头部隐形的。零值”和“低值”，对零值或低值瓷绝缘子，必须登杆进行逐片检测，每年需花费大量的人力和物力。由于检测零值和劣质的准确度不高，即使每年检测一次，也会有相当数量的漏检低值绝缘子仍在线路上运行，导致线路的绝缘水平降低，使线路存在着冈雷击、污秽闪络引起的隐患。
以玻璃绝缘子来看，相对瓷和复合绝缘子有机电性能优势，但同样存在着易污问题，运行中玻璃绝缘子在表面的积污层受潮后，在工频电压作用下会发生局部放电。由局部放电引起的长期发热会导致玻璃件绝缘下降或应力变化，引起零值自爆，导致线路的绝缘水平降低。
再以复合绝缘子来看，与瓷、玻璃绝缘子相比较，复合绝缘子在耐雷耐污闪方面有优势的一面，复合绝缘子不会发生瓷绝缘子难以避免的零值、低值和玻璃绝缘子的伞裙自爆，因而不致因零值或低值绝缘子降低整串绝缘子的耐雷水平。
从运行情况来看，复合绝缘子的雷击闪络大多可重合成功，这是因为复合绝缘子属不可击穿结构，当放电在空气中发生时，不会对绝缘性能产生不可逆影响，属可恢复性绝缘。复合绝缘子在输电线路的使用，被作为一种防污对策勿容置疑。.但是复合绝缘子由于有机材料本身的老化特性，其老化率及劣化率会随着时间增大，国外一般认为玻璃绝缘子和瓷绝缘子的老化寿命为50年左右，而复合绝缘予的老化寿命不超过25年。能长期使用、可靠性高、爬距有效系数大的玻璃绝缘子、瓷绝缘子则更为人们所青睐。
三、红外监测的基本原理与检测依据
(一)基本原理。为了把红外辐射变为可视图像，一定要把红外辐射变成电信号，红外探测器能把每一瞬时视场的红外辐射能量飞速地变成电脉冲信号。当前的红外热像仪，它的像素产生经过凝视型焦平面阵列探测器来实现，就能把图像分解成更多的像素，这样图像就有更好的空间分辨率及更佳的视觉效果。前置放大器的作用是把红外探测器传出的细微脉冲信号放大。信号处理器把放大后的脉冲信号变成视频信号。最后，视频信号通过显示系统，出现用明暗程度(灰度值大小)来反映目标物温度高低的热像图，其中，温度较高部分就比较明亮，而温度较低的部分就比较暗。记录装置有各种磁卡、磁带，用来记录被测物体的热图像，同时为导入计算机进一步处理分析带来方便。
在电力行业里，红外热像仪已经广泛地应用，而且获得了明显的实效，降低了电力事故的发生率，而且不需停电检修，做到了电力设备的经济、安全检测。污秽高压绝缘子在干燥时，其表面绝缘电阻非常大，这时流过污层的泄漏电流非常小，当绝缘子污层受潮时，泄漏电流慢慢增大，电流流过污层时就产生焦耳热，致使绝缘子表面的温度升高。当湿度一定的情况时候.绝缘子的污秽等级不同，泄漏电流也同样不同，这样温度分布也随着不同，污秽越严重，泄漏电流越大，温度变化就显著。这里可以利用红外热像仪无需接触就能探测到物体辐射的红外能量的大小，获得体现物体温度的矩阵，从而得到以灰度值高低来表征温度高低的二维灰度图像，利用美国FLIR系统公司的Ti30高性能红外热像仪对污秽绝缘子进行拍摄，获得热像，得到体现污秽绝缘子表面温度高低的热像图。
Ti30高性能红外热像仪，是当今第一套集红外热像图和可见光图像于一体的全自动红外检测系统，能得到所视区域内的一切红外信息，它主要具有如下优点：利用不要维护的第三代非制冷焦平面微量热型长波探测器和最先进的红外热像功能及自动聚焦技术，将增加红外热像仪功能的可靠性，图像更加清晰;温度测量性能较精确并且具有较大的测温范围，最小分辨温差达到仕2c70测量范围)，非接触测温范围达到(-40~+5000C)，使用过滤片测温范围达到2000℃;能快速及精确地存储和记录数据、图像、语音和文本注释，用户很快完成全面的检测报告;方便携带，能在恶劣环境中使用;操作简单，Ti30高性能经过简单的点击操作就可以快速出现结果，只要按一下键就能完成精确聚焦，同时能把热像图记录到可移动的PC卡上。这里可以在利用Ti30高性能获得红外热像后，经过移动PC卡将污秽绝缘子热像图传人计算机，进行图像后续分析和处理。
(二)检测依据
绝缘子红外热像是不是很清晰，图像细节是不是很完整，特征是不是很明显，是能不能对绝缘子污秽等级作出精确识别的关键。红外热像在生成过程中受到各种噪声的干扰，具有高噪声和低对比度的特点，部分图像信息和特征被噪声掩盖。
物体的图像由物体自身和背景(周围环境)组成，红外热像本质上是以灰度值大小来表征物体温度高低的，研究目标是绝缘子盘面区域，所以一定要把绝缘子盘面所处方块型区域切割出来，还要深入把方块型区域中的盘面附近背景部分分割掉，仅仅保留绝缘子盘面区域。可以在对各种图像分害l算法和分割性能进行对比的基础上，结合高压绝缘子红外热像自身的灰度统计特征，就滤波后的各种不同的污秽等级高压绝缘子图像有针对性地提出了最大类间方差法及形态学方法相融合的图像分割方法和改进的直方图波谷值法进行图像分割，其图像的分割效果很好，去除背景干净，分割出的高压绝缘子及其盘面轮廓十分清晰，可以保留完整的细节。
四、结语
本文详细地叙述了绝缘子电气特性及绝缘子闪络的发生、发展过程，对红外监测绝缘子因表面污秽闪络和过电压闪络的理论依据进行了阐述，研究工作对研究的总体方案设计奠定了相关基础。
参考文献：
[1]邱志贤，关于高压绝缘予交流人工和自然污秽闪络电压的分散性Ⅱ】.电瓷避雷器，2009，05.
[2]白泰.高压绝缘子的防污闪技术现状及四川地区防污闪对策探讨U】四川电力技术，2008，05.
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