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紅外測溫技術在硬質安全工器具試驗中的應用探討

文檔作者：李明霞錢二剛文檔來源：吉林省電力有限公司延邊供電公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月25日
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Z 電力安全技術 第l4卷(2012年第l1期)
紅外測溫技術在硬質安全工器具
試驗中的應用探討
李明霞，錢二剛
(吉林省電力有限公司延邊供電公司，吉林延邊 133000)
[摘要]針對某供電公司多年來絕緣工具的耐壓試驗，分析硬質安全工器具的試驗現(xiàn)狀，確
定了制造工藝不良、絕緣原材料質量低劣、電老化和受潮臟污是引起絕緣工具不合格的主要原因，
提出了采用紅外熱像檢測法與工頻耐壓試驗配合的方法。該方法操作方便，且更有利于發(fā)現(xiàn)缺陷。
[關鍵詞]硬質絕緣工具；紅外輻射；定期試驗
1 概述
絕緣操作桿是電力系統(tǒng)帶，電作業(yè)中使用最為
廣泛的工具之一，其數(shù)量占全部絕緣工具的45％。
在帶電作業(yè)中使用操作桿是地電位作業(yè)，即“導體一
絕緣桿一人體(大地)”的作業(yè)方式，此時操作桿承
受著作業(yè)時的全部電壓，絕緣操作桿的電氣性能直
接決定了人身和設備的安全。所以，需要定期對絕
緣工具進行預防性試驗，及時發(fā)現(xiàn)缺陷和隱患，以
保障作業(yè)者的生命安全。
2 硬質絕緣工具的分類和材料特點
2．1 分類
硬質絕緣工具一般分為兩大類：一類是常用的
絕緣工具，如高壓驗電器、絕緣操作棒、核相桿、
接地棒等；另一類是帶電作業(yè)用絕緣工具，如托瓶
架、絕緣梯、絕緣拉板、絕緣拉桿等。兩者的區(qū)別
在于：前者在作業(yè)過程中，為短時接觸帶電體或不
接觸帶電體；后者不僅接觸帶電體，而且時間較長，
整個帶電作業(yè)工作過程中可能一直需要接觸。
2．2 材料特點
電氣絕緣工具的主要絕緣材料為環(huán)氧樹脂玻璃
布板和玻璃布管。環(huán)氧樹脂層壓材料以玻璃布為基
材浸漬環(huán)氧樹脂膠液，烘干后得到環(huán)氧樹脂膠布，
再經疊層高壓熱固化形成板材或形狀簡單的層壓制
品；或經卷繞熱固化后制成管材或棒材。在常溫下，
一 一
環(huán)氧樹脂玻璃布板具有較高的絕緣性能和機械強
度，同時還具有吸濕性低、耐老化的特點。
3 絕緣工具耐壓試驗及其不合格原因分析
3．1 耐壓試驗
帶電作業(yè)工具的工頻耐壓試驗是監(jiān)視其絕緣狀
況的主要手段，絕緣工具的耐壓試驗就是為了考驗
其耐擊穿能力。絕緣桿擊穿后，會出現(xiàn)燒焦或熔化
的導通、裂縫等現(xiàn)象。
根據(jù)2008-2011年的試驗結果，不合格的絕
緣桿大多有過熱、表面閃絡等缺陷，其具體分類統(tǒng)
計結果如表1所示。
表1 2008-201 1年絕緣桿不合格現(xiàn)象分類件數(shù)
3．2 不合格原因分析
3．2．1 制造工藝不良
當材料表面不平整、有雜質或氣泡時，在外電
場作用下就會造成材料電場分布不均勻，局部場強
集中，產生局部放電現(xiàn)象，有可能產生擊穿、閃絡
或發(fā)熱現(xiàn)象。
3．2．2 絕緣原材料質量低劣
主絕緣材料(有機樹脂絕緣與無機玻璃絲布組
第l4卷(2012年第l1期) 電力安全技術
成的固體復合絕緣材料)存在缺陷，如層間氣隙、
氣泡、樹脂與玻璃絲布之間的界面疏松等，特別是
在硬質絕緣工具的運輸和使用中，會因機械碰撞等
原因導致絕緣材料出現(xiàn)撞傷等局部疏松缺陷。這些
局部絕緣缺陷是產生局部擊穿的內在條件，一旦將
帶有局部絕緣缺陷的絕緣工具投入帶電作業(yè)中或對
其進行電氣耐壓試驗時， 由于高電壓和局部強電場
的作用，必然導致其絕緣缺陷處產生局部擊穿。
3．2．3 電老化
絕緣工具的電老化過程是逐漸發(fā)展的、具有累
積效應的不可逆過程，其特點是絕緣工具的電氣強
度隨電老化時間的增加而逐漸降低，直至最終承受
不住外施電壓而發(fā)生閃絡擊穿。
3．2．4 受潮臟污
有些絕緣桿長期暴露在空氣中，極易受潮臟污。
絕緣桿臟污、受潮會嚴重降低其電氣絕緣強度。例
如絕緣桿在第一次試驗中不合格，但經過清潔、干
燥處理后，再次試驗時即合格。
4 定期試驗存在的問題
根據(jù)絕緣工具的實驗項目和標準規(guī)定，采用較
高的工頻試驗電壓對絕緣工具進行整體耐壓試驗是
必要的。這樣做，一方面可對材料、絕緣長度、結
構設計進行全面校核，有利于發(fā)現(xiàn)潛在的絕緣缺陷
和隱患；另一方面可通過模擬電網中可能出現(xiàn)的最
嚴重情況，對工具安全l生能進行極端考核，保證工
具對作業(yè)人員有足夠的安全裕度。但采用數(shù)倍于正
常運行的電壓值進行預防性試驗，將極端狀況下的
試驗電壓定期地應用于常規(guī)性考核，則有可能降低
絕緣工具的安全性能。
(1)強電場的長期作用會引起材質老化。在耐
壓試驗中，當絕緣桿的試驗電壓為2～4倍的額定
電壓時，沿絕緣件的電壓分布極不均勻，靠近帶電
體的端部電壓較高，前端30％的絕緣桿需承受大
致70％以上電壓。過高的電壓會引起電暈或流柱
放電，通過離子轟擊侵蝕絕緣材料，導致有機材料
劣化，產生導電沉積物，并在電極端部的高場強區(qū)
附近起到延長電極的作用，導致材料進一步劣化。
在周期性的試驗中，絕緣桿將反復承受數(shù)倍運行相
電壓的試驗電壓，極易使其端部材料發(fā)生電老化。
(2)耐壓試驗不易發(fā)現(xiàn)漸進的潛在缺陷。僅采
Z
用整段耐高壓試驗，不能全面考核出試件的實際狀
況，特別是絕緣工具因受潮、臟污或材料劣化致使
泄漏電流上升，但不會產生貫通性閃絡等缺陷。
5 紅外熱像檢測原理和試驗方法
5．1 紅外熱像檢測原理
根據(jù)熱輻射理論，當任何物體的溫度高于絕對
零度時，都會向外產生紅外輻射，溫度越高，紅外
輻射的能量就越大。紅外熱像儀通過紅外掃描單元
把物體表面的輻射能量轉化成電子視頻信號，該信
號經放大傳送至顯示器，只要根據(jù)物體表面溫度場
的分布情況，就可判斷被測物體是否存在過熱性缺
陷。紅外檢測就是將物體發(fā)出的紅外輻射成像顯示，
從而準確判斷物體表面的溫度分布情況，具有準確、
實時和快速的特點。
通過對紅外成像的掃描普查，能發(fā)現(xiàn)異常發(fā)熱
的部位，及時排除隱患。為了全面反映被測設備的
溫度情況，應盡可能地選擇可以觀察被測設備故障
點全貌的測試位置，檢測點應選在與被測設備面相
互垂直的位置，中間應無其他物體遮擋。同時，為
獲得精確的溫度讀數(shù)，應在保證人身和設備安全的
前提下，盡可能縮小測量距離。
5．2 絕緣工具局部缺陷檢查
利用紅外熱像技術，可以及時、準確地發(fā)現(xiàn)任
何內部缺陷所形成的表面溫場分布異常的情況，這
是早期確認內部缺陷的有效檢測手段。自201 1年
起，該供電公司試驗室將紅外技術應用于硬質絕緣
工具試驗的檢查，以下是4起紅外線與耐壓相結合
的檢查案例。
5．2．1 劣化、老化
電壓加至20 000 V時，絕緣工具上觀察到不
連續(xù)的放電區(qū)，發(fā)亮的放電區(qū)與不放電的較暗區(qū)交
替出現(xiàn)。電壓繼續(xù)增大時，在高場強作用下，絕緣
工具的表面和空氣沿面從高電壓電極向接地端產生
嚴重的沿面放電。
在硬質絕緣工具主絕緣內部難免存在分層、裂
紋、氣隙和雜質等局部絕緣缺陷。在工頻高電壓的’
作用下，由于電場強度按相對介電系數(shù)成反比分布，
在絕緣強度較低的內部氣隙、分層裂紋等缺陷處會
出現(xiàn)局部高場強，易引發(fā)內部局部放電。當材料絕
緣性能不佳時，會造成絕緣表面短路，形成放電貫
一 一
Z 電力安全技術 第l4卷(2012年第11期)
穿，導致絕緣工具無法通過試驗。
5．2．2 內部臟污
在某次加電耐壓5 000v時，絕緣工具發(fā)出異
樣響聲，經紅外掃描后，發(fā)現(xiàn)有一節(jié)明顯發(fā)亮。仔
細檢查發(fā)現(xiàn)：絕緣桿的空管里充滿了泥土，導致絕
緣工具的電壓和電場分布不均勻，使局部桿段承受
較大的場強。
5．2．3 裂隙
在某次檢測加電時，絕緣工具聲音異常，停電
后用手觸摸卻并不發(fā)熱。紅外測試發(fā)現(xiàn)熱點在中間
某個部位。進一步檢查發(fā)現(xiàn)，該部位有細小裂隙。
該熱點溫度只有18℃，人手不易察覺。由于此檢
測的試驗周期為1年，絕緣工具內部缺陷最終可能
發(fā)展成絕緣損壞擊穿。因為在起始階段，此缺陷表
現(xiàn)為集中性缺陷并且劣化現(xiàn)象不嚴重，進行絕緣工
具檢測時將難以判斷。
5．2．4 受潮
某單位由于保管不當使絕緣桿受潮，采用紅外
配合進行耐壓檢測絕緣強度，當加壓至5 000 V時，
桿上出現(xiàn)紅亮區(qū)，停電后用手摸發(fā)熱。絕緣工具發(fā)
熱是因絕緣工具材料受到潮氣侵襲，在電壓作用下
產生較大的入地泄漏電流，材料嚴重發(fā)熱，絕緣性
能不合格，進行干燥處理后，試驗合格。若不采用
紅外儀，絕緣工具將在試驗時發(fā)生閃絡擊穿而報廢。
6 結束語
試驗結果表明：用紅外熱像檢測法與工頻耐壓
試驗配合，可檢測出硬質絕緣工具內部潛在的局部
絕緣缺陷，達到定量和定位測量，提前發(fā)現(xiàn)絕緣件
的集中性缺陷、整體受潮、貫通受潮部分或未完全
貫通的集中性缺陷。這種試驗方法可在較低電壓下
實施，具有直觀、可靠、不損傷絕緣工具的優(yōu)點。
建議今后對各類帶電作業(yè)絕緣工具進行工頻耐壓電
氣試驗時，應增加紅外熱像檢測項目，以便試驗人
員及早發(fā)現(xiàn)局部絕緣缺陷，綜合判斷絕緣工具的絕
緣狀況，更好地保護作業(yè)者的人身安全。
(收稿日期：2012-07-05)
瓣{睡臻特鞲辨搬齷替臻{睜耩轄瓣棒韉肇幫精稀臻瓣群奔臻鞲韉辯精臻豢靜鞲雄辯群棒瓣靜靜蘩群鞲弗幫稚雌稚特雌辨壤珊瓣鞋攤臻雌韉特輯鼯姆靜臻臻擗攤雌贛幫辨警蝽雌辨臻棒蝽臻特臻輯赫赫瓣{；鏨簪替特赫臻
(上接第19頁) 暢通，盡量消除漏氨危險。
氣新鮮處，保持呼吸道通暢；若呼吸困難，應立即
輸氧；．若呼吸停止，應采用人工呼吸急救法。
(4)若體內接觸氨時，應立即喝大量的水，不
要使患者嘗試嘔吐。 ·
進行以上應急處置后，應盡可能將受傷人員快
速送醫(yī)院進行治療。
5．2 泄漏應急處置
(1)空氣中氨濃度超標時，應佩戴過濾式防毒
面具、戴橡膠手套，立即關閉泄漏點的閥門，組織
人員隔離所有泄漏設備及系統(tǒng)。
(2)對緊急事態(tài)進行搶救時，應迅速撤離泄漏
污染區(qū)人員至上風處，并及時通知相關部門和領導，
撤離受影響區(qū)域的所有無關人員，嚴格限制人員出
入并切斷火源。
(3)應急處理人員要戴正壓式呼吸器、橡膠手
套，盡可能切斷泄漏源。
(4)在高濃度氨泄漏區(qū)，應急處理人員應穿防
化服，戴正壓式呼吸器、橡膠手套，開噴霧水稀釋、
溶解氨氣。
(5)在保證人員安全的情況下，應及時清理所
有可能燃燒的物品及障礙物，保持泄漏區(qū)域內通風
一9一
(6)液氨儲罐安全門動作后，要打開水噴淋裝
置，對儲罐進行噴水冷卻降溫、降壓。
(7)立即啟動現(xiàn)場的水噴淋系統(tǒng)來稀釋泄漏的
氨氣。同時，為防止吸收氨氣后的水造成二次污染，
應啟動廢水泵，將稀釋后的氨水排至廢水處理裝置。
5．3 火災和爆炸的處置
發(fā)生火災和爆炸時，現(xiàn)場人員應立即執(zhí)行現(xiàn)場
處置方案，在采取自救措施的同時，立即撥打急救
電話，由專職消防人員采用泡沫滅火器或二氧化碳
滅火器和緊急噴淋裝置霧狀水進行滅火。消防人員
必須穿全身防火防毒服，在上風向滅火。若不能切
斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。
6 結束語
脫硝氨站將是火電廠的一項重大危險源，火
電廠必須將氨站的安全管理納入日常的安全管理之
中，建立實時監(jiān)控預警系統(tǒng)，嚴密監(jiān)視可能使危險
源對象的安全狀態(tài)向事故臨界狀態(tài)轉化的各種參數(shù)
變化趨勢，及時給出預警信息或應急控制指令，消
除事故隱患。 (收稿日期：2012—03—31)

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