关于输电线路绝缘子自爆缺陷识别探讨

焦鹏

摘要：在输电线路中，绝缘子是其中不可缺少的元件。在输电线路的运行过程中，这一装置具有着支撑线路、绝缘等多种功能。因此，在实际情况下，一旦绝缘子被损坏，那么就会失去其本身的作用，从而导致输电线路的供电中断，引起巨大的经济损失。因此，一旦出现故障问题，就必须快速诊断、及时隔离并且进行控制保护。而且，如何才能够有效地识别绝缘子的自爆缺陷，也十分关键。在本文中，就针对这部分的内容进行了探讨。

关键词：输电线路；绝缘子；自爆缺陷

这些年来在，在社会大力发展的背景下，电力能源已经成为了人们日常生活和生产中不可缺少的重要能源。在这样的情况下，为了能够给人们进行安全、稳定的供电，输电线路也在不断完善。而在输电线路中，绝缘子又是其中十分重要的组成元件，具有着支撑线路、绝缘等多种不同的功能。一旦其在运行过程中被损坏，那么就很容易造成线路故障。因此，在实际情况中，如何有效地自动检测绝缘子并且识别故障，也非常关键。

一、输电线路绝缘子自爆缺陷

概述

从实际情况来看，在输电线路中可以使用的绝缘子，有很多种不同的种类。这些不同种类的绝缘子材质不同，所承担的任务也会不一样，并且在运行过程中可能发展的故障问题也会不一样，比方说瓷绝缘子、玻璃绝缘子等等。而输电线路中绝缘子自爆缺陷的存在，通常都是玻璃绝缘子在运行中会出现的问题。

具体来说，这种玻璃绝缘子玻璃件，通常为钢化玻璃，其表面存在着压应力，内部则具有张应力。在一般情况下，这两种应力通常都是均匀分布在玻璃件内的，是一种永久应力，处于平衡状态。而在具体的运行过程中，在外界各种条件的影响之下，一旦压应力和张应力之间的平衡被破坏，那么就会产生很大的应力作用，从而使得玻璃件迅速产生裂纹，进而造成玻璃件粉碎。而这，也就是绝缘子的自爆。

自爆原因和特点

外部原因及特点

这里的外部原因，主要是指外界的污秽影响或者是温差的变化。在实际情况下，在积污、受潮和电场三者同时作用下，绝缘子表面就会存在着很大的泄露电流，从而产生部分干带。当干带位置发生空气击穿的时候，就会产生很大的电弧，从而蚀伤玻璃伞裙。若是蚀伤深度过深，那么就会导致绝缘子自爆。并且，在这个过程中，如果绝缘子又处于雷电天气中，遭受雷击，那么已经受到电弧侵蚀的玻璃绝缘子自爆概率将会大大增加。其中，在外部原因中，积污过重是引发绝缘子自爆的关键。这一自爆原因所具有的特点，可以从以下几个方面来进行阐述： 其一，在运行前几年，绝缘子的自爆现象并不明显。但是若是局部污源存在重大变化而导致绝缘子积污过重，那么绝缘子的自爆可能在某一时间集中发生。其二，

绝缘子的串高压端和低压端自爆概率通常会大于中部位置。

自身原因及特点

自身原因，主要是指绝缘子自身的质量原因。在实际情况下，绝缘子玻璃件内含通常都会含有一定量的杂质颗粒。其中，最为常见的是NIS颗粒。这种颗粒在玻璃件熔制和退火过程中，均会存在不完全的相变状态。等到投入实际运行过程中时，才会发生缓慢相变，并且不断膨胀，从而导致玻璃件内部出现裂纹。若是杂质颗粒的直径小于一定数值，那么就无法通过冷热冲击予以剔除，从而增大绝缘子在运行过程中的自爆概率。具体来说，若是杂质颗粒位于玻璃件的内部张应力层，那么出现自爆的概率就会更高。因为，玻璃本身就是一种脆性材料，耐压，但是并不耐拉。因此，玻璃绝缘子大部分的破碎，都是张应力引发的。

绝缘子的自爆规律和残锤分析

自爆规律

早在1965年，国产钢化玻璃绝缘子就已经投入使用了。但是，自从开始使用钢化玻璃绝缘子以来，就经常出现集中自爆的现象。这种现象的出现，在很大的程度上影响到了输电线路的安全运行。与瓷绝缘子和复合绝缘子的老化不一样，玻璃绝缘子的自爆，通常具有着“早期暴露、逐年下降”的特点。而“零值自爆，更是这一绝缘子的显著特点。对于玻璃绝缘子而言，这既是优点，又是缺点。而玻璃绝缘子的自爆率，也已经成为了判断输电线路是否能够安全运行的重要指标之一。从输电线路不同生产线上使用到的玻璃绝缘子来看，这些绝缘子都存在着投运初期的自爆峰值。而通常会在1～3年之后，自爆率才会开始逐年下降，并且趋于平稳。

残锤分析

从实质上来说，分析玻璃绝缘子自爆后的绝缘子残锤上的碎玻璃形状，就可以有效地判断玻璃绝缘子自爆的起始点。具体来说，残锤上碎玻璃渣的形状通常有很多种，而不同的形状，又会呈现出不同的结果。其一，若是为放射性形状，那么就意味着绝缘子的自爆起始点位于玻璃件的头部。而这种自爆现象的出现，通常是因为玻璃件自身的质量引起的，比方说配料、熔制工序等等。其二，若是为鱼鳞状，那么则就意味着绝缘子的自爆起始点在玻璃件靠近铁帽底部附近。在这种情况下，导致出现自爆现象的原因有两种，其一是产品自身的缺陷，比方说杂质，或者是外力引起。其三，若是鱼鳞状和放射性形状共存，那么则意味着绝缘子的自爆起点位于玻璃件的伞裙上。而引起这种自爆现象的原因，则由内因和外因两种因素，或者是两者共同作用下的结果。

针对绝缘子自爆缺陷的识别方法

从本质上来说，为了能够完整、可靠以及准确地识别出输电线路上的绝缘子自爆缺陷，在本文中提出了一种新的绝缘子识别与缺陷检测方法。在具体操作过程中，主要包含着以下几个操作步骤：

（一）确定候选绝缘子区域

首先，需要使用到无人机图像检测技术。具体来说，无人机在拍摄绝缘子的时候，可以呈现出很多不同的尺度。所以，在这个环节中，就可以通过不同宽度的十字模板来检测不同尺度的绝缘子。然后，再通过无人机巡检图像来提取出不同方向的线段，依据同一串绝缘子片的平行排列特征和绝缘子片与绝缘子轴方向的垂直关系聚类出平行排列的线段，以此来作为候选的绝缘子区域。

（二）补充完整绝缘子区域

在上述环节中，所提出来的候选绝缘子区域，通常还会存在两个方面的问题，其一，由于背景纹理环境比较复杂，所以就很有可能将背景当中聚类的一些平行线段误判成候选的绝缘子区域。因此，在这个环节中，还需要充分地熟悉绝缘子的颜色和纹理特征，准确地排除背景纹理的干扰区域，减少误识别。其一，在光线的影响之下， 聚类出来的候选绝缘子区域，一般都是绝缘子局部区域，所以还存在着一定的不完整性。因此，在这个环节中，还应该补充完整的绝缘子区域。

（三）诊断绝缘子的掉片缺陷

最后这一个环节，是十分重要的环节，主要是诊断绝缘子的掉片缺陷。一般来说，在这一环节的具体操作过程中，通常可以通过感知每一个绝缘子片重心来分析相邻绝缘子片之间的位置关系。若是每一段的绝缘子片中心点处于同一直线上，那么就意味着绝缘子没有掉片缺陷。而若是没有位于同一直线上，则判定该绝缘子存在掉片缺陷。

结束语：

总而言之，在以上使用到的方法，通过无人机巡检采集到的输电线路图像，更加准确和可靠。并且，这种方法还能够大大地突破其他方法的局限性。将其应用到无人机巡检系统当中，可以有效地识别和诊断玻璃绝缘子的自爆缺陷。

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