一、高壓絕緣子、高壓套管的基本用途

高壓絕緣子、高壓套管的基本用途是在電力系統(tǒng)中或電氣設(shè)備中將不同電位的導(dǎo)體在機(jī)械上固定起來。架空線路的導(dǎo)線、變電所的母線和各種電氣設(shè)備的帶電體，都需要用絕緣子或套管支撐，使之與大地或接地物絕緣，以保證安全可靠的輸送電能。

（一）絕緣子分類

按結(jié)構(gòu)形式可分為針式絕緣子、棒式絕緣子和懸式絕緣子。 按功能可分為普通型絕緣子和防污型絕緣子。 按使用材料可分為瓷質(zhì)絕緣子、鋼化玻璃絕緣子和有機(jī)硅人工合成絕緣子等。

（二）絕緣子的工作環(huán)境

高壓絕緣子暴露于大氣中并長期工作在強(qiáng)電場、強(qiáng)機(jī)械應(yīng)力、驟冷驟熱、風(fēng)吹雨打等惡劣環(huán)境中, 因此絕緣子出現(xiàn)故障的機(jī)率很大, 嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)110kV 線路發(fā)生不明原因閃絡(luò)所占的比例為故障率的22% , 造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

（三）絕緣子常見的問題

一般來說絕緣子故障主要有以下幾個方面: 絕緣子內(nèi)部出現(xiàn)裂隙、絕緣子表面破損、絕緣阻抗降低、污閃等, 絕緣子種類不同, 出現(xiàn)故障時所呈現(xiàn)的現(xiàn)象也不同。如: 絕緣子串中存在不良絕緣子時,不良半導(dǎo)體釉絕緣子溫度變化可能較大, 而玻璃絕緣子和普通釉絕緣子的溫度變化較小。相應(yīng)的高壓絕緣子在線檢測方法也多種多樣, 絕緣子分布的廣泛性和安裝點的特殊性更增加了絕緣子檢測的難度。

因此，實現(xiàn)絕緣子在線監(jiān)測，對于整個電網(wǎng)以至于整個電力系統(tǒng)來說都是一件非常有價值的事情。

二、絕緣子的測量方法

高壓絕緣子在線檢測的主要方法一般分為兩類: 一類是非接觸式檢測法, 另一類是接觸式檢測法。

非接觸式檢測法

主要包括超聲波檢測法、激光多普勒振動法、紅外測溫法、電暈攝像機(jī)法、聲波檢測及無線電波檢測法等。其檢測原理、主要設(shè)備及優(yōu)缺點見表1。

接觸式檢測法

接觸式檢測法按工作原理主要有電壓分布法、泄漏電流檢測法及脈沖電流檢測法等。

表1　非接觸式絕緣子在線檢測方法比較

幾種常見的在線監(jiān)測方法：

（一）絕緣子電壓分布在線監(jiān)測

目前很多實驗和理論研究已經(jīng)證明, 正常絕緣子串的電壓分布為不完全馬鞍型, 即靠近導(dǎo)線處絕緣子所承受的電壓最高, 約為接地端絕緣子所承受電壓的1.7～ 3.0 倍[2 ] , 而絕緣子串中間部分所承受的電壓最低。當(dāng)出現(xiàn)不良絕緣子時, 絕緣子串上的電壓將重新分布, 如把實際測得電壓分布與正常時絕緣子串上的電壓分布作比較, 有利于判斷不良絕緣子是否存在。目前國內(nèi)利用電壓分布原理進(jìn)行絕緣子檢測的方法較多，主要有短路叉法、火花間隙法、光電式檢測桿法、聲脈沖檢測法等。

短路叉法及火花間隙法是早期絕緣子檢測的主要方法。短路叉法是依靠單片絕緣子短路時所發(fā)出的火花及放電聲音來檢測不良絕緣子的。測試結(jié)果受周圍環(huán)境背景噪聲影響很大, 且因測試人員的判斷不同而異。

火花間隙法是用可調(diào)間隙來測量每片絕緣子上的電壓, 主要缺點是讀數(shù)分散性大。兩種方法最主要的優(yōu)點是測試設(shè)備原理簡單、操作方便; 最大的缺點是準(zhǔn)確度低, 且都要登桿登塔, 因而勞動強(qiáng)度大、危險性高。

（二）光電檢測桿法

光電檢測桿法是隨著纖技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。主要原理是將高壓探頭上的感應(yīng)電壓經(jīng)光電轉(zhuǎn)換變成光信號, 經(jīng)絕緣桿內(nèi)部的光纖傳到低壓側(cè), 經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出來。其優(yōu)點是測量危險性小、絕緣子串電壓分布能夠直觀地測量出來, 不足之處仍需到現(xiàn)場逐個進(jìn)行測量,且需登桿登塔。

（三）聲脈沖檢測法

聲脈沖檢測法的主要原理是某片絕緣子上電壓通過兩個探頭組成的回路對電容器充電, 然后經(jīng)放電管和揚(yáng)聲器放電, 揚(yáng)聲器發(fā)出聲波的頻率及發(fā)聲間隔隨兩個探頭之間電壓變化而變化, 因此根據(jù)測量揚(yáng)聲器所發(fā)出的聲脈沖周期及頻率來檢測沿絕緣子的電壓分布。

（四）紅外熱像儀檢測法

不良絕緣子與良好絕緣子的表面溫度存在差異，盡管這種差異很小，但應(yīng)用紅外熱像儀可以將絕緣子表面的溫度分布直觀、形象的熱像圖顯示出來。

正常運(yùn)行中，不良絕緣子由于電壓低于正常絕緣子，導(dǎo)致不良不良絕緣子的表面溫度低于正常絕緣子，利用紅外熱像儀可以測量出這種溫度差異。

被測物體輻射能量高低(溫度大小)通過先進(jìn)的紅外探測器在儀器內(nèi)部感應(yīng)而形成熱分布圖像,能量輻射(溫度)高的部分圖像就亮,反之則稍暗。紅外圖像即是對溫度靈敏的圖像,紅外圖像的亮暗直接反應(yīng)出物體溫度的高低,兩者成遞增比例關(guān)系。憑借成像的明亮并配以兩者遞增比例關(guān)系公式計算,就能診斷出物體溫度的高低,從而判斷電力運(yùn)行設(shè)備是否有缺陷問題。紅外熱像儀工作原理見圖1。

圖1　紅外熱像儀工作原理圖

三、高壓絕緣子污穢度的在線監(jiān)測：

近年來, 我國大氣污染加劇, 變電站和輸電線路污閃問題日趨嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計, 在電力系統(tǒng)總事故數(shù)中污閃事故次數(shù)僅次于雷害, 位居第二,而污閃事故所造成的損失卻是雷擊事故的10倍。全國六大電網(wǎng)幾乎都發(fā)生過大面積污閃,造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是2003年8月發(fā)生的美、加停電事件, 又為中國電網(wǎng)安全敲響警鐘。目前在電力系統(tǒng)中“防污”的措施主要有[ 通過增加絕緣子串的數(shù)目以增加絕緣子的爬電距離;采用有機(jī)合成等新材質(zhì)構(gòu)成的絕緣子; 涂RTV 有機(jī)涂料; 采取人工定期或不定期清掃。采取上述方法, 在防止污閃事故的發(fā)生上起到了一定的積極作用, 但從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、勞動力及勞動強(qiáng)度上來看, 都存在大量人力、物力的浪費(fèi), 況且上述方法由于缺乏對絕緣子電氣狀況的實時監(jiān)測,仍無法杜絕污閃事故的發(fā)生。根據(jù)測量的泄漏電流結(jié)合環(huán)境條件, 來判斷絕緣子表面污穢積聚過程, 是目前監(jiān)測外絕緣污穢的重要方法, 是開展?fàn)顟B(tài)檢修”的實用手段。西安金源電氣有限公司研發(fā)的變電站絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng), 根據(jù)測量的泄漏電流、脈沖頻次, 結(jié)合環(huán)境條件, 來判斷絕緣子表面污穢積聚過程, 可逐步實現(xiàn)絕緣子污穢的“定期清掃”到“狀態(tài)清掃”的轉(zhuǎn)變,防止變電站污閃事故的發(fā)生, 是目前監(jiān)測外絕緣子污穢的有效方法 。

目前常用的絕緣子污穢測量方法：

判斷絕緣子表面污穢的常用方法有: 等值附鹽密度法( ESDD ) ; 污層電導(dǎo)率法; 污閃電壓與污閃梯度法; 泄漏電流及脈沖計數(shù)法等 。目前在供電部門對輸電線路絕緣子污穢程度的判斷一般應(yīng)用等值附鹽密度法。

1.絕緣子等值鹽密法( ESDD ) 是用一定量的蒸餾水將一定面積瓷表面上的污穢物全部清洗掉,用適當(dāng)?shù)膬x器測量污穢溶液的鹽密值, 通過計算等值鹽密可直觀衡量污穢程度。但由于目前尚無測量固體化學(xué)成分的傳感器, 因此無法進(jìn)行實時監(jiān)測其成分變化和絕緣子的電氣狀況。

2.污層電導(dǎo)率定義為絕緣單位表面污層的電導(dǎo)值, 實際上是由加在污層上的電流與電壓之比求出的電導(dǎo)與絕緣子的形狀系數(shù)相乘求得。為測量污層表面電導(dǎo), 應(yīng)在污層飽和受潮條件下, 在絕緣子上加適當(dāng)高的工頻電壓, 測其泄漏電流, 從而求得電導(dǎo)。但上述測量分散性較大, 受污穢分布不均勻和溫度變化的影響大, 測量比較麻煩。

3.污閃電壓及污閃梯度是表征絕緣子性能的理想的污穢參數(shù), 現(xiàn)場污穢試驗還能真實地測得絕緣子污閃性能。但由于自然污穢和積污水平達(dá)到臨界狀態(tài)與引起污閃的氣象條件的產(chǎn)生不一定同時存在, 往往是污穢已經(jīng)達(dá)到臨界水平但沒有出現(xiàn)充分的潮濕條件而測量不到臨界污閃電壓, 因而進(jìn)行閃絡(luò)電壓的測量還應(yīng)結(jié)合其他污穢度參數(shù)的測量。因其試驗設(shè)備容量大, 試驗不方便, 現(xiàn)場桿塔一般不具備試驗條件。

來源：網(wǎng)絡(luò)

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