輸電線路絕緣子在線檢測與診斷
一、絕緣子電壓分布在線檢測
檢測電壓分布的方法很多，早期大多采用短路叉、火花間隙或小型靜電電壓表等方法。其中短路叉及火花隙法較簡單，而且由于兩觸頭之間的電容小，對絕緣子串原有的電壓分布影響很小。但短路叉法是依靠該片絕緣子被短路時(shí)所發(fā)出的火花及放電聲來檢別，當(dāng)周圍壞境噪聲高時(shí)準(zhǔn)確度低。火花間隙法用一可調(diào)的放電間隙，可讀出該片絕緣子所承受的電壓數(shù)值，但讀數(shù)的分散性相當(dāng)大。如用絕緣桿將小型靜電電壓表放在靠近被測絕緣子進(jìn)行測量，則可測出每片上承受的電壓值，但由于靜電電壓表的極間電容（30～50pF）與絕緣子本身的電容（35～60 pF）相近，并聯(lián)時(shí)將影響該片絕緣子原來的電壓分布值，而且表頭小，絕緣桿長時(shí)更難以看清讀數(shù)。現(xiàn)在多采用電阻桿或電容桿分壓的方法，這樣處于低電位的指示儀表易讀數(shù)。
近幾年來，國內(nèi)外不斷探索檢測電壓分布和不良絕緣子的新方法，這些方法主要有以下幾種。
（一）自爬式不良絕緣子檢測器
當(dāng)絕緣子串中片數(shù)很多，每片都要手持絕緣桿進(jìn)行測量，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且容易出錯(cuò)。自爬式不良絕緣子檢測器主要由自爬驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和絕緣電阻測量裝置組成。在對垂直絕緣子串進(jìn)行測量時(shí)，先將檢測器置于最高絕緣子兩端，然后利用重力依次向下移動(dòng)。它在測量時(shí)用電容器將被測絕緣子的交流電壓分量旁路，并在帶電狀態(tài)下測量絕緣子的絕緣電阻，根據(jù)直流絕緣電阻的大小判斷絕緣子是否良好。如用于測量耐張串，可靠內(nèi)藏的小型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，依次測到另一側(cè)。圖1所示為用于500kV超高壓線路的自爬式不良絕緣子檢測器的檢測系統(tǒng)框圖。
（二）電暈脈沖式檢測器
在輸電線路運(yùn)行中，絕緣子串的連接金具處會(huì)產(chǎn)生電暈，并形成電暈脈沖電流通過鐵塔流入地中。電暈電流與各相電壓相對應(yīng)，只在一定的相位范圍內(nèi)產(chǎn)生。若進(jìn)一步把正負(fù)極性的電流分開，則同極性各相的脈沖電流相位范圍的寬度小于各相電壓間的相位差，采用適當(dāng)?shù)南辔贿x擇方法便可以分別觀測各相脈沖電流。利用該原理開發(fā)出一種專門在地面上使用的檢測器，如圖2所示。檢測系統(tǒng)由四部分組成：電暈脈沖信號(hào)檢測回路、周期信號(hào)發(fā)生回路、各相電暈脈沖計(jì)數(shù)回路和顯示回路、測量控制回路。這種檢測器具有重量輕、體積小、不用登桿、檢測效率較高等特點(diǎn)。
測量時(shí)對各相電暈脈沖分別進(jìn)行計(jì)數(shù)，并選出最大最小的計(jì)數(shù)值，取兩者的比值（最大/最小）作為判別依據(jù)。當(dāng)同一桿塔的三相絕緣子串無不良絕緣子時(shí)，各相電暈脈沖處于平衡狀態(tài)，此時(shí)比值接近于1；當(dāng)有不良絕緣子時(shí)，則各相電暈脈沖處于不平衡狀態(tài)，該比值將大于1。可以先以鐵塔為單元粗測，若判定該鐵塔有不良絕緣子時(shí)，再逐個(gè)絕緣子細(xì)測。
（三）電子光學(xué)探測器
由于架空輸電線路絕緣子串中每片絕緣子串和電壓分布是不均勻的，離導(dǎo)線最近的幾片絕緣子上的電壓降最大。當(dāng)出現(xiàn)零值絕緣子時(shí)，沿絕緣子串的電壓將重新分布，離導(dǎo)線最近的幾片絕緣子上的電壓將急劇升高，會(huì)引起表面局部放電或者增加表面局部放電的強(qiáng)度。而根據(jù)表面局部放電時(shí)產(chǎn)生光輻射的強(qiáng)度，就可知道絕緣子串的絕緣性能。圖3給出了一種電子光學(xué)探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)際檢測中，有缺陷的絕緣子串中表面局部放電的光輻射超過平均光輻射強(qiáng)度。但是，電子光學(xué)探測器僅能判斷出絕緣子串中是否存在零值絕緣子，不能確定到底有幾片零值絕緣子以及它們的位置。
（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以直觀、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)致該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的差異。對于涂有半導(dǎo)體釉的防污絕緣子的遙測相當(dāng)順利，因?yàn)楸砻骐娏鬏^大、溫升較高，一出現(xiàn)零值絕緣子，該片的溫度將比其他正常絕緣子低幾攝氏度，易于用紅外熱像儀識(shí)別；而對于玻璃絕緣子或普通釉的瓷絕緣子，正常時(shí)溫升就很小，當(dāng)出現(xiàn)不良絕緣子，其溫度比其他正常者只低約1℃左右，在現(xiàn)場使用時(shí)，難度有所增大。
利用紅外熱像法來檢測不良絕緣子，簡單方便、速度快、效率高，甚至可普查每串絕緣子，還可結(jié)合檢測進(jìn)行巡線，是高壓、超高壓及特高壓輸電線路不良絕緣子的檢測方向。
（五）激光掁動(dòng)檢測法
近年來國外已開始將激光技術(shù)用于對已開裂絕緣子的遙測，如英國CERL研究過用激光多普勒掁動(dòng)儀的方法來測量絕緣子表面的微小掁動(dòng)。日本研制出一種用超聲源引起絕緣子的掁動(dòng)，然后再用激光來測量的方法。
因?yàn)閺膾迍?dòng)的頻譜來看，已開裂的絕緣子的中心頻率與正常時(shí)不同。如將超聲發(fā)生器所產(chǎn)生的超聲波用拋物型反射鏡對準(zhǔn)被測絕緣子激起微小掁動(dòng)，然后將激光對準(zhǔn)此被測絕緣子，根據(jù)反射回來的信號(hào)的頻譜分析，即可判定該絕緣子是否已開裂。圖4為反射回的信號(hào)的頻譜分析，已開裂的絕緣子的頻譜已產(chǎn)生了明顯變化。目前已有可能在現(xiàn)場用此法對50m以內(nèi)的絕緣子實(shí)現(xiàn)遙測。
二、瓷質(zhì)劣質(zhì)絕緣子診斷——分布電壓法
瓷質(zhì)劣質(zhì)絕緣子的測量分兩步進(jìn)行。第1步粗測以判斷三相中是否存在以及哪一相存在劣質(zhì)絕緣子。第2步詳細(xì)測量劣質(zhì)絕緣子存在相的分布電壓，并與該電壓等級(jí)下的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，可以得出劣質(zhì)絕緣子的確切位置。第1步在現(xiàn)場利用專用測量儀器就可完成，但測量的數(shù)據(jù)作為查詢和統(tǒng)計(jì)的記錄，仍然要存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。第2步在現(xiàn)場完成。
專家判據(jù)采用電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)中規(guī)定的劣質(zhì)絕緣子判斷標(biāo)準(zhǔn)：絕緣子的分布電壓小于正常值的50%，判為劣質(zhì)；絕緣子的分布電壓小于相鄰絕緣子電壓、且比相鄰絕緣子電壓的小者還小70%時(shí)，可判為劣質(zhì)。其中，不同電壓等級(jí)、不同片數(shù)絕緣子串的分布電壓標(biāo)準(zhǔn)值都存儲(chǔ)在專家?guī)熘小?shù)據(jù)輸入人員只需要將測量的數(shù)據(jù)輸入，就可以得到專家判斷結(jié)果，不需要操作人員查運(yùn)行手冊、計(jì)算、判斷，這些工作全部由計(jì)算機(jī)完成，而且輸入的數(shù)據(jù)可以由計(jì)算機(jī)完整地保存下來，以供對比、統(tǒng)計(jì)之用。
三、瓷質(zhì)劣質(zhì)絕緣子診斷——電流法
電流檢測是通過測量絕緣子串的容性電流進(jìn)行的。當(dāng)絕緣子內(nèi)部有局部放電時(shí)，測量的波形中會(huì)出現(xiàn)放電脈沖，但同時(shí)也伴有大量噪聲。有時(shí)噪聲可能會(huì)淹沒放電脈沖。通過小波消去噪聲后，給出干凈的脈沖電流波形，然后再進(jìn)行判斷。
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