超高压线路绝缘子状态的在线监测熊一权（辽宁电力设计院，辽宁沈阳　110015）

　　输电线路绝缘子表面很容易受安装地区环境污染物的影响，以致绝缘子表面积累的污染物受潮时产生漏泄电流，从而引起绝缘击穿闪络。绝缘闪络则可能造成事故，影响线路的可靠性，导致用户和供电部门的经济损失。
　　绝缘子表面的污染积累有一过程，其严重程度取决于多种因素。如：地区、风速、雨雾、污染物类型、数量及绝缘子外型构造等。为确保安全可靠供电，电业部门必须按预定周期对绝缘子串进行清扫，而清扫周期间隔决定于沿线绝缘子上污染物积累的程度。为了确定预防维护的合理周期，应建立起沿线绝缘状况和绝缘子串表面状态的连续在线监测装置，以便对绝缘状况实施监督，避免由于环境污染造成的绝缘恶化而产生的线路停电事故。
1　污染的测试方法
1．1　当量盐密测量法
　　被测绝缘子暴露在选定地点环境条件下一个月至数个月之后，用一定数量的蒸馏水将绝缘子的积垢仔细地全部洗下，测量收集溶液的导电度。对测得的数值再应用NaCl液的温度／电阻率曲线和浓度／电阻率曲线换算成当量盐量（mg），然后将当量盐量除以绝缘子表面积（cm²）求出当量盐密。
　　这一过程需反复进行，反复的时间间隔必须足够短，以便求出两次冲洗间的最大盐密度。由于冲洗可能破坏试样状态，所以在整个测试期必须有多个试样对象暴露在自然的污染环境中，因此这种方法耗时多、费用高，而且仅能给出平均水平概念值。
1．2　绝缘子表面电阻测试法
该法是对绝缘子施加低压交流电，定期自动测量带电绝缘子的表面电阻，而同时又不会触动污染物。此法有两种方案可供选择。第一种方法是对暴露在潮湿条件下的带电绝缘子定期地或连续地测量其表面电阻。第二种方案是应用带有超声冷雾发生器的轻便雾室获取人造受潮时间，从而测出污秽绝缘子表面电阻与受潮时间两者间的关系。
　　后一种方案能可靠地指示出雾或露水浸潮绝缘子时绝缘子绝缘状态。另外当有大量非溶性污染物时，这种作用很直观，且具有不破坏污染物原状的优点，因此可以获得污染沉积的积累效应。
1．3　漏泄电流的在线测量法
　　这种测量需在特殊设备上进行，用适当的电源对绝缘子串施加电压。传感器与绝缘子串串联，再通过并联电阻测量漏泄电流，漏泄电流值取决于环境状态的变化和污染物的积累程度。
　　这一技术可用于被研究线路绝缘子上，通过特殊的耦合措施收集漏泄电流。该法能连续记录漏泄电流的各种波形（基波、峰值等），直至在运行电压下发生闪络。该法在试验站很容易获得测试设备电源；而直接装在线路上的测试设备，则需设专门电源，一般可以通过安装在同一铁塔上的太阳能电池来实现。
2　表面电阻测量装置
　　为了测量绝缘子表面的状态，已研制一种便携式人工雾室，将受污染绝缘子放入人工雾室，并施加127V交流电压，用超生雾气发生器使绝缘子表面达到潮湿状态，时间约在20～30min内。为使雾室内部雾气能均匀分布从而使绝缘子完全潮湿，室内配有小风扇吹动。应用一电阻和绝缘子相连以测量漏泄电流。每2～3min测量一次，从而获得绝缘子湿态表面电阻与受潮时间的关系曲线。图1为便携式人工雾室的原理接线图。　　为了求得表面电阻的临界值，在自然受污染的绝缘子（闪络过的绝缘子）上进行。人工污染的绝缘子，其污染物的类型及数量是在实验室产生并经过化学分析。对人工污染绝缘子进行评价的目的：是在相同的受潮时间和受潮程度下对自然污染和人工污染绝缘子的绝缘状态进行定量对比。
　　这种方法用在线路模拟绝缘子上，能很好地指示现场因雾或露可能使绝缘子受潮时，其表面电阻值距临界值还有多远，一般当绝缘子表面电阻低于400kΩ时必须对其更换或清扫。
3　漏泄电流检测装置
3．1　漏泄电流传感器
　　测试工作是先在试验室进行，在不同的潮湿状况下测试自然污染和人工污染的绝缘子，以确定绝缘子的漏泄电流特性，然后再到现场进行测试。为了对漏泄电流进行分析，需并联电阻器、录波器和频谱仪各一台。图2所示两条曲线，上面的曲线（实线）显示线路在被污染状态下测试的漏泄电流的变化。曲线的前一段（85ms）没有波动，为漏泄电流基本值；紧接的40ms的漏泄电流增大，最后则发生闪络。下面的曲线（虚线）显示漏泄电流的谐波分析，主要涉及闪络前的一段。通过对谐波分析表明，漏泄电流主要成分是60Hz的基波和3次谐波，同时也存在少量的5次、7次和9次谐波。
　　在试验中峰值按不同级别进行分析，随着污染物受潮程度的增加，峰值增大，尖峰增多，从而显示出与绝缘子串闪络的密切关系。
　　漏泄电流传感器由一个具有特殊磁特性（高导磁率）的电流互感器（CT）构成的，既能监测漏泄电流的波形，也能监测漏泄电流数值并与来自电阻测量装置的测试结果进行比较，电流互感器匝数比按绝缘子到数据采集系统（DAS）的距离来调整。电流互感器二次侧经同轴电缆接到数据采集系统。图3显示了漏泄电流检测系统在线路铁塔上的总布置图。　　太阳能电池（12V、18W）和数据采集系统一起安装在铁塔塔身中部，太阳能电池的容量设计要求能为数据采集系统的正常运行提供充足的电压电流。同时尚有一台105Ah的电池作为备用电源，亦由太阳能电池充电，以备夜间或阴天使用，最长要能供5d运行用电需要。
3．2　数据采集和存贮系统
　　数据采集系统由3级组成：第一级测量每串绝缘子漏泄电流的基值；第二级检测信号每半周的最大漏泄电流峰值，并根据其大小分成不同级别；第三级则通过对4个测量通道有足够存贮容量的微控制器进行记录并存贮数据。
　　采用全波整流器测量基值以给出峰值。测量记录值为100个采样的平均值，采样时间为2h，微控制器每2h存贮一次每个通道的电流脉冲数（峰数）和电流值。
　　国外开发的漏泄电流在线检测装置首先在400kV超高压线路上应用，而400kV线路铁塔采用的是2个斜挂绝缘子串和1个V型中心绝缘子串，所以每个装置选用4个通道，每个通道都分5个峰级，每级有一个计数器。计数器的电流值和容量都是在多次人工污染条件下经试验选定的。试验结果表明在整个测试过程期间，峰值和尖峰数是不同的。
　　采集的数据存贮在4个8k×8RAM存贮器中。记忆系统的设计容量存贮2个月的数据资料（采样周期间隔为2h），数据应用便携式个人计算机下载。
4　结束语
　　上面所介绍的检测装置是新近安装在400kV超高压输电线上的绝缘子漏泄电流的在线监测设备，开发这种设备的目的是为了帮助电力部门监视输电线路绝缘子的绝缘状况，以便科学合理地对线路做好预防性维修工作，保证对用户的可靠供电。
　　通过试验室试验和实际运行都表明，遭受污染和连续受潮状态的绝缘子，由于污染物的长期沉积，能导致漏泄电流的增大，当测量值出现在第3、4峰级时，即存在闪络的高度危险，因此当峰值超过250mA（＞250mA），应建议对线路绝缘子进行预防性维护，或清扫或更换绝缘子。
　　开发工作尚在进行，对大量记录数据进行综合分析研究，以便进一步确定其发生规律，从而求得一个相关函数关系，以继续完善改进检测系统的性能。
　　同时应用不同污染程度所获得的表面电阻与受潮时间的关系曲线来确定绝缘子自然受潮时的危险性是可行的，根据获得的大量资料分析表明：对于绝缘子表面电阻值低于400kΩ时应建议进行维修或更换。
　　通过前面介绍表明，超高压线路绝缘子的绝缘在线监测是完全可行的。该设备的研制开发为电力部门的维护工作提供了可靠的数字依据，从而提高了供电的安全可靠性。四川电力技术