高压绝缘子在线监测系统简析

邓敏¹林力辉²

在线监测泄漏电流局部放电
1引言
　　由于绝缘子长期运行于强电场、高温日照、机械应力、湿度、污秽物（酸，臭氧，灰尘等）环境下，当其表面附盐密度达到一定程度时，其绝缘性能就会降低，给输电线路以及整个配电网带来威胁。据有关部门统计，国内110kV以上线路发生不明原因闪络的比例高达22，影响了电力系统的稳定运行，也造成了较大的经济损失。多年以来，对于带电运行的电力传输线及变电站内绝缘子的绝缘状况一直没有安全有效的在线监测方法。以往绝缘子的绝缘监测方法有以下几种：
(1)离线盐密监测法
　　将待测绝缘子从现场取回后，用蒸馏水(或去离子水)清洗表面，再用电导率仪测污液的电导率和温度，然后换算到标准温度(20℃)下求出其电导率值，再通过电导率和盐密的关系，计算出等值含盐量和等值盐带值。
(2)绝缘电阻测定法
　　通过高电阻将绝缘电阻表接至带电绝缘子上，使表计处于地电位，从测得的绝缘电阻值中减去高电阻阻值即为被测绝缘子的绝缘电阻，此方法对于检测“零值”或“低值”绝缘子有相当的准确性。但对于大量绝缘子检测来说工作量太大，很难进行，另外此方法必须在良好天气且绝缘子表面无凝露的条件下进行，否则容易把良好绝缘子误判为劣质绝缘子。
(3)分布电压测定法
　　用测定电压分布的方法检测劣质绝缘子须与良好绝缘子串的标准分布电压值作比较,也应在良好的大气环境下进行，否则潮湿的绝缘子串电压分布会发生变化，特别是当绝缘子表面污秽且又潮湿的情况下，绝缘子串上的电压分布将不按电容分布，而按电阻分布。在产生干带以前，污染与潮湿度愈均匀，绝缘子串上的电压分布也愈均匀。
(4)交流耐压法
　　交流耐压试验可以检验上述几种方法的有效性和鉴别劣质绝缘子，该方法需要一套高压试验电源，且需要将试品从现场卸下来测量，工作量太大。
(5)超声波检测法
　　该方法可以测量运行中绝缘子串的电压分布，由于该装置的抗干扰的能力较强，且输入电容量较小（实测为l～2pF），因此可以在500kV输电线路上进行测量，且能保证测量的精度，但该方法仍需登塔、将探头和瓷绝缘子接触，500kV绝缘操作杆较长，对耐张串的绝缘子检测很不方便。
　　综上所述，以往离线监测方法对绝缘子的性能评估是有效的，但工作量非常大，测量精度不够高，且不能实时反映绝缘子的实际运行情况，达不到安全监测、科学安排生产、减少线路维护费用的目的。
2LCM高压绝缘子在线监测系统原理分析
　　本文介绍一种绝缘子在线监测系统，可以对绝缘子运行状况进行实时监测，并判定不名原因闪络，同时还能监测运行中绝缘子的零值现象。对于高压线路绝缘子的安全标准问题，国内专家大都用盐密作为安全性能指标，国外专家则用高压绝缘子表面泄漏电流和局部放电脉冲来衡量绝缘子的安全性能，本系统即基于这一原理开发的，其原理图见图1。
　
　　本系统对运行中绝缘子的泄漏电流采样从第二片绝缘子截取（如用户使用的是合成绝缘子，可加装一片瓷绝缘子来截取泄漏电流），泄漏电流经过具有优良抗干扰性能的专用铠包电缆联接到系统的主保护单元，再经过保护和传感单元进行A／D转换，再到微处理器进行分析和运算。
2.1系统分析
(1)数据采样：
　　本系统的数据采样分为电气量和非电气量，电气量包括绝缘子在线运行时的泄漏电流和绝缘子表面局部放电脉冲，非电气量包括绝缘子串所处环境的温度、湿度和雨量。
　　1)电气量采样：采用阶段性不间断方式采集绝缘子表面泄漏电流和局部放电脉冲(见图2)。局部放电脉冲装置通过一个特定同步的时钟装置将不同时间内叠加在泄漏电流上的局部放电脉冲经过门槛设定值记录下来，其原理框图见图3。
　


　　2)非电气量的测量：绝缘子表面的泄漏电流和局部放电脉冲受绝缘子所处环境因素影响较大，系统在分析数据时将环境温度、湿度和雨量综合考虑，计算盐密。
(2)数据传输
　　采用自动应答的MODUBS以配合国内的GSM数据传输系统。
(3)系统软件
　　该系统的分析软件能进行自动和手动的远程数据下载，同时也可进行远程的参数设定，如数据的采样时间、采样频率等，同时可进行报警设置，当绝缘子表面的平均泄漏电流大于某值时可简单地通过系统软件设定报警。
2.2系统特点
(1)适用于所有的高压线路绝缘子；
(2)免维护，设计寿命为10年以上；
(3)能直观反映绝缘子的运行状况；　　
(4)能结合绝缘子的电气量和非电气量值，智能地对绝缘子的劣化趋势提前预警；
　　(5)具有完善的远程监测控制功能。
2.3实际应用举例
　　澳大利亚布里斯本市330kV输电线路的SWANBANK塔安装了该系统，其一周内的温度、湿度、降雨量、绝缘子表面泄漏电流综合曲线见图4、图5。从图中可看出在2000年9月1日～8日一周时间内被监测的四串高压绝缘子表面泄漏电流随着环境参数变化而变化。绝缘子表面的泄漏电流最大幅值出现在凌晨，因为此时环境温度较低，湿度较大，故绝缘子闪络事故多发生在这一时间段。
　
　　从图5可以看出，2000年10月8日至10日，两种绝缘子的泄漏电流及受污秽程度都不大；12日绝缘子受污秽程度就加深了，曲线峰值比前几天都高；到了14日，污秽程度就更深了，已经超过了报警点，需要清洗，这时发送回去的数据信号会通过软件向人们提供报警，引起注意。15日清洗过后，绝缘子上的污秽物明显减少。通过该软件我们可以清楚地看到各种绝缘子在不同日期的污秽程度，很直观地了解绝缘子的运行状况，如泄漏电流是否报警等。

3结束语
　　绝缘子的安全可靠是电力系统安全运行的基本条件，本文介绍的高压绝缘子在线监测系统是根据众多安全运行维护人员的要求开发的，有较强的实用性，用更为直观的泄漏电流和局部放电脉冲参数取代了离线的盐密做为监测参量，能及时反应在线运行绝缘子的运行状况。


参考文献


［1］商国才．电力系统自动化［M］．天津大学出版社，1998．
［2］杨奇逊．变电站综合自动化技术发展趋式［J］．电力系统自动化，1998,(10)．
［3］陈衍．电力系统稳态分析［M］．北京：水利电力出版社，1984，3．