輸電線路絕緣子在線檢測與診斷課件

1、第一章 輸電線路絕緣子在線檢測與診斷第1頁，共14頁。1.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所發(fā)出的火花及放電聲來檢別，當(dāng)周圍壞境噪聲高時準(zhǔn)確度低?；鸹ㄩg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（3050pF）與絕緣子本身的電容（3560 pF）相近，并聯(lián)時將影

2、響該片絕緣子原來的電壓分布值，而且表頭小，絕緣桿長時更難以看清讀數(shù)?，F(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)。第2頁，共14頁。 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。 1.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，不但勞動強(qiáng)度大，而且容易出錯。自爬式不良絕緣子檢測器主要由自爬驅(qū)動機(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，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。它在測量時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

3、大小判斷絕緣子是否良好。如用于測量耐張串，可靠內(nèi)藏的小型電動機(jī)驅(qū)動，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。 第3頁，共14頁。圖1. 自爬式不良絕緣子檢測系統(tǒng)原理圖第4頁，共14頁。 2.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

4、統(tǒng)由四部分組成：電暈脈沖信號檢測回路、周期信號發(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)。第5頁，共14頁。圖2. 電暈脈沖式檢測儀原理圖 測量時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?。┳鳛榕袆e依據(jù)。當(dāng)同一桿塔的三相絕緣子串無不良絕緣子時，各相電暈脈沖處于平衡狀態(tài)，此時比值接近于1；當(dāng)有不良絕緣子時，則各相電暈脈沖處于不平衡狀態(tài)，該比值將大于1?？梢韵纫澡F塔為單元粗測，若判定該鐵塔有不良絕緣子時，再逐個絕緣子細(xì)測。第6頁，共14頁。 3. 電子光學(xué)探測器 由于架空輸電線路絕緣子串中每片

5、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，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。第7頁，共14頁。圖3. 懸式絕緣子串用的電子光學(xué)探測器工作原理圖G被測絕緣子；J照相膠卷；H物鏡光圈；O1、O

6、2輸入、輸出物鏡；R可調(diào)電阻；第8頁，共14頁。 4.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別；而對于玻璃絕緣子或普通釉的瓷絕緣子，正常時溫升就很小，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

7、時，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。第9頁，共14頁。 5.激光掁動檢測法 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儀的方法來測量絕緣子表面的微小掁動。日本研制出一種用超聲源引起絕緣子的掁動，然后再用激光來測量的方法。 因?yàn)閺膾迍拥念l譜來看，已開裂的絕緣子的中心頻率與正常時不同。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，然后將激光對準(zhǔn)此被測絕緣子，根據(jù)反射回來的信號的頻譜分析，即可判

8、定該絕緣子是否已開裂。圖4為反射回的信號的頻譜分析，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。圖4. 已開裂和良好絕緣子的頻譜圖第10頁，共14頁。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

9、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，可判為劣質(zhì)。其中，不同電壓等級、不同片數(shù)絕緣子串的分布電壓標(biāo)準(zhǔn)值都存儲在專家?guī)熘?。?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。第11頁，共14頁。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，測量的波形中會出現(xiàn)放電脈沖，但同時也伴有大量噪聲。有時噪聲可能會淹沒放電脈沖。通過小波消去噪聲

10、后，給出干凈的脈沖電流波形，然后再進(jìn)行判斷。四、絕緣子模糊診斷模型 在以往的在線監(jiān)測系統(tǒng)中,一般都采用恒值報警模型。所謂恒值報警,是指系統(tǒng)設(shè)定一個泄漏電流限值，若現(xiàn)場測得的泄漏電流值超過該限值，系統(tǒng)發(fā)出污穢報警。可在實(shí)際中,泄漏電流的大小除了與污穢程度有關(guān)外,同時還受到其它因素的影響。為了防止漏報,恒值報警中只能將監(jiān)測系統(tǒng)報警門限電流值定義得較低,采用較低的報警門限值導(dǎo)致了系統(tǒng)頻繁誤報警,降低了系統(tǒng)的可靠性。第12頁，共14頁。 由上面分析可知,恒值報警無法提高報警的可靠性,究其原因是恒值報警采用了線性報警模型,而實(shí)際的量并非線性關(guān)系,因此要想可靠報警,必須研究電參數(shù)(電暈脈沖電流和泄漏電流)

11、、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度與污穢度之間的非線性關(guān)系,進(jìn)行報警。如果我們能找到一種恰當(dāng)?shù)姆绞?來描述污穢程度與電參數(shù)之間的非線性關(guān)系,并通過這種關(guān)系實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報警輸出,即提出一種非線性的報警模型,那么系統(tǒng)報警的可靠性將得到有效地改善。 利用由現(xiàn)有專家經(jīng)驗(yàn)以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的推理規(guī)則建立的規(guī)則庫,來描述非線性關(guān)系。模糊邏輯方法具有多因素綜合分析的特點(diǎn),因而適合于對受多種因素影響的具有不確定性結(jié)論的事物或現(xiàn)象做出總的評價。反映高電壓下運(yùn)行的絕緣子污穢狀況的參數(shù)如泄漏電流、電暈電流脈沖量等都是帶有極大模糊特征的量,運(yùn)用模糊邏輯方法對其進(jìn)行分析是一種非常有效的手段。第13頁，共14頁。A 模糊推理環(huán)節(jié): 只考慮電參數(shù)對絕緣子污穢程度的反映,即由電參數(shù)推理出處于不同污穢程度的隸屬度,暫不考慮環(huán)境因素的影響;B 模糊評判環(huán)節(jié): 根據(jù)測得的絕緣子電參數(shù)推理得到目前絕緣子處于不同污穢程度的隸屬度;C