輸電線路絕緣子在線檢測與診斷_第1頁
輸電線路絕緣子在線檢測與診斷_第2頁
輸電線路絕緣子在線檢測與診斷_第3頁
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文檔簡介

輸電線路絕緣子在線檢測與診斷第一頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三1.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(duì)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(35~60pF)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)。第二頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三

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(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(duì)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。

第三頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三圖1.自爬式不良絕緣子檢測系統(tǒng)原理圖第四頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三2.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(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(duì)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)。第五頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三圖2.電暈脈沖式檢測儀原理圖測量時(shí)對(duì)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??梢韵纫澡F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。第六頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三3.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。第七頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三圖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、O2—輸入、輸出物鏡;R—可調(diào)電阻;第八頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三4.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(duì)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(duì)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。第九頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三5.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(duì)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(duì)準(zhǔn)被測絕緣子激起微小掁動(dòng),然后將激光對(duì)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(duì)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十頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三二、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?。?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(cè)、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(duì)比、統(tǒng)計(jì)之用。第十一頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三三、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。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(bào)警模型。所謂恒值報(bào)警,是指系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)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(bào)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(shí)還受到其它因素的影響。為了防止漏報(bào),恒值報(bào)警中只能將監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警門限電流值定義得較低,采用較低的報(bào)警門限值導(dǎo)致了系統(tǒng)頻繁誤報(bào)警,降低了系統(tǒng)的可靠性。第十二頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三由上面分析可知,恒值報(bào)警無法提高報(bào)警的可靠性,究其原因是恒值報(bào)警采用了線性報(bào)警模型,而實(shí)際的量并非線性關(guān)系,因此要想可靠報(bào)警,必須研究電參數(shù)(電暈脈沖電流和泄漏電流)、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(bào)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(bào)警輸出,即提出一種非線性的報(bào)警模型,那么系統(tǒng)報(bào)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(duì)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(píng)價(jià)。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(duì)其進(jìn)行分析是一種非常有效的手段。第十三頁,共十四頁,編輯于2023年,星期三A模糊推理環(huán)節(jié):只考慮電參數(shù)對(duì)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(píng)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模糊校正環(huán)節(jié):在某些情況下

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