笔记-绝缘子.doc

污秽绝缘子在线监测技术的研究.nh J:绝缘监测绝缘子是什么是将电位不同的导电体在机械上相互连接的重要部件。应具备较好的电气绝缘性能和较好的机械性能，还应具备耐受自然环境和污染等的侵袭以保证安全供电的条件。绝缘子分类绝缘子由绝缘体和金属附件构成。绝缘子按用途一般可分为线路绝缘子、变电站支持绝缘子和套管三类。一绝缘子的材料分，目前有瓷、玻璃和有机复合绝缘子。绝缘子故障类型1）户外高压套管和绝缘子的污闪事故2）“零值”所引起的高压导线落地事故绝缘子污闪预防措施：1.加大爬电距离：包括增加绝缘子片数和采用爬距较大的防污型绝缘子。爬电距离是指沿绝缘表面测得的两个导电部件之间或导电部件与设备界面之间的最短距离。爬电比距是指外绝缘爬电距离与系统最高工作电压之比。该措施的局限性在于每个地区的污秽等级很难准确地确定，而且串长也是受限制的（保证风偏时的空气间距），不能无限增加。2.涂防尘涂料（二甲基硅油或地蜡）：这种方法可以使污秽层不易形成连续的导电液薄膜，增加了绝缘子的表面电阻，使泄漏电流下降，从而抑制了污闪的发展，提高了污闪电压。目前只要是在污闪季节到来前涂一次。局限性在于涂料老化后遇到大雨会自动脱落，需要经常涂刷，耗费大量的人力物力。3.采用半导体釉绝缘子：半导体釉绝缘子的釉层有一定的电导性，因而一直有一个比普通绝缘子表面泄漏电流大的表面电导电流流过，使绝缘子表面温度略高于周围环境温度，具有烘干作用，使瓷表面不易形成导电液薄膜；此外釉层还能缓解干区电场集中的现象，使干区不易出现局部电弧，电压沿整个绝缘子串的分布于会变得比较均匀一些。局限性在于半导体釉老化后会失效，在天气比较寒冷的地区烘干效果不明显，预防污闪作用不大。4.定期清扫：在现场用人工擦洗、带点水冲洗、带点风吹，也可以更换下来清洗。过于浪费人力物力，而且清扫时间未必最佳。绝缘子在线监测方法：非电量测量法激光多普勒震动法利用激光使绝缘子引起微小的振动，根据振动频率值的变化检测绝缘子是否完好，利用同种原理的还有超声波检测法。但是他们体积庞大，使用及维护复杂，故适用范围很小。红外热像仪法是利用绝缘表面的热效应原理进行在线检测。对于涂有半导体釉的绝缘子相当有效。但是普通的绝缘子表面温度与受损的表面温度仅仅相差1左右，测量较难。此外，价钱太贵，故国内用的较少。电量测量法1.电压分布检测法电压分布检测法是一种传统的绝缘在线检测方法。基于泡克尔斯效应的光纤电压传感器能在基本上不改变绝缘子串电场强度分布的情况下，准确测定各绝缘子的电压分布情况，克服了短路叉法、火花间隙法测量准确度低，读数分散性大的缺点，同时也消除了静电电压表法测量时会改变绝缘子串电压分布的不足。在信号处理方面，目前普遍采用将测量结果经光电转换后通过绝缘杆内的光纤传输到低压端，再转换成电信号读数或直接将测量结果转换成语言信号报出的方法。至于劣值绝缘子的判定，目前众多的理论研究及实验均已证明：正常绝缘子串的电压分布呈不完全马鞍型，即在每串绝缘子中靠近导线侧的绝缘子承受电压最高，约为靠近接地端绝缘子承受电压的1.7倍3.0倍，而以中间部分承受电压最低；但两相绝缘子之间承受电压之比则大致在1.11.3之间。因此，用相邻比较法即能较好地判断出劣值绝缘子。国内目前一般以相邻绝缘子电压比低于50%作为劣值绝缘子判断的标准，或用该绝缘子串上次所测电压分布相比较的方法判别劣值绝缘子。电压分布检测法的特点在于直观、能准确地判断绝缘子性能的变化。利用信号光电转换的测量方法消除了以前测量方法的准确度不高、读数困难等缺点。但是，电压分布法操作起来仍然十分不便。虽然已研制出自爬式绝缘子检测仪，想会减轻了现场操作人员的劳动强度，但每次测量必须登杆才能完成，操作人员的劳动强度依然较大、工作安全性较差的缺点仍然令这种方法难以得到广泛应用。2.绝缘电阻法（泄漏电流法）绝缘子在线检测中，绝缘电阻的测量是通过泄漏电流的测量得以实现的。高压输电线路绝缘子一般都采用结构简单、机械强度高、老化率低的盘形悬式绝缘子片，接成串后，可在任意电压等级的输电线上使用。在天气干燥的情况下，泄漏电流为毫安级，当绝缘子串中有零值或低值绝缘子时，其对地泄漏电流的幅值将发生较大的变化。该变化值依绝缘子劣化的程度及个数而异，通过检测灵敏度及准确度较高的电流传感器可以采集到泄漏电流的变化。目前已研制出多种适用于泄漏电流测量的使用的电流传感器，它们在泄漏电流的测量准确度方面毫无问题，但绝缘电阻法存在的问题并非完全在于嗲刘的准确测量，它还取决于以下几个因素：输电线路的电压变化直接影响到泄漏电流的大小，且电压的变化英气的电流改变值在理论上足以与一至二个绝缘子劣化使得电流改变值相当。绝缘子的泄漏电流与其表面的污秽程度有密切相关。杆塔结构、绝缘子老化程度、绝缘子形状及天气状况如温度、湿度甚至风速风向都会对绝缘子泄漏电流的大小产生影响，因而泄漏电流值在正常情况下亦是一个随时间变化的量，存在一个如何正确判定绝缘子串是否存在劣值绝缘子，即如何确立判断标准的问题。3.脉冲电流法所谓脉冲电流法就是通过测量绝缘子电晕脉冲电流的方法来判断绝缘子的绝缘装框。其原理是：存在劣值绝缘子的绝缘子串中，由于劣化绝缘子的绝缘电阻很低，它在绝缘子串中承担的电压也较小，于是其他正常绝缘子在绝缘子串中的承受电压必然明显大于正常情况下的承受电压，因而回路阻抗变小、绝缘子电晕现象加剧，电晕脉冲电流必将变大。根据线路上存在劣值绝缘子是电晕脉冲电流必将变大。根据线路上存在劣值绝缘子是电晕脉冲个数的增多、幅值增大的想象，利用宽频带电晕脉冲电流传感器套入杆塔接地引线取出电晕脉冲电流信号，通过一定的信号处理手段，从而达到在低压段检测出不良绝缘子的目的。该方法存在的主要问题在于传感器的选择、信号的提取及辨识、现场干扰的排除等。由于电晕脉冲电流在绝缘子正常是也可能产生，且随着输电线路电压的波动气质也在变化，故如何消除这些因素的影响、建立绝缘子劣化判断标准也是该法能否成功的关键。绝缘子污秽的积聚过程大气环境中充满了各种气态、液态污染物和固体微粒。固体微粒中直径较大者，在重力作用下垂直降落；直径较小者呈悬浮状态，也在绝缘子周围运动着。微粒在绝缘子表面上的沉积是一个风力、重力、电场力综合作用的结果。重力支队直径较大的微粒起作用，且主要影响污染源附近绝缘子的上表面。电场力的作用表现在电场力使微粒在交流电场中做振荡运动，是微粒朝着电力线密集的一端积聚。在污秽积聚的影响因素中，风力和绝缘子外形的影响是主要的。绝缘子表面沉积的污秽，来源于该地大气环境的污染，其积聚速度还与绝缘子本身结构、表面光洁度有着密切的关系。长期的运行经验表明，城市工业区及大气污染严重的地区，一般绝缘子表面的积污也比较多。工业规模愈大，对周围影响的范围也愈大。原电力部电力科学院等单位研究表明，对大气扩散和传送能力强的大城市，工业污染扩散对电力系统污染的影响范围可达2030km及以上；中等工业城市的影响范围可达120km；对四川盆地、长江三峡、汉中盆地等大气净化能力弱地区，城市工业污染影响范围多在10km之内。绝缘子污秽放电的机理在线运行的绝缘子，由于大气影响，表面沉积了一层污秽物。天气干燥的情况下，这些表面带有污秽物的绝缘子保持着较高的绝缘水平，然而，当遇到雾、露、毛毛雨以及融冰、融雪等潮湿天气时，绝缘子表面污秽物吸收水分，使污秽层中的电解质溶解、电离，导致污层电导增加。此时，绝缘子的表面泄漏电流就会增加。由于绝缘子的形状结构尺寸的影响以及绝缘子表面污秽层分布不均和潮湿程度不同等因素，是绝缘子表面各部委的电流密度不同。泄漏电流的热效应使绝缘子表面电导层温度升高，其结果是在电流密度比较大的部位形成了干燥带。例如悬式绝缘子的钢脚附近，棒式支柱绝缘子的裙和芯棒交接处，往往电流密度较大。干燥带的形成促使绝缘子表面电压分布更加不均匀，干燥带承担较高的电压。当干燥带承受的电场强度足够大时，将产生辉光放电。随着泄漏电流的增大，辉光放电有可能转变为局部电弧。这时，污秽绝缘子的表面放电模型，相当于表面局部电弧串联着一段污秽层电阻。局部电弧的热效应，回事干燥带扩大，局部电弧沿着干燥带旋转，不断适应自己的长度。此时局部电弧有可能熄灭，也有可能发展。当当干燥带长度扩大到电弧无法维持时，电弧就会熄灭；但如果绝缘子表面电导率继续增大，污秽电阻不断减小时，绝缘子表面的泄漏电流将继续增大，局部电弧就不断向对极发展。当局部电弧不断发生和发展，达到和超过临界状态时，电弧贯穿两极，完成闪络。简单分为四个阶段：绝缘子表面的污染过程； 绝缘子表面的污层湿润过程； 干燥带和局部电弧形成过程； 局部电弧发展贯穿两级的过程。影响绝缘子污闪电压的因素交流电压下污秽绝缘子的放电特性，是指工频电压作用下污秽绝缘子的闪络电压或耐受电压与污秽程度之间的关系。在我国，通常是以悬式绝缘子或支柱性绝缘子的污闪电压或耐受电压与等值附盐密度间的关系曲线来表示。也常常把整串绝缘子污闪电压折算成单片绝缘子的污闪电压，或整串绝缘子折合成单位爬电距离的污闪电压与盐密度的关系来表示。等值盐密度法是把绝缘子表面的导电污秽密度转化为相对于每平方厘米多少毫克氯化钠的一种表示方法。绝缘子污闪电压的影响因素主要是绝缘子表面污秽、绝缘爬距和气压，空气湿度及温度等。（1）测量受污绝缘子的放电特性一般有两种方式，一种是人工污染绝缘子放电特性的测量，另一种是自然污染绝缘子放电特性的测量。人工污染绝缘子是在实验室中把洁净绝缘子屠夫一层人工污秽，模拟运行自然条件下的污秽绝缘子。常用的方法是用等值的NaCL模拟自然污层中可溶于睡的导电物质，用硅藻土等模拟自然污层中不溶于睡的非导电物质，然后均匀涂抹于绝缘子表面，晾干后在人工盐雾室中进行试验，求取绝缘子在各污秽度夏的污闪电压。自然污染绝缘子放电特性是指暴露在自然环境中的绝缘子，绝缘子串各片之间，每片的各个部位污秽的分布不均匀，且自然污秽物中组份不同，因而自然污染绝缘子的污闪电压分散性较大。实验证明：这两种的放电电压均随污秽程度的增加而成幂函数下降。表达式如下：式中 Uf()污闪（或耐受）电压，kV Sd 盐密值，mg/cm2 K、P常数（2）在污秽度相同的情况下，绝缘子的污闪电压还与绝缘子的爬电距离有关。经过有关数据表明各种类型的绝缘子，在污秽度相