梁華貴，孫曉宇，孫建明，耿 祥，焦媛媛

合肥供電公司輸電運檢工區(qū)，安徽合肥，230088

1 概 述

1.1 復合絕緣子運維情況

復合絕緣子具有體積小、重量輕、機械強度高、耐污性好等特點，因此被廣泛應用于各電壓等級輸電線路上。至2012年，合肥供電公司所轄輸電線路正在運行的復合絕緣子約16 000串，占整個輸電線路絕緣子串約40%，且仍在不斷增加。而目前運行的復合絕緣子大部分都超過5年，部分超過10年。隨著復合絕緣子在輸電線路上的廣泛使用和掛網(wǎng)運行時間的增加，絕緣子老化問題越來越突出，表面憎水性下降、外覆層破裂、芯棒斷裂、內(nèi)絕緣貫穿性導通等問題，逐漸引起運維單位的重視。

1.2 復合絕緣子檢測方法

復合絕緣子主要有以下幾種檢測方法[1-2]。

1.2.1 觀察法

觀察法就是用高倍望遠鏡就近直接觀測絕緣子。這種方法主要用來檢測絕緣子表面缺陷，所觀察到的常見的缺陷包括絕緣傘裙受到侵蝕、變得粗燥，外覆層有侵蝕的溝槽和痕跡，絕緣傘裙電性擊穿，芯棒的外覆層電性擊穿，傘裙或外覆層開裂，外覆層破碎，芯棒外露，外覆層或金屬接頭發(fā)生閃烙等。觀察法實現(xiàn)方便，但檢測結果不可靠，難以發(fā)現(xiàn)絕緣子內(nèi)部缺陷。

1.2.2 紫外成像法

紫外成像法是利用紫外線成像儀檢測絕緣子表面的局部放電。微小、穩(wěn)定的表面局部放電會導致復合絕緣子傘裙和護套形成碳化通道或電蝕損，當絕緣子表面形成碳化通道時，其使用壽命會大大降低，甚至在短期內(nèi)被擊穿。該方法的不足之處是要求在夜間、正溫度環(huán)境下操作，且檢測時正在發(fā)生局部放電，但局部放電的發(fā)生需要特定的外部環(huán)境[1]。

1.2.3 紅外測溫法

紅外成像法可以檢測局部放電、泄漏電流流過絕緣介質(zhì)時的介電損耗或電阻損耗等引起的絕緣子局部溫度升高，能較為直觀地發(fā)現(xiàn)早期缺陷跡象。合肥供電公司對大量掛網(wǎng)運行的復合絕緣子進行了紅外普測，結果發(fā)現(xiàn):凡有明顯局部過熱點的絕緣子，其過熱點至絕緣子高壓端硅膠表面均顯著發(fā)黑、粉化、變脆、憎水性基本喪失，有的有許多細小裂紋甚至出現(xiàn)嚴重破損。普測結果表明，紅外測溫能較好地檢測出合成絕緣子存在的芯棒與護套粘接及芯棒本身材質(zhì)不良、護套老化等缺陷。缺點是紅外設備造價高，陽光、大風、潮氣、環(huán)境溫度及一些能引起絕緣子表面溫度急劇變化的因素對檢測結果影響較大。

1.2.4 超聲波檢測法

超聲波檢測法主要用于檢測絕緣子芯棒裂紋，操作簡單，抗干擾能力強。但其存在耦合、衰減等問題，而且實際測量時，高壓端金具發(fā)生電暈，產(chǎn)生的噪音會淹沒絕緣子所發(fā)出的聲波，不適合現(xiàn)場檢測。

1.2.5 電場法

電場法通過測量復合絕緣子串的軸向電場分布，可找出絕緣子的內(nèi)絕緣導通性缺陷。利用電場來檢測絕緣子，能直接反應絕緣子的絕緣狀況，對天氣等外界環(huán)境要求甚低，受干擾的影響較小，所用儀器較為簡單。

通過對比研究，電場法以其可靠性高、儀器簡單、使用環(huán)境要求低等特點，更為符合線路運維工作的實際情況，可做為高壓輸電線路開展復合絕緣子帶電檢測的常規(guī)技術手段。

2 基于電場法原理的復合絕緣子內(nèi)部缺陷帶電檢測裝置

2.1 檢測原理

根據(jù)理論計算和實際測量，高壓輸電線路上的復合絕緣子可以視為夾在兩金屬電極之間的連續(xù)絕緣材料。正常情況下，電場強度沿絕緣子縱向的分布曲線是光滑的，呈現(xiàn)兩端強中間弱的“U”形分布。當復合絕緣子存在導通性缺陷時，缺陷處的電位變?yōu)橐怀?shù)。由于復合絕緣子電場強度是電位沿長度的變化率，因此，缺陷處的縱向電場強度將突然降低，電場分布曲線在相應的位置上有畸變。因此，通過測量復合絕緣子的縱向電場分布，即可找出復合絕緣子的內(nèi)絕緣導通性缺陷的位置和大小(圖1)[2]。

圖1 帶電檢測系統(tǒng)原理圖

2.2 帶電檢測裝置結構

基于電場法原理的復合絕緣子內(nèi)部缺陷帶電檢測系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：電場測量探頭、連接柄、探頭托架、分析軟件。

(1)電場測量探頭：縱向電場被測量電容所感應并轉(zhuǎn)換成電容器兩極間的電壓信號，此信號經(jīng)放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，再用單片機對此信號進行處理和保存，并通過通訊接口傳送給計算機。

(2)探頭托架：選用ABS材料，利用模具制作托架，托架形狀設計為半圓筒形，橫截面為梯形，兩端帶喇叭口，可以適應現(xiàn)有直徑為280～380 mm的各種復合絕緣子。

(3)連接柄：用于連接托架和操作桿，采用三維連接方式，可以使探頭在三維方向上旋轉(zhuǎn)，以滿足各種檢測角度的需要。

(4)分析軟件：基于Windows平臺編制的分析軟件，具備數(shù)據(jù)傳輸、圖形顯示、數(shù)據(jù)顯示和自動判斷等功能。

2.3 檢測方法

(1)將電場測量探頭沿絕緣子軸線緊貼絕緣子表面勻速、平穩(wěn)滑動到導線側(cè)端部。每劃過一個傘裙，探頭進行一次電場測量并記錄數(shù)據(jù)。

(2)將電場檢測探頭中的數(shù)據(jù)傳入掌上電腦或計算機，根據(jù)電場分布曲線的形狀來判斷絕緣子是否有缺陷。

2.4 缺陷判別方法

(1)良好的絕緣子周圍電場沿絕緣子軸向顯光滑的“U”形分布，距接地側(cè)約1/4處場強最小，向接地側(cè)稍有增大，而向?qū)Ь€側(cè)快速增大。

(2)中部有缺陷的絕緣子電場分布在缺陷部位會突然波動，波動處極小值對應絕緣子缺陷的位置。

(3)導線側(cè)有缺陷絕緣子的電場分布在缺陷部位突然下降，曲線極大值對應缺陷的端部。

2.5 裝置的應用情況

2012年4月28日，合肥供電公司輸電運檢工區(qū)帶電檢修人員使用基于電場法原理的復合絕緣子內(nèi)部缺陷帶電檢測裝置在工區(qū)所轄220 kV合橋4844線上進行了現(xiàn)場帶電檢測。

從檢測的情況來看,該帶電檢測系統(tǒng)能比較直觀地反映出運行中復合絕緣子串的電場分布情況。根據(jù)理論分析，復合絕緣子軸線電場強度在線路測最大，并沿軸線逐步減小，在中部靠近桿塔處達到最小，而后又逐漸增大，當某處有缺陷時，曲線上對應位置會出現(xiàn)波形畸變。實測復合絕緣子的電場分布曲線與良好復合絕緣子的曲線形狀一致，即說明該絕緣子運行狀況良好，無缺陷。

3 基于電場法原理的復合絕緣子帶電檢測裝置應用實效分析

3.1 社會效益

隨著國民經(jīng)濟飛速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，高壓輸電線路的運行與維護任務不斷增加，對電網(wǎng)運行可靠性和安全性的要求也不斷提高。基于電場法原理的復合絕緣子內(nèi)部缺陷帶電檢測系統(tǒng)為輸電線路運維部門開展復合絕緣子帶電檢測工作提供了一個高效的解決方案，既極大地方便線路運檢人員工作，同時也為科學決策線路復合絕緣子的檢修更換提供依據(jù)，進而起到預防復合絕緣子事故、減少線路故障和停電的次數(shù)等作用，提高電網(wǎng)運行的可靠性。

3.2 經(jīng)濟效益

一般來說，復合絕緣子事故所引起的損失與停電的線路容量、停電時間以及停電的區(qū)域和供電的用戶有關。按粗略估計，若使用復合絕緣子帶電檢測設備對復合絕緣子進行檢測，每年避免2～3次停電的話，則可減少直接經(jīng)濟損失和間接經(jīng)濟損失達數(shù)千萬元，對于保護電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行起到重要作用。

參考文獻：

[1]趙華忠，徐瑩，胡毅，等.500 kV直流電路不良絕緣子帶電檢測技術研究[J].電力設備，2007，8(3)：32-34

[2]程養(yǎng)春，李成榕，沈小軍，等.幾種合成絕緣子帶電檢測方法的比較[J].高電壓技術，2004，30(6)：35-37