摘 要：絕緣子類(lèi)型不同，其故障表現(xiàn)形式也存在差異，絕緣子常見(jiàn)故障包括內(nèi)部裂隙、表面破損、絕緣阻抗下降、污閃等，當(dāng)絕緣子串中存在不良絕緣子時(shí)，玻璃材質(zhì)的絕緣子或普通釉絕緣子溫度受其影響較小，而不良半導(dǎo)體釉絕緣子溫度會(huì)發(fā)生較大幅度的變化。在日常維護(hù)管理中，高壓絕緣子的檢測(cè)方法選擇較多，而且絕緣子分布廣、安裝點(diǎn)比較特殊，故絕緣子檢測(cè)難度相對(duì)較大。然而在實(shí)際工作中，加強(qiáng)絕緣子的在

1 絕緣在線檢測(cè)的好處分析

絕緣狀態(tài)維修通常以電氣絕緣的在線監(jiān)測(cè)及診斷為基礎(chǔ)，實(shí)際工作中要利用各種在線監(jiān)測(cè)方法對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)絕緣狀態(tài)做出準(zhǔn)確診斷，再根據(jù)設(shè)備絕緣的工作特點(diǎn)、變化趨勢(shì)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，工對(duì)檢修計(jì)劃做出調(diào)整。具體而言，絕緣在線檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，實(shí)時(shí)性。即使電氣設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，也可以通過(guò)在線檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)絕緣問(wèn)題，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。其次，提高工作效率。在線檢測(cè)可完全取代傳統(tǒng)停電預(yù)防性試驗(yàn)，不僅降低了試驗(yàn)成本，而且減少了電氣設(shè)備的停電時(shí)間，大大提高了工作效果。最后，針對(duì)老舊設(shè)備檢測(cè)效果好。一些老舊設(shè)備通常存在已知缺陷，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè)，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)排除，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，合理延長(zhǎng)老舊設(shè)備的使用壽命。事實(shí)上電氣設(shè)備的壽命決定了它的運(yùn)行年數(shù)，而應(yīng)由其絕緣實(shí)際狀況決定其能否繼續(xù)使用，因而提出了“絕緣年齡”的概念。若絕緣壽命已盡，設(shè)備即退出運(yùn)行?？梢灶A(yù)料，狀態(tài)維修的目標(biāo)和發(fā)展趨勢(shì)就是對(duì)設(shè)備絕緣。

高壓絕緣子在線檢測(cè)方法包括非接觸式與接觸式檢測(cè)法兩種，其中非接觸式檢測(cè)法顧名思義就是不接觸絕緣子對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，因此其主要方法包括超聲波檢測(cè)法、激光多普勒振動(dòng)法、紅外測(cè)溫法、聲波檢測(cè)法、無(wú)線電波檢測(cè)法、電暈攝像機(jī)檢測(cè)法等等。當(dāng)然，不同的檢測(cè)方法其原理不同，檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)也各不相同。（1）超聲波檢測(cè)法檢測(cè)時(shí)，如果絕緣子存在裂隙，在超聲波進(jìn)入或穿過(guò)絕緣子時(shí)，裂隙處的超聲波會(huì)出現(xiàn)反射、折射及模式變換，超聲波發(fā)射及接收裝置即可準(zhǔn)確的檢測(cè)出開(kāi)裂的絕緣子、劣質(zhì)的絕緣子，當(dāng)然超聲波檢測(cè)法也存在一定不足，比如針對(duì)未開(kāi)裂絕緣子不起作用，且超聲波本身存在耦合、衰減的特點(diǎn)，需要現(xiàn)場(chǎng)逐一檢測(cè)。（2）激光多普勒振動(dòng)法主要利用開(kāi)裂絕緣子振動(dòng)中心頻率與正常絕緣子不同的特點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，與超聲波檢測(cè)法一樣，激光多普勒振動(dòng)法對(duì)未開(kāi)裂絕緣子作用不大，且設(shè)備成本高、體積大，不便于攜帶；且日常維修、操作復(fù)雜，不適用于野外作業(yè)；并且檢測(cè)過(guò)程中要逐個(gè)檢測(cè)，檢測(cè)效率不高。（3）紅外測(cè)溫法的檢測(cè)原理主要是利用絕緣子表面電流引起的熱效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，不過(guò)該檢測(cè)方法在半導(dǎo)體釉絕緣子檢測(cè)中的效果比較明顯，而對(duì)普通釉瓷絕緣子及玻璃絕緣子沒(méi)有明顯的檢測(cè)效果；而且紅外測(cè)溫檢測(cè)儀器設(shè)備成本高，并且受環(huán)境因素影響明顯，同樣需要逐個(gè)檢測(cè)，檢測(cè)效率低。（4）聲波檢測(cè)法主要是根據(jù)聲波信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)絕緣子質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，利用聲波接收裝置接收不良絕緣子放電發(fā)出的聲波，最終做出判斷；相比超聲波檢測(cè)法、激光多普勒振動(dòng)法及紅外測(cè)溫檢測(cè)法相比，聲波檢測(cè)法最大的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備簡(jiǎn)單、便于操作，不過(guò)環(huán)境背景噪聲對(duì)其影響較大，同樣需要逐個(gè)檢測(cè)，有時(shí)甚至要登桿登塔檢測(cè)，檢測(cè)效率較低。（5）無(wú)線電波檢測(cè)法主要利用電磁波的原理進(jìn)行檢測(cè)，不良絕緣子放電會(huì)發(fā)出電磁波，再根據(jù)接收電磁波天線的方法、強(qiáng)度對(duì)絕緣子的質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。相比其它檢測(cè)方法，電磁波接收設(shè)備簡(jiǎn)單、操作便利，不過(guò)其抗干擾能力差，靈敏度不高，同樣需要逐個(gè)檢測(cè)，工作效率不高。（6）電暈攝像法主要是根據(jù)正常絕緣子上電暈現(xiàn)象增強(qiáng)的原理進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)電暈攝像機(jī)可以清晰的檢測(cè)以電暈放電，且陽(yáng)光的輻射影響小。不過(guò)電暈攝像法無(wú)法觀察到絕緣子的內(nèi)部放電，且設(shè)造成本高，同樣需要逐個(gè)檢測(cè)。

接觸式檢測(cè)法即要接觸絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，主要方法包括電壓分布法、泄漏電流檢測(cè)法及脈沖電流檢測(cè)法等。

2 絕緣子電壓分布在線檢測(cè)技術(shù)

檢測(cè)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(jiǎn)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(lái)檢別，當(dāng)周?chē)鷫木吃肼暩邥r(shí)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(cè)絕緣子進(jìn)行測(cè)量，則可測(cè)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(lái)的電壓分布值，而且表頭小，絕緣桿長(zhǎng)時(shí)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)。

近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外不斷探索檢測(cè)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。

2.1 自爬式不良絕緣子檢測(cè)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(cè)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(cè)器主要由自爬驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和絕緣電阻測(cè)量裝置組成。在對(duì)垂直絕緣子串進(jìn)行測(cè)量時(shí)，先將檢測(cè)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(cè)量時(shí)用電容器將被測(cè)絕緣子的交流電壓分量旁路，并在帶電狀態(tài)下測(cè)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(cè)量耐張串，可靠?jī)?nèi)藏的小型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，依次測(cè)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(cè)器的檢測(cè)系統(tǒng)框圖。

2.2 電暈脈沖式檢測(cè)器

在輸電線路運(yùn)行過(guò)程中絕緣子串是由不同的金屬元件連接在一起的，金屬材料的元件會(huì)產(chǎn)生電暈，并形成電暈脈沖電流，再通過(guò)鐵塔流入地中。由于電暈電流對(duì)應(yīng)的是各相電壓，故其通常在特定的相位范圍內(nèi)產(chǎn)生。分開(kāi)正負(fù)極性的電流后，同極性各相脈沖電流相位范圍的寬度就會(huì)小于各相電壓間的相位差，利用這一原理可以選擇適當(dāng)?shù)南辔?，?duì)其對(duì)應(yīng)的脈沖電流進(jìn)行分別觀測(cè)。利用該原理開(kāi)發(fā)出一種專(zhuān)門(mén)在地面上使用的檢測(cè)器，如圖2所示。檢測(cè)系統(tǒng)由四部分組成：電暈脈沖信號(hào)檢測(cè)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(cè)量控制回路。這種檢測(cè)器具有重量輕、體積小、不用登桿、檢測(cè)效率較高等特點(diǎn)。

測(cè)量過(guò)程中要分別觀察各相電暈脈沖，確定最大值、最小值后，根據(jù)二者的比值作為判斷依據(jù)。假設(shè)同一桿塔，其三相絕緣子串均是質(zhì)量合格者，則各相電暈脈沖不會(huì)受不良絕緣子的影響而保持平衡，此時(shí)電暈脈沖最大值與最小值接近，二者比值約等于1；反之同一桿塔中存在不良絕緣子，則其各相電暈脈沖最大值與最小值不同，其比值大于1處于不平衡狀態(tài)，即可做出判斷。實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，可以先以鐵塔為一個(gè)單元進(jìn)行粗略檢測(cè)，確定鐵塔存在不良絕緣子后，再對(duì)整個(gè)鐵塔所有絕緣子進(jìn)行逐一檢測(cè)。

2.3 電子光學(xué)探測(cè)器

在實(shí)際線路運(yùn)行過(guò)程中，架空輸電線路絕緣子串中每片絕緣子串、電壓均是不均勻分布的，通常絕緣子與導(dǎo)線距離越近，電壓降就越大，如果導(dǎo)線上存在零值絕緣子，就會(huì)重新分布沿絕緣子串的電壓，這種條件下，絕緣子離導(dǎo)線越近，其電壓就越高，甚至?xí)?dǎo)致表面局部放電強(qiáng)度弱強(qiáng)。根據(jù)這一原理，在分析絕緣子串的絕緣性能時(shí)只需分析表面局部放電時(shí)產(chǎn)生光輻射的強(qiáng)度即可。圖3即為光電子學(xué)探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

G-被測(cè)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；VDA-光電三極管；O3-透鏡；CL-濾光器；x-光陰極；L-焦距調(diào)節(jié)；D-電源；P-熒光屏實(shí)際檢測(cè)中，有缺陷的絕緣子串中表面局部放電的光輻射超過(guò)平均光輻射強(qiáng)度。但是，電子光學(xué)探測(cè)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。

2.4 聲脈沖檢測(cè)法

絕緣子上電壓通過(guò)兩個(gè)探頭會(huì)組成一個(gè)回路，對(duì)電容器充電后再經(jīng)放電管及揚(yáng)聲器放電，兩個(gè)探頭之間電壓發(fā)生變化，揚(yáng)聲器發(fā)出聲波的頻率及發(fā)聲間隔也會(huì)發(fā)生變化，因此檢測(cè)過(guò)程中可對(duì)揚(yáng)聲器所發(fā)出的聲脈沖周期、頻率等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，最終確定絕緣子的電壓分布。

2.5 紅外熱像儀檢測(cè)法

不良絕緣子與合格絕緣子的表面會(huì)存在極微小的溫度差異，這種差異可以利用紅外熱像儀探知，通過(guò)紅外熱像儀直觀的顯示出絕緣子表面溫度的熱像圖。正常情況下，不良絕緣子的電壓較之正常絕緣子更低，其表面溫度低于正常絕緣子，因此可以利用紅外熱像儀將這種微小的溫度誤差體現(xiàn)出來(lái)，將不良絕緣子檢測(cè)出來(lái)。紅外熱像儀工作原理見(jiàn)圖4。

2.6 激光振動(dòng)檢測(cè)法

隨著光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，激光技術(shù)在開(kāi)裂絕緣子中的檢測(cè)應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，分析絕緣子的振動(dòng)頻譜可知，如絕緣子開(kāi)裂，其中心頻率會(huì)明顯異于正常狀態(tài)，如果應(yīng)用拋物型反射鏡將超聲發(fā)生器所產(chǎn)生的超聲波對(duì)準(zhǔn)被測(cè)絕緣子激起微小振動(dòng)，再將激光對(duì)準(zhǔn)被測(cè)的絕緣子，分析反射回來(lái)的信號(hào)頻譜，即可對(duì)絕緣子的狀態(tài)做出分析，判斷其是否已經(jīng)發(fā)生開(kāi)裂。

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