绝缘在线监测技术论文.doc

目录前言21.绝缘在线检测的好处分析22、绝缘子电压分布在线检测技术42.1自爬式不良绝缘子检测器52.2电晕脉冲式检测器52.3电子光学探测器62.4声脉冲检测法72.5红外热像仪检测法72.6激光掁动检测法83.参考文献：8前言一般来说绝缘子故障主要有以下几个方面: 绝缘子内部出现裂隙、绝缘子表面破损、绝缘阻抗降低、污闪等, 绝缘子种类不同, 出现故障时所呈现的现象也不同。如: 绝缘子串中存在不良绝缘子时,不良半导体釉绝缘子温度变化可能较大, 而玻璃绝缘子和普通釉绝缘子的温度变化较小。相应的高压绝缘子在线检测方法也多种多样, 绝缘子分布的广泛性和安装点的特殊性更增加了绝缘子检测的难度。因此，实现绝缘子在线监测，对于整个电网以至于整个电力系统来说都是一件非常有价值的事情。1.绝缘在线检测的好处分析绝缘的状态维修的基础是电气绝缘的在线监测和诊断技术.既通过各种在线监测的方法来正确诊断被试设备绝缘的目前状态,又根据其设备绝缘本身的特点及变化趋势来确定能否继续运行或指定检修计划.实现绝缘在线监测不诊断技术有以下优点: (1) 可以在电气设备的运行过程中及时发现绝缘缺陷和发展中的事故隐患,防患于未然; (2) 逐步代替传统的停电预防性试验,减少电气设备的停电时间,节省试验费用; (3) 对老旧设备或已知有缺陷,有怀疑的设备,采用在线监测可以随时检测其运行情冴,一旦发现问题,能够及时退出运行,最大限度的利用这些设备的剩余寿命.事实上电气设备的寿命丌决定于它的运行年数,而应由其绝缘实际状冴决定其能否继续使用,因而提出了”绝缘年龄”的概念.若绝缘寿命已尽,设备即退出运行.可以预料,状态维修的目标和发展趋势就是对设备绝缘高压绝缘子在线检测的主要方法一般分为两类: 一类是非接触式检测法, 另一类是接触式检测法。（1）非接触式检测法主要包括超声波检测法、激光多普勒振动法、红外测温法、电晕摄像机法、声波检测及无线电波检测法等。其检测原理、主要设备及优缺点见表1。（2）接触式检测法接触式检测法按工作原理主要有电压分布法、泄漏电流检测法及脉冲电流检测法等。表1非接触式绝缘子在线检测方法比较检测方法检测原理主要设备优点缺点超声波检测法当绝缘子存在裂隙, 超声波进入或穿过绝缘子时, 会在裂隙处发生反、折射和模式变换。通过对接收到的超声波进行处理可检测出劣质绝缘子超声波发射及接收装置可以较准确地检测出开裂的绝缘子对未开裂绝缘子不起作用;超声波本身存在耦合和衰减;需到现场逐个检测激光多普勒振动法开裂绝缘子的振动中心频率与正常绝缘子不同激光多普勒振动仪对开裂绝缘子的检测效果明显对未开裂绝缘子不起作用;设备造价很高, 体积庞大, 笨重, 操作及维修复杂, 不适于野外作业;需到现场逐个检测红外测温法利用绝缘子表面电流引起的热效应进行测量红外热象仪对半导体釉绝缘子的检测效果明显设备造价高; 对玻璃绝缘子及普通釉的瓷绝缘子检测效果不明显;环境对检测效果影响大;需到现场逐个检测声波检测法不良绝缘子放电发出声波, 根据声波的强弱、有无, 可判断是否存在劣质绝缘子声波接收装置设备简单操作方便受环境背景噪声影响很大;需到现场逐个检测, 且有时需登杆登塔无线电波检测法不良绝缘子放电发出电磁波, 根据接收电磁波天线的方向及电磁波的强度来判断是否存在劣质绝缘子电磁波接收装置设备简单操作方便抗干扰能力差、灵敏度低;需到现场逐个检测电晕摄像机法不良绝缘子的存在使其他正常绝缘子上的电晕现象增强电晕摄像机可以清晰地测到电晕放电而不受阳光辐射的影响对内部放电观察不到;设备造价较高;需到现场逐个检测2、绝缘子电压分布在线检测技术检测电压分布的方法很多，早期大多采用短路叉、火花间隙或小型静电电压表等方法。其中短路叉及火花隙法较简单，而且由于两触头之间的电容小，对绝缘子串原有的电压分布影响很小。但短路叉法是依靠该片绝缘子被短路时所发出的火花及放电声来检别，当周围坏境噪声高时准确度低。火花间隙法用一可调的放电间隙，可读出该片绝缘子所承受的电压数值，但读数的分散性相当大。如用绝缘杆将小型静电电压表放在靠近被测绝缘子进行测量，则可测出每片上承受的电压值，但由于静电电压表的极间电容（3050pF）与绝缘子本身的电容（3560 pF）相近，并联时将影响该片绝缘子原来的电压分布值，而且表头小，绝缘杆长时更难以看清读数。现在多采用电阻杆或电容杆分压的方法，这样处于低电位的指示仪表易读数。近几年来，国内外不断探索检测电压分布和不良绝缘子的新方法，这些方法主要有以下几种。2.1自爬式不良绝缘子检测器当绝缘子串中片数很多，每片都要手持绝缘杆进行测量，不但劳动强度大，而且容易出错。自爬式不良绝缘子检测器主要由自爬驱动机构和绝缘电阻测量装置组成。在对垂直绝缘子串进行测量时，先将检测器置于最高绝缘子两端，然后利用重力依次向下移动。它在测量时用电容器将被测绝缘子的交流电压分量旁路，并在带电状态下测量绝缘子的绝缘电阻，根据直流绝缘电阻的大小判断绝缘子是否良好。如用于测量耐张串，可靠内藏的小型电动机驱动，依次测到另一侧。图1所示为用于500kV超高压线路的自爬式不良绝缘子检测器的检测系统框图。图1. 自爬式不良绝缘子检测系统原理图2.2电晕脉冲式检测器在输电线路运行中，绝缘子串的连接金具处会产生电晕，并形成电晕脉冲电流通过铁塔流入地中。电晕电流与各相电压相对应，只在一定的相位范围内产生。若进一步把正负极性的电流分开，则同极性各相的脉冲电流相位范围的宽度小于各相电压间的相位差，采用适当的相位选择方法便可以分别观测各相脉冲电流。利用该原理开发出一种专门在地面上使用的检测器，如图2所示。检测系统由四部分组成：电晕脉冲信号检测回路、周期信号发生回路、各相电晕脉冲计数回路和显示回路、测量控制回路。这种检测器具有重量轻、体积小、不用登杆、检测效率较高等特点。图2. 电晕脉冲式检测仪原理图测量时对各相电晕脉冲分别进行计数，并选出最大最小的计数值，取两者的比值（最大/最小）作为判别依据。当同一杆塔的三相绝缘子串无不良绝缘子时，各相电晕脉冲处于平衡状态，此时比值接近于1；当有不良绝缘子时，则各相电晕脉冲处于不平衡状态，该比值将大于1。可以先以铁塔为单元粗测，若判定该铁塔有不良绝缘子时，再逐个绝缘子细测。2.3电子光学探测器由于架空输电线路绝缘子串中每片绝缘子串和电压分布是不均匀的，离导线最近的几片绝缘子上的电压降最大。当出现零值绝缘子时，沿绝缘子串的电压将重新分布，离导线最近的几片绝缘子上的电压将急剧升高，会引起表面局部放电或者增加表面局部放电的强度。而根据表面局部放电时产生光辐射的强度，就可知道绝缘子串的绝缘性能。图3给出了一种电子光学探测器的结构示意图。图3. 悬式绝缘子串用的电子光学探测器工作原理图G被测绝缘子；J照相胶卷；H物镜光圈；O1、O2输入、输出物镜；R可调电阻；VDA光电三极管；O3透镜；CL滤光器；x 光阴极；L焦距调节；D电源；P荧光屏实际检测中，有缺陷的绝缘子串中表面局部放电的光辐射超过平均光辐射强度。但是，电子光学探测器仅能判断出绝缘子串中是否存在零值绝缘子，不能确定到底有几片零值绝缘子以及它们的位置。2.4声脉冲检测法声脉冲检测法的主要原理是某片绝缘子上电压通过两个探头组成的回路对电容器充电, 然后经放电管和扬声器放电, 扬声器发出声波的频率及发声间隔随两个探头之间电压变化而变化, 因此根据测量扬声器所发出的声脉冲周期及频率来检测沿绝缘子的电压分布。2.5红外热像仪检测法不良绝缘子与良好绝缘子的表面温度存在差异，尽管这种差异很小，但应用红外热像仪可以将绝缘子表面的温度分布直观、形象的热像图显示出来。正常运行中，不良绝缘子由于电压低于正常绝缘子，导致不良不良绝缘子的表面温度低于正常绝缘子，利用红外热像仪可以测量出这种温度差异。被测物体辐射能量高低(温度大小)通过先进的红外探测器在仪器内部感应而形成热分布图像,能量辐射(温度)高的部分图像就亮,反之则稍暗。红外图像即是对温度灵敏的图像,红外图像的亮暗直接反应出物体温度的高低,两者成递增比例关系。凭借成像的明亮并配以两者递增比例关系公式计算,就能诊断出物体温度的高低,从而判断电力运行设备是否有缺陷问题。红外热像仪工作原理见图。图4. 已开裂和良好绝缘子的频谱图2.6激光掁动检测法 近年来国外已开始将激光技术用于对已开裂绝缘子的遥测，如英国CERL研究过用激光多普勒掁动仪的方法来测量绝缘子表面的微小掁动。日本研制出一种用超声源引起绝缘子的掁动，然后再用激光来测量的方法。因为从掁动的频谱来看，已开裂的绝缘子的中心频率与正常时不同。如将超声发生器所产生的超声波用抛物型反射镜对准被测绝缘子激起微小掁动，然后将激光对准此被测绝缘子，根据反射回