絕緣子缺陷帶電檢測及傳輸技術(shù)研究綜述

于杰承+高陽+李東陽+吳偉晴

摘 要：在本文中，絕緣子缺陷的在線檢測的機制被引入，并描述了不同的絕緣體的上線的檢測方法。當(dāng)前國內(nèi)普遍惟一對合成絕緣子的帶電檢測的手段就是目測，并不能準(zhǔn)確找到硅橡膠下面潛在的缺陷。本文提供一種絕緣子帶電檢測設(shè)備，通過提取絕緣子串縱向電場分布，根據(jù)絕緣子縱向電場分布判斷絕緣子的內(nèi)缺陷，利用無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛婀ぷ魅藛T的計算機，這些數(shù)據(jù)將顯示在曲線等，可以用來顯示絕緣體是否有內(nèi)部缺陷。為尋找輸電線路故障絕緣子提供了方便，提高了供電的可靠性，填補了以往合成絕緣子串在運行中無法檢測的空白，很有推廣價值。

關(guān)鍵詞：合成絕緣子；故障缺陷監(jiān)測；帶電檢測設(shè)備；實時傳輸

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.227

0 引言

我國已經(jīng)在35kV到500kV中各電壓等級線路上大量使用了合成絕緣子。由于合成絕緣子在我國的使用數(shù)量不斷提升，合成絕緣子出現(xiàn)故障而造成的經(jīng)濟損失數(shù)額也隨之上升。當(dāng)前國內(nèi)普遍惟一對合成絕緣子的帶電檢測的手段就是目測，并不能準(zhǔn)確找到硅橡膠下面潛在的缺陷。為了發(fā)覺合成絕緣子所潛在的早期缺陷，并能及時防止因絕緣子潛在缺陷的延伸所造成的故障，對合成絕緣子進行運行中的帶電檢測是非常必要的。運行中復(fù)合絕緣子的內(nèi)缺陷隨著絕緣子老化在逐年增加，運行中復(fù)合絕緣子因內(nèi)缺陷發(fā)生閃絡(luò)故障的可能性越來越高[1]。

1 絕緣子在線檢測方法

（1）觀察法。常見的表面缺陷可以在雙筒望遠鏡下找到，其中囊括了絕緣傘裙被侵蝕、變粗糙、外覆層侵蝕的溝槽和痕跡、絕緣傘裙閃絡(luò)、傘裙或外覆層開裂、外覆層破碎、芯棒外露等。

（2）超聲波檢測法。超聲波是機械波， 衰減很慢， 當(dāng)它在彈性介質(zhì)中傳播時， 遇界面會產(chǎn)生反射、折射和模式變換。因此，可以通過超聲波信號來反映材料、組織、鑄件缺陷等信息的缺陷。

（3）紅外線成像法。這種方法可以用于檢測的加熱，如導(dǎo)線，接頭和外殼，和本地異常加熱的復(fù)合絕緣子的檢測。當(dāng)局部放電中的泄漏電流流過絕緣物質(zhì)時的介電損耗和電阻損耗都會引起絕緣子局部溫度過高[2]。

（4）泄漏電流檢測法。漏電流測量是根據(jù)泄漏電流沿表面的原則，并漏電流實時測量絕緣子的接地側(cè)，經(jīng)信號處理單元計算出某段時間內(nèi)泄漏電流的峰值平均值、 峰值最大值或大電流脈沖數(shù)，將無線傳輸相結(jié)合，將計算所得數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總站，專家知識和自學(xué)習(xí)算法用于評估和預(yù)測絕緣子的污染，這提供了條件維修的基礎(chǔ)。

（5）電場分布法。此方法可通過在線檢測合成絕緣子的內(nèi)部絕緣缺陷， 而且使用儀器比較簡單， 對外界天氣等環(huán)境要求也很低。運行中的合成絕緣子，普通狀態(tài)下場強和電勢沿合成絕緣子的軸向的變化曲線是平滑的。

2 研究內(nèi)容和技術(shù)方案

本文研究了一種基于無線自組網(wǎng)通信技術(shù)測量絕緣子縱向電場分布絕緣子帶電檢測系統(tǒng)，包括絕緣子帶電檢測儀便攜裝置和數(shù)據(jù)接收終端機，通過對絕緣子串的縱向電場分布的提取，根據(jù)絕緣子絕緣子電場分布曲線的內(nèi)部缺陷，無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)到地面人員數(shù)據(jù)接收終端的使用，該數(shù)據(jù)將顯示在曲線和三維圖形，它可以顯示絕緣體是否有內(nèi)部故障，并提供輸電線路故障絕緣子方便，提高電源的可靠性[3]。

本文研究了空間電場測量技術(shù)、高頻電磁屏蔽技術(shù)、放電機理和懸浮導(dǎo)體的預(yù)防措施，致力研制了一種更適用于現(xiàn)場使用、簡單靈活、抗場強和耐電暈?zāi)芰姷男滦碗妶鰷y量探頭。

3 技術(shù)原理仿真及裝置設(shè)計

3.1 絕緣子內(nèi)缺陷檢測原理及仿真

本文提供一種絕緣子帶電檢測設(shè)備，通過提取絕緣子串縱向電場分布，根據(jù)絕緣子縱向電場分布判斷絕緣子的內(nèi)缺陷，利用無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛婀ぷ魅藛T的計算機，數(shù)據(jù)將以曲線等方式顯示，可以直觀顯示絕緣子是否具有內(nèi)缺陷故障。為了尋找輸電線路的故障絕緣子，提高了供電可靠性。單片機用于將接收的各周期的縱向電場數(shù)據(jù)有效值進行平滑濾波處理，并通過無線自組網(wǎng)通信的方式將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)接收終端機；

3.2 檢測轉(zhuǎn)置通信設(shè)計

無線自組網(wǎng)是一種移動通信和計算機網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點可以感知周圍的環(huán)境、執(zhí)行簡單的計算，每個節(jié)點可以在無線通信半徑內(nèi)與鄰居節(jié)點通信。通過Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的方式，這些節(jié)點形成低功耗和高度靈活的網(wǎng)絡(luò)。每個用戶終端有兩個功能：路由器和主機。由于存在主機，所以終端需要運行多種面對用戶的應(yīng)用程序；由于存在路由器，所以終端需要運行對應(yīng)的路由協(xié)議，根據(jù)路由策略和路由表完成數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)移和路由維護工作，所以要求節(jié)點實現(xiàn)對應(yīng)的路由協(xié)議。

3.3 裝置硬件開發(fā)

該檢測裝置由電場測量探頭、托架和附件等組成。電場測量探頭為矩形金屬盒，用于測量和存儲電場數(shù)據(jù)支架由絕緣材料制成，用于放置電場探頭和連接手柄。連接手柄是用螺釘固定在支架中部的金屬部件，用于連接電動絕緣桿。電場測量探頭正面有電源開關(guān)、紅色電源指示燈、按鈕、綠色操作指示燈和串行通信接口。背面有光電管光路窗口。

4 結(jié)論

根據(jù)理論分析，測得的復(fù)合絕緣子軸的最大電場強度沿軸線，沿軸線逐漸減小，在塔中間達到最小值，然后隨著缺陷的增大而增大，曲線上對應(yīng)位置會出現(xiàn)波形畸變。復(fù)合絕緣子的實測電場分布曲線與良好的復(fù)合絕緣子的曲線形狀一致，說明這些絕緣子沒有缺陷。該儀器根據(jù)分布曲線的凸變情況，能夠判斷運行中絕緣子好壞優(yōu)劣，填補了以往合成絕緣子串在運行中無法檢測的空白。

參考文獻：

[1]楊哲，鐘宏宇，高陽，賀瑞斌，戴菁.關(guān)于合成絕緣子內(nèi)缺陷帶電檢測技術(shù)的研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（20）：184-186.

[2]李世林，李特，張湘.復(fù)合絕緣子帶電檢測技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].電工電氣，2013（06）：7-10.

[3]王少華，葉自強，羅盛.500kV復(fù)合絕緣子斷裂機理及檢測方法[J]. 中國電力，2011（08）：19-21.

[4]朱振池.支柱絕緣子缺陷檢測裝置的研究[D].東南大學(xué)，2015.