基于光傳感器技術的500 kV交直流輸電線路鹽密在線監測研究及對比分析

范 強，蔣 麗

(1.四川省電力公司超(特)高壓運行檢修公司，四川成都 610041;2.武漢康普常青軟件技術有限公司，湖北武漢 430074)

0 引言

與交流輸電工程相比，直流輸電線路絕緣子的污穢度高于交流系統［1］，而且在相同污穢條件下直流線路絕緣子的污穢閃絡電壓要低于交流線路絕緣子［2］。架空交、直流線路積污存在一定差別，就不能完全按照架空交流上的工作經驗來指導架空直流線路上的防污閃工作［3］。由于架空直流線路占中國架空線路的比例很小，因此對于架空直流線路上面的防污工作開展也較少，架空直流線路上鹽密的在線測量更是少有研究。本課題就是利用光傳感器鹽密在線監測裝置，實現直流線路鹽密的在線測取，對比分析交、直流線路積污過程中鹽密值的變化規律，為架空直流線路現場污穢度研究提供可靠的數據支持［4］。

1 技術方案

1.1 技術原理

圖1 鹽密測量原理

圖1為光傳感器測量鹽密原理示意圖。光傳感器測量鹽污的基本原理，簡單來說就是基于介質光波導中的光場分布理論和光能損耗機理。置于大氣中的低損耗石英玻璃棒就是一個以棒為芯、大氣為包層的多模介質光波導［5］。在石英棒上無污染時，由光波導中的基模和高次模共同傳輸光的能量，其中絕大部分光能在光波導的芯中傳輸，但有小部分光能將沿芯包界面的包層傳輸，即有小部分光能進入大氣傳輸，光波傳輸過程中光的損耗很小。當石英玻璃棒上有污染時，它將對光能產生損耗，其原因有:①是由于污染粒子的折射率大于石英的折射率，破壞了高次模的全反射傳輸條件，產生光能損耗;②是由于污染粒子對光能的吸收和散射使光能產生損耗，光能損耗的程度就可以反映出污染的大小。因此，通過檢測光能的損耗就可以檢測出污染的大小［6］。

圖2 德寶線0064號、0387號桿塔鹽密曲線

圖3 農業型污穢鹽密曲線

圖4 工業型污穢鹽密曲線

圖5 4個監測點鹽密對比曲線

1.2 布點方案

2011年4月底分別在±500 kV德寶線0064號、0387號桿塔、500 kV坡山二線012號桿塔、500 kV資洪一線043號桿塔安裝了光傳感器鹽密在線監測裝置。安裝信息如表1所示。

為了有針對性的對交、直流線路積污特性進行分析，根據污穢環境類型進行區別性選點，分別選擇處于農業污穢環境類型的德寶直流0064號桿塔與坡山二線012號桿塔為農業型對比監測點，以及處于工業污穢環境類型的德寶線0387號桿塔與資洪一線043號桿塔為工業型對比監測點。

表1 安裝信息表

2 監測數據

為了更好地分析鹽密數據，收集每天當地天氣預報信息作為數據分析參考。圖2為±500 kV德寶線0064號、0387號桿塔2011年4月24日至5月30日鹽密曲線。氣象信息見表2。

表2 綿陽氣象信息記錄表

續表2

如圖2所示，德寶直流0064號及0387號桿塔鹽密監測點于2011年4月24日安裝后開始積污，污穢值緩慢上升，5月初兩個監測點鹽密值均有所下降，其后3天鹽密值又上升，5月10日左右鹽密值又出現下降值，直到5月20日鹽密有一個明顯的下降，對比表1綿陽地區氣象記錄表可以發現鹽密值的變化與降雨量保持很好的一致性，且兩個監測點鹽密值變化趨勢也基本相同，處于工業型污穢環境的德寶線0387號監測點的鹽密值也約高于處于農業型污穢環境的德寶線0064號監測點鹽密值，這與運行經驗一致。

圖3、圖4分別為交、直流線路監測點不同污染類型鹽密對比曲線圖，如圖所示，無論是農業型鹽密對比監測點還是工業型鹽密對比監測點，直流線路監測點積污速度均高于交流線路監測點積污速度，這與以往研究結論一致。

圖5為4個監測點鹽密對比曲線，如圖5所示，2011 年5、6、7、8、9 月降雨較多，降雨對鹽密值起到很好的清洗作用，使4個監測點前期鹽密值一直保持較小，9月下旬雨水慢慢減少，進入積污期，鹽密值有很明顯的增長過程，特別是處于工業型污穢環境的直流監測點，德寶線0387號監測點10月份一個月內鹽密增長值與前面5個月增長值相當。圖5中直流監測點鹽密值變化與交流監測點也有所不同，交流線路鄰近幾天的鹽密值變化均較為平滑，直流線路卻是呈波動變化。

3 結論及展望

±500 kV德寶線0064號、0387號桿塔、500 kV坡山二線012號桿塔、500 kV資洪一線043號桿塔4個監測點鹽密數據與當地氣象數據分析結果表明，鹽密值變化與天氣變化具有很好的一致性，利用光傳感器鹽密在線監測裝置可以實現交、直流線路鹽密值實時在線測取，能準確反映現場污穢環境。交、直流線路鹽密分析結果表明，直流線路鹽密增長速度高于交流線路，與以往研究結論一致。下一步，會每三個月對交、直流線路監測點鹽密值進行對比分析，并記錄分析結果，直到鹽密值達到飽和。從而確定四川典型地理環境下交、直流線路積污特性，掌握四川地區交、直流線路積污規律。

［1］宿志一，劉燕生.我國北方內陸地區線路與變電站用絕緣子的直、交流自然積污試驗結果的比較［J］.電網技術，2004，28(10):13 －17.

［2］高海峰，樊靈孟，李慶峰，等.±500 kV高肇直流線路絕緣子積污特性對比分析.高電壓技術，2010，36(3):672－677.

［3］宿志一.北方內陸地區線路懸式絕緣子串的直流自然積污特性［R］.北京:中國電力科學研究院，1990.

［4］Su Z，Liang X，Yin Y，et al.Outdoor Insulation Selection Methlrod of HVDC Lines［C］.//14th International Symposium on High Voltage Engineering.Beijing，China:［s.n.］，2007.

［5］吳光亞，宋偉，蔡煒，等.光譜法檢測輸變電設備鹽密的實驗室研究［J］.高電壓技術，2001，27(5):57 －58.

［6］謝強，朱瑞剛，熊鵬.晉中地區輸電線路微氣象及鹽密監測系統應用［J］.電網技術，2010，159(2):21 －23.