超聲波技術(shù)在沿海輸電線路污閃檢測(cè)中的應(yīng)用

王偉

摘要： 污閃是指電氣設(shè)備絕緣表面附著的污穢物在潮濕條件下，其可溶物質(zhì)逐漸溶于水，在絕緣表面形成一層導(dǎo)電膜，使絕緣子的絕緣水平大大降低，在電力場(chǎng)作用下出現(xiàn)的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。本文主要介紹污閃超聲波檢測(cè)技術(shù)及其原理，以及該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)在沿海輸電線路中的應(yīng)用。

Abstract： Pollution flashover refers to the condition that in wet environment， the soluble substance in the dirt adhering to the surface electrical equipment gradually dissolves in water， forming a layer of conductive film on the insulating surface， which greatly reduces the insulation level of the insulator and strong discharge will appear in electric field. This paper mainly introduces the pollution flashover ultrasonic testing technology and its principle， and the application of this technology in the detection of coastal in transmission line.

關(guān)鍵詞： 輸電線路；污閃；超聲波；檢測(cè)

Key words： transmission lines；pollution flashover；ultrasonic；detection

中圖分類號(hào)：U665.262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）12-0028-02

0 引言

北海市四周環(huán)海，部分輸電線路長(zhǎng)期運(yùn)行于海風(fēng)的惡劣環(huán)境中，海風(fēng)中含鹽量較高，間接導(dǎo)致了架空線路絕緣子上的等值鹽附密度增加，空氣中的鹽份還會(huì)腐蝕復(fù)合絕緣子，導(dǎo)致絕緣老化，以及絕緣件連接金具接觸不良等其它原因會(huì)導(dǎo)致其絕緣子的表面放電，最終形成閃絡(luò)，使架空線路絕緣子安全性能降低。架空線路是電力系統(tǒng)輸電過(guò)程中必不可少的電氣設(shè)備，它的可靠安全運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)輸電線路的可靠性。因此對(duì)于架空線路絕緣子的放電狀況進(jìn)行檢測(cè)成為掌握架空線路運(yùn)行狀態(tài)的必要手段，也成為保證電力系統(tǒng)安全可靠供電的重要保證。

1 輸電線路污閃現(xiàn)象及超聲波發(fā)射機(jī)理

污閃是指電氣設(shè)備在絕緣表面有污穢物的潮濕條件下，可溶物質(zhì)逐漸溶于水后在絕緣表面形成的一層導(dǎo)電膜，使絕緣水平大大下降，在電力場(chǎng)作用下出現(xiàn)的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。而輸電線路絕緣子在運(yùn)行過(guò)程中暴露在空氣中后，大氣中懸浮的顆粒就會(huì)沉積到絕緣子表面，日積月累后就會(huì)形成污穢層，遇到霧、露、毛毛雨等濕潤(rùn)的氣候條件時(shí)，污穢中的電解質(zhì)溶解，污穢層成為導(dǎo)電層，造成絕緣水平下降，甚至發(fā)生閃絡(luò)。尤其在沿海地區(qū)，海風(fēng)中含鹽分多，空氣濕度較大，直接導(dǎo)致等值鹽密的增加，絕緣子在這種惡劣的條件下運(yùn)行，容易引起污閃的發(fā)生。

絕緣子污閃放電屬于氣體放電的范疇，在放電過(guò)程中，帶電質(zhì)點(diǎn)由于電場(chǎng)的作用而獲得加速，同時(shí)由于電弧產(chǎn)生的高溫，空氣分子劇烈的熱運(yùn)動(dòng)，都會(huì)使空氣分子發(fā)生碰撞。從宏觀上看，對(duì)與放電通道相鄰的空氣產(chǎn)生了壓力，使之向外運(yùn)動(dòng)，而由于空氣的彈性作用，又產(chǎn)生了阻力，使這部分空氣達(dá)到最大位移后又開始向平衡位置運(yùn)動(dòng)，這樣就在平衡位置附近產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)通過(guò)相鄰的空氣媒質(zhì)會(huì)一直傳播下去，這就是最初的聲源。媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械振動(dòng)由近及遠(yuǎn)的傳播就是聲振動(dòng)的傳播，稱為聲波。這種聲振動(dòng)的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向一致，亦稱壓力波。

2 超聲波檢測(cè)原理

從放電是電能的釋放這一角度來(lái)看，聲能、熱能、電磁能、光能都是放電所釋放的能量的一部分，聲能與放電釋放的能量之間是成比例的，雖然在實(shí)際中，各種因素的影響會(huì)使這個(gè)比例不確定，但從統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)看，二者之間的比例關(guān)系是確定的。

從污穢放電的機(jī)理可知，污穢放電的初期是微弱的輝光放電，此時(shí)泄漏電流很小，放電釋放的能量也很小，放電的后期出現(xiàn)強(qiáng)烈的電弧放電，此時(shí)泄漏電流很大，釋放的能量也很大，可見(jiàn)污穢放電的發(fā)展過(guò)程中放電所釋放的能量是從小到大變化的，可以肯定放電過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)的聲壓是由小到大變化，信號(hào)脈沖由稀疏到密集變化。根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)的特征，判斷污穢放電的強(qiáng)度以及對(duì)系統(tǒng)威脅的大小，就可以在污穢程度較輕，僅出現(xiàn)微弱的放電時(shí)，發(fā)現(xiàn)它并采取措施，將事故的苗頭消滅，避免更大的損失。

3 超聲波檢測(cè)技術(shù)在線路污閃中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 輸電線路放電檢測(cè)點(diǎn)為輸電線路上的絕緣子、連接金具，本文中采用一套聚焦型的超聲波傳感器遠(yuǎn)程檢測(cè)線路污閃情況，該傳感器上自帶有“激光”和“步槍”兩種瞄準(zhǔn)方式，檢測(cè)過(guò)程中，使用聚焦型傳感器對(duì)準(zhǔn)要檢測(cè)的部位，檢測(cè)過(guò)程中瞄準(zhǔn)器一定要對(duì)準(zhǔn)輸電線路上的設(shè)備，并沿著設(shè)備的表面移動(dòng)，檢測(cè)每個(gè)部位上的放電現(xiàn)象；盡量選擇濕度較大的時(shí)候進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)榫€路上的放電與空氣濕度有很大的關(guān)系，但避免在雷雨天氣進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 測(cè)試流程

3.3 污閃的判斷及干擾的排除 超聲波檢測(cè)技術(shù)通過(guò)檢測(cè)放電幅值的大小和放電的特征聲音來(lái)判斷線路污閃現(xiàn)象，判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：

①可以聽(tīng)到放電特有的聲音（噼啪噼啪聲）能夠判斷局放的存在，同時(shí)，也可以通過(guò)特征聲音判斷檢測(cè)數(shù)據(jù)是否是干擾，因?yàn)榭諝庵锌赡艽嬖诔暡ㄐ盘?hào)，會(huì)引起幅值的變化，但不可能會(huì)有放電特有的聲音。

②根據(jù)檢測(cè)數(shù)值的大小判斷放電的嚴(yán)重程度。

3.4 故障的定位 現(xiàn)場(chǎng)定位時(shí)，要利用傳感器上自帶的“激光”（適用于光線暗，距離近的情況）和“步槍”（適用于光線亮，距離遠(yuǎn)的情況）兩種瞄準(zhǔn)方式，瞄準(zhǔn)絕緣子串及連接金具，以實(shí)現(xiàn)放電點(diǎn)的定位。檢測(cè)過(guò)程中也要注意電暈的干擾，電暈一般發(fā)生在導(dǎo)線上，而污穢放電發(fā)生在絕緣子串上，在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)使傳感器接受到的信號(hào)來(lái)自于絕緣子的污穢（表面）放電而不是導(dǎo)線上的電暈信號(hào)。

3.5 測(cè)試數(shù)據(jù)分析 2010年，利用該技術(shù)對(duì)部分沿海輸電線路污閃情況進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

從檢測(cè)結(jié)果可知，220kV帶鴨線374#A相，存在有放電現(xiàn)象，定位于絕緣子與導(dǎo)線連接處，應(yīng)屬于連接金具不緊密造成的，220kV東茅線465#B相也有明顯的放電現(xiàn)象，定位于跳線絕緣子串從導(dǎo)線往上數(shù)的的第二、三、四片處。

4 小結(jié)

目前架空電力設(shè)備狀態(tài)檢修一般有如下檢測(cè)方式：①激光多普勒振動(dòng)法：設(shè)備造價(jià)很高，體積龐大笨重，操作及維修復(fù)雜，不適于野外作業(yè)。②紅外測(cè)溫法：檢測(cè)效果良好，環(huán)境對(duì)檢測(cè)效果影響大，且定位效果不好。③電磁波檢測(cè)法：抗干擾能力差，靈敏度低。④接觸式檢測(cè)法，如短路叉法、火花間隙法、光電式檢測(cè)桿法、聲脈沖檢測(cè)法等，準(zhǔn)確度低，且都要登桿登塔，因而勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高。

超聲波技術(shù)能夠在不停電狀態(tài)下對(duì)架空電力設(shè)備的污穢放電、絕緣老化和接觸不良狀況進(jìn)行檢測(cè)及遠(yuǎn)程定位，但在使用過(guò)程中，還應(yīng)注意儀器距離、角度、環(huán)境因素、電壓等級(jí)、絕緣材料、負(fù)荷等對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，同時(shí)要大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)制定局放判斷的絕對(duì)值和其變化率。該項(xiàng)技術(shù)能夠達(dá)到減少檢修停電時(shí)間，可提高供電的可靠性和連續(xù)性，最終達(dá)到不停電檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)及電力設(shè)備故障早期預(yù)報(bào)并實(shí)施重點(diǎn)停電檢修之目的。

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