絕緣子缺陷帶電檢測及傳輸技術研究綜述

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。當前國內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備，通過提取絕緣子串縱向電場分布，根據絕緣子縱向電場分布判斷絕緣子的內缺陷，利用無線網絡將數據傳輸到地面工作人員的計算機，這些數據將顯示在曲線等，可以用來顯示絕緣體是否有內部缺陷。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。

關鍵詞：合成絕緣子；故障缺陷監測；帶電檢測設備；實時傳輸

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

0 引言

我國已經在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量不斷提升，合成絕緣子出現故障而造成的經濟損失數額也隨之上升。當前國內普遍惟一對合成絕緣子的帶電檢測的手段就是目測，并不能準確找到硅橡膠下面潛在的缺陷。為了發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。運行中復合絕緣子的內缺陷隨著絕緣子老化在逐年增加，運行中復合絕緣子因內缺陷發生閃絡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、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， 當它在彈性介質中傳播時， 遇界面會產生反射、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，如導線，接頭和外殼，和本地異常加熱的復合絕緣子的檢測。當局部放電中的泄漏電流流過絕緣物質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，經信號處理單元計算出某段時間內泄漏電流的峰值平均值、 峰值最大值或大電流脈沖數，將無線傳輸相結合，將計算所得數據傳輸到數據總站，專家知識和自學習算法用于評估和預測絕緣子的污染，這提供了條件維修的基礎。

（5）電場分布法。此方法可通過在線檢測合成絕緣子的內部絕緣缺陷， 而且使用儀器比較簡單， 對外界天氣等環境要求也很低。運行中的合成絕緣子，普通狀態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 研究內容和技術方案

本文研究了一種基于無線自組網通信技術測量絕緣子縱向電場分布絕緣子帶電檢測系統，包括絕緣子帶電檢測儀便攜裝置和數據接收終端機，通過對絕緣子串的縱向電場分布的提取，根據絕緣子絕緣子電場分布曲線的內部缺陷，無線Ad Hoc網絡通信技術傳輸數據到地面人員數據接收終端的使用，該數據將顯示在曲線和三維圖形，它可以顯示絕緣體是否有內部故障，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、高頻電磁屏蔽技術、放電機理和懸浮導體的預防措施，致力研制了一種更適用于現場使用、簡單靈活、抗場強和耐電暈能力強的新型電場測量探頭。

3 技術原理仿真及裝置設計

3.1 絕緣子內缺陷檢測原理及仿真

本文提供一種絕緣子帶電檢測設備，通過提取絕緣子串縱向電場分布，根據絕緣子縱向電場分布判斷絕緣子的內缺陷，利用無線網絡將數據傳輸到地面工作人員的計算機，數據將以曲線等方式顯示，可以直觀顯示絕緣子是否具有內缺陷故障。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據有效值進行平滑濾波處理，并通過無線自組網通信的方式將處理后的數據發送至數據接收終端機；

3.2 檢測轉置通信設計

無線自組網是一種移動通信和計算機網絡相結合的網絡，網絡中的每個節點可以感知周圍的環境、執行簡單的計算，每個節點可以在無線通信半徑內與鄰居節點通信。通過Ad Hoc網絡的方式，這些節點形成低功耗和高度靈活的網絡。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用程序；由于存在路由器，所以終端需要運行對應的路由協議，根據路由策略和路由表完成數據分組的轉移和路由維護工作，所以要求節點實現對應的路由協議。

3.3 裝置硬件開發

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據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、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 結論

根據理論分析，測得的復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，曲線上對應位置會出現波形畸變。復合絕緣子的實測電場分布曲線與良好的復合絕緣子的曲線形狀一致，說明這些絕緣子沒有缺陷。該儀器根據分布曲線的凸變情況，能夠判斷運行中絕緣子好壞優劣，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.關于合成絕緣子內缺陷帶電檢測技術的研究[J].山東工業技術，2015（20）：184-186.

[2]李世林，李特，張湘.復合絕緣子帶電檢測技術研究及應用現狀[J].電工電氣，2013（06）：7-10.

[3]王少華，葉自強，羅盛.500kV復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，2015.