淺談高壓輸電線路外絕緣性能的影響因素及在線監測方法

張濤

摘 要：高壓輸電線路的外絕緣性能對線路安全運行起到至關重要的作用，但每年很多地方的高壓電網都會發生因絕緣子性能下降引起的污閃事故，嚴重影響了供電系統的安全性與可靠性。本文對高壓線路絕緣子外絕緣性能的影響因素進行了分析，并提出實現絕緣子外絕緣性能的在線監測方法，從而提高供電系統的安全可靠運行，具有重要的實際意義。

關鍵詞：絕緣子 性能 監測

中圖分類號：TM852 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（b）-0051-02

隨著我國工業的高速發展，企業對電網質量、安全運行、供電可靠性等提出了越來越高的要求，但由于環境污染等原因對輸電線路造成的危害也越來越嚴重，導致線路絕緣子外絕緣性能劣化，大大降低了供電系統的可靠性，影響企業的安全生產。如果能夠實時在線監測線路絕緣子外絕緣污穢狀況，且在第一時間內發出預警，并采取有效的防范措施，實現由計劃檢修向狀態檢修的轉變，可以大大提高供電系統的可靠性。

1 高壓線路外絕緣性能影響因素及常用措施

1.1 影響因素

工業廢氣等污染物的排放導致空氣環境及氣象條件變差，易造成高壓線路絕緣子性能下降發生污閃事故。根據相關實踐研究，高壓絕緣子表面污染并不是短時間內形成的，而是經過相當多綜合因素匯成的，例如：線路分布地區的溫度、氣候以及污染程度等。總體而言高壓線路絕緣子的積污過程屬于典型的非線性多變量函數關系。基于高壓絕緣子所引起的事故次數分析，因為污穢而引起的絕緣事故在電力安全事故中位居第二，但是其造成的損失卻是各種安全事故的數倍以上。

1.2 常用措施

為了減少污染事故的發生，提高供電系統的可靠性，高壓輸電系統維護人員采取了諸多防止措施，并且在實踐中得到了很好的驗證。這些防范措施包括以下幾個方面。

（1）增大爬電距離。包括增加絕緣子片數和采用爬距較大的防污型絕緣子。雖然此種方法能夠有效防止污閃事故，但是由于高壓電路比較長，經過每個地區的環境等因素也不同，因此，在確定污穢等級上存在一定的難度，另外串長也會因為天氣等因素而受到影響，以致在實踐中不能無限制地增大爬電距離，因此此種措施具有一定的局限性。

（2）涂防塵涂料。涂防塵涂料是降低電路污染的重要舉措，但是也存在一定的時間性，例如：電路涂料一般遇到大雨之后會自動脫落，這樣不得不重新涂刷，不僅增加人工費用，而且還存在一定的安全問題。

（3）采用半導體釉絕緣子。此種措施具有很大的局限性，在寒冷地區的應用效果不太明顯，而且隨著時間的推移，當半導體釉出現老化問題之后，其功能也會失效。

（4）定期清掃。定期清掃是當前很多地區所采取的防范措施，主要包括人工現場抹擦、氣吹以及水洗等。通過清洗可以有效防止污閃事故。

1.3 常用措施存在的問題

上述措施雖然可以有效降低污染事故的發生，但效果不是很明顯，也存在不少的問題：一是人工成本費用較高。以清洗、涂防塵涂料為例，此種方式不僅需要大量的人工，而且所起的保護效果具有一定的時效性，造成費工費力的現象。二是污閃事故得不到及時有效的遏制。例如：如果沒有及時進行清洗作業就會造成污閃事故的發生，然而由于高壓線路分布區域問題，工作人員很難在第一時間確定是否應該清洗。產生上述問題的主要原因是由于目前對于高壓線路污穢度監視沒有建立實時在線的網絡化系統，不能實時在線監測，從而導致維護人員不能準確掌握現場污穢度程度，不能實施有效的解決措施。

2 高壓輸電線路外絕緣性能在線監測方法

高壓輸電線路外絕緣性能在線監測的實現，可使電力系統由計劃檢修向狀態檢修的轉變，主要包括以下幾個方面。

（1）輸電線路高壓桿塔絕緣子的污穢泄漏電流監測子系統。

（2）輸電線路微氣象區氣象信息監測子系統。

（3）無線數據通訊及GPS故障定位子系統。

2.1 絕緣子泄漏電流監測子系統

絕緣子泄漏電流監測子系統，由絕緣子泄漏電流卡環、泄漏電流傳感器、數據采集器等組成，用于采集泄漏電流的各種電氣特征量。

2.2 氣象信息監測子系統

由溫度傳感器、濕度傳感器、風速風向傳感器、雨量傳感器和氣壓傳感器等組成，可監測輸電線路某一區域的氣象參數，包括溫度、濕度、風速、風向、雨量和氣壓等信息。

2.3 無線數據通訊及GPS故障定位子系統

由GSM、GPRS、CDMA無線數據通信模塊和GPS定位模塊組成，GPS定位模塊用于對故障點進行定位，無線數據通訊模塊用于將傳送或接收各個子系統的數據信息。

3 高壓線路絕緣子性能在線監測方法的實現

3.1 絕緣子表面泄漏電流的提取

由于高壓輸電線路絕緣子工作在強電場環境下，而泄漏電流信號通常為uA級，目前采用的技術都是將電流互感器放在最后一片絕緣子上方的球頭掛環處，或從倒數第二片絕緣子與最后一片絕緣子之間提取信號，這些方法都存在一些缺陷。本文采取解決辦法是在絕緣子串鐵塔側最后一片絕緣子上方的球頭掛環處安裝一卡環，利用該卡環將集流環固定在絕緣子上表面，根據泄漏電流沿面形成原理，集流環將截取流過整串絕緣子表面的泄漏電流，將截取的電流信號通過泄漏電流傳感器放大并送到數據監測分機，從而實現了對泄漏電流信號的提取。

3.2 微弱信號的檢測

在高壓電路能夠及時將漏電的電流檢查出來是實現絕緣性問題的有效舉措，因此，需要進行檢測微弱信號，本文采取一種基于神經網絡自適應噪音對消的檢測處理方法，也就是安裝傳感器用于檢測噪聲，得到參考輸入或輔助輸入，而其他傳感器測得的是混有噪聲的泄漏電流信號，采用自適應算法對所得信號進行處理，從而使噪聲衰減或消除掉，達到了理想的檢測效果。

3.3 污穢狀況分析評定

由于泄漏電流是一個動態參數，是一個典型的非線性多變量函數關系。如果環境濕度比較大，那么即使污穢程度不大，也會出現漏電的可能性，但是如果系統報警顯示清潔人員進行清掃，就會出現安全事故，因此，采取單變量報警模型是不科學的。

為了克服這個缺陷，可在監測系統中建立了一套分析系統，它由知識庫、數據庫、數據管理、推理機、解釋機制、人機接口等部分構成，其結構如圖1所示。

分析系統根據各桿塔上分機采集的泄漏電流的最大峰值、平均峰值、泄漏電流、環境溫度、濕度等數據，結合該桿塔所屬線路的電壓等級、絕緣子型號、污源性質、污穢等級和知識庫中的規則信息進行推理，估算出絕緣子的污穢狀況，當污穢超限時，起動報警。

4 結語

總之，基于高壓輸電線路外緣性能污閃事故，為提高線路的安全與穩定性，需要及時掌握外緣性能的變化情況，因此設計一種在線監測方法，對高壓電力系統的安全、穩定、經濟運行起到非常好的促進作用，不僅具有較好的經濟效益，而且具有較高的社會效益。

參考文獻

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