超高压线路绝缘子状态的在线监测

摘 要:介绍了绝缘子污染的测量方法,表面电阻测量装置和泄漏电流检测装置,并取得一些结果。表明超高压线路绝缘子的绝缘在线监测是完全可行的。

  关键词:超高压线路;绝缘子;在线监测;表面电阻;泄漏电流

  输电线路绝缘子表面很容易受安装地区环境污染物的影响,以致绝缘子表面积累的污染物受潮时产生漏泄电流,从而引起绝缘击穿闪络。绝缘闪络则可能造成事故,影响线路的可靠性,导致用户和供电部门的经济损失。

  绝缘子表面的污染积累有一过程,其严重程度取决于多种因素。如:地区、风速、雨雾、污染物类型、数量及绝缘子外型构造等。为确保安全可靠供电,电业部门必须按预定周期对绝缘子串进行清扫,而清扫周期间隔决定于沿线绝缘子上污染物积累的程度。为了确定预防维护的合理周期,应建立起沿线绝缘状况和绝缘子串表面状态的连续在线监测装置,以便对绝缘状况实施监督,避免由于环境污染造成的绝缘恶化而产生的线路停电事故。

1 污染的测试方法

1.1 当量盐密测量法

  被测绝缘子暴露在选定地点环境条件下一个月至数个月之后,用一定数量的蒸馏水将绝缘子的积垢仔细地全部洗下,测量收集溶液的导电度。对测得的数值再应用nacl液的温度/电阻率曲线和浓度/电阻率曲线换算成当量盐量(mg),然后将当量盐量除以绝缘子表面积(cm2)求出当量盐密。

  这一过程需反复进行,反复的时间间隔必须足够短,以便求出两次冲洗间的最大盐密度。由于冲洗可能破坏试样状态,所以在整个测试期必须有多个试样对象暴露在自然的污染环境中,因此这种方法耗时多、费用高,而且仅能给出平均水平概念值。

1.2 绝缘子表面电阻测试法

该法是对绝缘子施加低压交流电,定期自动测量带电绝缘子的表面电阻,而同时又不会触动污染物。此法有两种方案可供选择。第一种方法是对暴露在潮湿条件下的带电绝缘子定期地或连续地测量其表面电阻。第二种方案是应用带有超声冷雾发生器的轻便雾室获取人造受潮时间,从而测出污秽绝缘子表面电阻与受潮时间两者间的关系。

  后一种方案能可靠地指示出雾或露水浸潮绝缘子时绝缘子绝缘状态。另外当有大量非溶性污染物时,这种作用很直观,且具有不破坏污染物原状的优点,因此可以获得污染沉积的积累效应。

1.3 漏泄电流的在线测量法

  这种测量需在特殊设备上进行,用适当的电源对绝缘子串施加电压。传感器与绝缘子串串联,再通过并联电阻测量漏泄电流,漏泄电流值取决于环境状态的变化和污染物的积累程度。

  这一技术可用于被研究线路绝缘子上,通过特殊的耦合措施收集漏泄电流。该法能连续记录漏泄电流的各种波形(基波、峰值等),直至在运行电压下发生闪络。该法在试验站很容易获得测试设备电源;而直接装在线路上的测试设备,则需设专门电源,一般可以通过安装在同一铁塔上的太阳能电池来实现。

2 表面电阻测量装置

  为了测量绝缘子表面的状态,已研制一种便携式人工雾室,将受污染绝缘子放入人工雾室,并施加127 v交流电压,用超生雾气发生器使绝缘子表面达到潮湿状态,时间约在20~30 min内。为使雾室内部雾气能均匀分布从而使绝缘子完全潮湿,室内配有小风扇吹动。应用一电阻和绝缘子相连以测量漏泄电流。每2~3 min测量一次,从而获得绝缘子湿态表面电阻与受潮时间的关系曲线。图1为便携式人工雾室的原理接线图。

  为了求得表面电阻的临界值,在自然受污染的绝缘子(闪络过的绝缘子)上进行。人工污染的绝缘子,其污染物的类型及数量是在实验室产生并经过化学分析。对人工污染绝缘子进行评价的目的:是在相同的受潮时间和受潮程度下对自然污染和人工污染绝缘子的绝缘状态进行定量对比。

  这种方法用在线路模拟绝缘子上,能很好地指示现场因雾或露可能使绝缘子受潮时,其表面电阻值距临界值还有多远,一般当绝缘子表面电阻低于400kω时必须对其更换或清扫。

3 漏泄电流检测装置

3.1 漏泄电流传感器

  测试工作是先在试验室进行,在不同的潮湿状况下测试自然污染和人工污染的绝缘子,以确定绝缘子的漏泄电流特性,然后再到现场进行测试。为了对漏泄电流进行分析,需并联电阻器、录波器和频谱仪各一台。

图2所示两条曲线,上面的曲线(实线)显示线路在被污染状态下测试的漏泄电流的变化。曲线的前一段(85 ms)没有波动,为漏泄电流基本值;紧接的40ms的漏泄电流增大,最后则发生闪络。下面的曲线(虚线)显示漏泄电流的谐波分析,主要涉及闪络前的一段。通过对谐波分析表明,漏泄电流主要成分是60 hz的基波和3次谐波,同时也存在少量的5次、7次和9次谐波。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计