输电线路绝缘子在线检测与诊断

实际检测中，有缺陷的绝缘子串中表面局部放电的光辐 射超过平均光辐射强度。但是，电子光学探测器仅能判断出 绝缘子串中是否存在零值绝缘子，不能确定到底有几片零值 绝缘子以及它们的位置。
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图3. 悬式绝缘子串用的电子光学探测器工作原理图
G—被测绝缘子；J—照相胶卷；H—物镜光圈；O1、O2—输入、输出 物镜；R—可调电阻；
第一章 输电线路绝缘子在线检测与 诊断
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1.绝缘子电压分布在线检测
检测电压分布的方法很多，早期大多采用短路叉、
火花间隙或小型静电电压表等方法。其中短路叉及火 花隙法较简单，而且由于两触头之间的电容小，对绝 缘子串原有的电压分布影响很小。但短路叉法是依靠 该片绝缘子被短路时所发出的火花及放电声来检别， 当周围坏境噪声高时准确度低。火花间隙法用一可调 的放电间隙，可读出该片绝缘子所承受的电压数值， 但读数的分散性相当大。如用绝缘杆将小型静电电压 表放在靠近被测绝缘子进行测量，则可测出每片上承 受 的 电 压 值 ， 但 由 于 静 电 电 压 表 的 极 间 电 容 （ 30 ～ 50pF）与绝缘子本身的电容（35～60 pF）相近，并 联时将影响该片绝缘子原来的电压分布值，而且表头 小，绝缘杆长时更难以看清读数。现在多采用电阻杆 或电容杆分压的方法，这样处于低电位的指示仪表易 读数。
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4.红外热像仪检测法
不良绝缘子与良好绝缘子的表面温度存在差异，尽管这种
差异很小，但应用红外热像仪可以将绝缘子表面的温度分布以 直观、形象的热像图显示出来。
正常运行中，不良绝缘子由于电压低于正常绝缘子，导致 该不良绝缘子的表面温度低于正常绝缘子，利用红外热像仪可 以测量出这种温度的差异。对于涂有半导体釉的防污绝缘子的 遥测相当顺利，因为表面电流较大、温升较高，一出现零值绝 缘子，该片的温度将比其他正常绝缘子低几摄氏度，易于用红 外热像仪识别；而对于玻璃绝缘子或普通釉的瓷绝缘子，正常 时温升就很小，当出现不良绝缘子，其温度比其他正常者只低 约1℃左右，在现场使用时，难度有所增大。
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图1. 自爬式不良绝缘子检测系统原理图
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2.电晕脉冲式检测器
在输电线路运行中，绝缘子串的连接金具处会产生电晕，
并形成电晕脉冲电流通过铁塔流入地中。电晕电流与各相电 压相对应，只在一定的相位范围内产生。若进一步把正负极 性的电流分开，则同极性各相的脉冲电流相位范围的宽度小 于各相电压间的相位差，采用适当的相位选择方法便可以分 别观测各相脉冲电流。利用该原理开发出一种专门在地面上 使用的检测器，如图2所示。检测系统由四部分组成：电晕 脉冲信号检测回路、周期信号发生回路、各相电晕脉冲计数 回路和显示回路、测量控制回路。这种检测器具有重量轻、 体积小、不用登杆、检测效率较高等特点。
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近几年来，国内外不断探索检测电压分布和不良绝缘子 的新方法，这些方法主要有以下几种。
1.自爬式不良绝缘子检测器
当绝缘子串中片数很多，每片都要手持绝缘杆进行测量， 不但劳动强度大，而且容易出错。自爬式不良绝缘子检测器 主要由自爬驱动机构和绝缘电阻测量装置组成。在对垂直绝 缘子串进行测量时，先将检测器置于最高绝缘子两端，然后 利用重力依次向下移动。它在测量时用电容器将被测绝缘子 的交流电压分量旁路，并在带电状态下测量绝缘子的绝缘电 阻，根据直流绝缘电阻的大小判断绝缘子是否良好。如用于 测量耐张串，可靠内藏的小型电动机驱动，依次测到另一侧。 图1所示为用于500kV超高压线路的自爬式不良绝缘子检测器 的检测系统框图。
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图2. 电晕脉冲式检测仪原理图
测量时对各相电晕脉冲分别进行计数，并选出最大最小
的计数值，取两者的比值（最大/最小）作为判别依据。当同 一杆塔的三相绝缘子串无不良绝缘子时，各相电晕脉冲处于 平衡状态，此时比值接近于1；当有不良绝缘子时，则各相 电晕脉冲处于不平衡状态，该比值将大于1。可以先以铁塔 为单元粗测，若判定该铁塔有不良绝缘子时，再逐个绝缘子
专家判据采用电力系统运行经验中规定的劣质绝缘子判
断标准：绝缘子的分布电压小于正常值的50%，判为劣质；
绝缘子的分布电压小于相邻绝缘子电压、且比相邻绝缘子电
细测。
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3. 电子光学探测器
由于架空输电线路绝缘子串中每片绝缘子串和电压分布 是不均匀的，离导线最近的几片绝缘子上的电压降最大。当 出现零值绝缘子时，沿绝缘子串的电压将重新分布，离导线 最近的几片绝缘子上的电压将急剧升高，会引起表面局部放 电或者增加表面局部放电的强度。而根据表面局部放电时产 生光辐射的强度，就可知道绝缘子串的绝缘性能。图3给出 了一种电子光学探测器的结构示意图。
图4. 已开裂和良可好编辑绝p缘pt 子的频谱图
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二、瓷质劣质绝缘子诊断——分布电压法
瓷质劣质绝缘子的测量分两步进行。第1步粗测以判断 三相中是否存在以及哪一相存在劣质绝缘子。第2步详细测 量劣质绝缘子存在相的分布电压，并与该电压等级下的标准 电压进行比较，可以得出劣质绝缘子的确切位置。第1步在 现场利用专用测量仪器就可完成，但测量的数据作为查询和 统计的记录，仍然要存储在数据库中。第2步在现场完成。
因为从掁动的频谱来看，已开裂的绝缘子的中心频率与 正常时不同。如将超声发生器所产生的超声波用抛物型反射 镜对准被测绝缘子激起微小掁动，然后将激光对准此被测绝 缘子，根据反射回来的信号的频谱分析，即可判定该绝缘子 是否已开裂。图4为反射回的信号的频谱分析，已开裂的绝 缘子的频谱已产生了明显变化。目前已有可能在现场用此法 对50m以内的绝缘子实现遥测。
利用红wenku.baidu.com热像法来检测不良绝缘子，简单方便、速度快、
效率高，甚至可普查每串绝缘子，还可结合检测进行巡线，是
高压、超高压及特高压输电线路不良绝缘子的检测方向。
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5.激光掁动检测法
近年来国外已开始将激光技术用于对已开裂绝缘子的遥 测，如英国CERL研究过用激光多普勒掁动仪的方法来测量 绝缘子表面的微小掁动。日本研制出一种用超声源引起绝缘 子的掁动，然后再用激光来测量的方法。