绝缘子污秽度的在线监测

绝缘子污秽度的在线监测

电力设备外绝缘污闪，是阻碍电力系统安全运行的难题之一。合成绝缘子和玻璃绝缘子的应用，并未从根本上改变防止污闪课题在电力系统中的重要性。涂、擦、爬、仍然是运行设备防污闪的基本措施。及时掌握外绝缘污秽度，是适时采取防止污闪措施的科学基础。

（一）绝缘子表面污秽度参数量的选择与测量

绝缘子的污秽度，指的是绝缘子所处一定的地理区域的污秽程度。国际大电网会议第33学术委员会042工作组，推荐了五种常用的绝缘子污秽的测量方法，即

1）等值盐密法

2）表面电导法

3）污闪梯度法

4）最大泄漏电流法

5）电流脉冲计数法

盐密、电导、梯度和泄漏电流是4个表征污秽度的参量。

（1）等值盐密法

等值盐密法主要是测量外绝缘的单位表面积上等值附盐量。以每平方厘米多少克Nacl来等值于绝缘子表面上的实际污密。此等值Nacl量与实际污层分别溶于相同容积和相同温度的蒸馏水中具有相同的电导率。此盐量称为等值盐密。

等值盐密是国内人工污秽试验中常用的污秽度参量，被作为利用人工污秽试验来确定某处绝缘子行为的基础。

等值盐密的测量，应在实际运行的绝缘子上进行。可以测得绝缘子表面的污物分布。但这种方法只测量了污物有效分量的等值量，而没有考虑湿润、电弧发展过程等影响。同时，测量污秽等值盐量时，使用水量的多少，影响测定值的准确度，有时可以相差几倍。

此方法简单易行，对测量的技术要求不高，在我国电力系统已应用多年。现执行的污区划分标准就是根据等值盐密确定的，但此参量难于实现实时自动化监测。

盐密是一个平均的概念，时效性差。又因污物成分的不同。测量的结果可能会导致很大的差异。

（2）表面电导法

表面电导实际上是流经污秽绝缘子的工频电流与施加电压之比。绝缘子电导是决定绝缘子性能的表面综合状态（污层的污秽量和湿润度等），所以被认为是确定污秽度的合适方法。

此法反映污闪过程中积污和潮湿两个阶段。

为了测量污层表面电导，应在污层饱和受潮的条件下，在绝缘子上加适当高的工频交流电压U ，测其泄漏电流I ，表面电导

G ＝I / U

绝缘子的污层表面电导率

))(/,/(⎰===X D dx f f k G fG πσ （1）

这样求得的是整体绝缘子的平均表面表面电导率。

表面电导法测量比较麻烦，测量的分散性也较大，同时还受污秽分布不均匀的影响。又由于绝缘子的结构形式，金属附件部位污层间断等因素对表面电导率测量值的影响（如脚、帽的存在），对测量电压和作用时间都有要求。即需要容量较大、内阻足够小的电源来完成。因此，此方法的应用受到一定的限制。

局部表面电导率的测量方法，可以克服整体平均与积分表面电导率存在的问题。但是由于测量方法不同，测量结果也不同。这两个参数有一定的联系，但并不等价。

（3）绝缘子闪络梯度法

绝缘子闪络梯度是单位泄漏距离污闪电压。即工频污闪电压除以绝缘子泄漏距离的总长度。此法反映污闪全部过程。

污闪电压梯度和污闪电压的本质是一样的。它们是表征绝缘子性能的最直接的污秽参量。测量现场闪络的方法如下。安装各种型式及不同长度的绝缘子串。采用自动重合型式断路器，操作接通或断开恒压电源：

1）采用不同长度的绝缘子串分别和熔丝串联与电源接连。最短绝缘子串闪络后，利用熔丝动作，使闪络串被辨别出来，并防止进一步的闪络，或者使绝缘子串完全隔离开来。

2）在不同长度的绝缘子串上增加它的长度，经过指定时间后，可找到最小的耐受长度。为了得到比较可靠的统计数据，试验可以重复多次。一种较快的和更满意的方法，是设置多个各种长度的绝缘子串试品，从每种长度的闪络百分率来估计闪络概率。

3）另一种方法是：在每串绝缘子链上装熔丝，每次闪络熔断一根熔丝，增加一片绝缘子，最终每串绝缘子将增长到耐受水平的有效长度。

绝缘子闪络梯度法的优点是试验真实绝缘子，并测量它们的污闪性能。但此方法费用较大，对电源设备及测量仪器的要求很高。同时，现场测量不容易捕捉到时机，由于自然污秽的积污水平达到临界状态，与引起污闪的气象条件不可能同时发生，往往是污秽度已经达到临界水平，但没有出现充分的潮湿的条件而测量不到临界的污闪电压。此法现场运用受设备和条件的限制，普遍使用有难度。

（4）最大泄漏电流法

最大泄漏电流（I h）是指在指定的时间内，在运行电压作用下的绝缘子上，记录到的最大峰值脉冲电流。一般被认为是可用于测量地区污秽程度的合适参数。

假如，同一绝缘子在现场暴露于自然污秽中，并且在运行电压下受潮，可以记录到最大泄漏电流I h，对此绝缘子的地区污秽，可以用此最大泄漏电流I h来代表。在线监测最大泄漏电流I h的方法与实验室测量方法基本一致。示意图如图1。

图1 泄漏电流测量示意图

专用环型电流传感器，安装于绝缘子的接地端，即套在最后一片绝缘子的挂环处。利用人工污秽试验方法，在指定的施加电压U下，可以测量作为污秽度S 函数的最大泄漏电流I h。泄漏电流I h的大小随着试品的湿润程度的增加而增加。在饱和受潮的条件下，I h达到最大值。随着污液的流失，I h也会减小。试验可得到I h－S关系曲线，也可以对指定污秽度，得到I h与施加电压的函数。因此，采用此法便于把现场和实验室测量进行比较，可以连续记录气象条件和施加电压对污秽绝缘子的联合影响。它可用作统计基础，确定地区污秽度。也可根据泄漏电流的测量，采用统计的方法决定污闪危险性。

当I h增加到或超过临界电流I c时，就可能会发生闪络。相应施加的电压值是临界电压U c，临闪前半周期泄漏电流脉冲峰值的下限I max，被认为非常接近于I c 的理论值。所以泄漏电流的临界值也能被试验决定。

目前，国内普遍采用此法作为绝缘子污秽在线监测与报警设备的基本工作原理。

（5）泄漏电流脉冲记数法

运行电压下，记录一定周期内流经绝缘子表面超过某一幅值的泄漏电流脉冲数，称为泄漏电流脉冲记数法。

电流脉冲频率和幅值增加到一定程度时，绝缘子发生污秽闪络。因此可将泄漏电流脉冲幅值和重复率的某一定值作为污秽绝缘子临界闪络的条件。

采用电子计算机技术，测量泄漏电流脉冲容易、准确和可靠。还可根据要求，通过测量全电流波形来完成。如图1，采用专用的污秽泄漏电流监测仪，来完成对泄漏电流脉冲的记录处理工作，分别对预先标定的多个不同幅值的泄漏电流脉冲进行计数。

此法同样综合反映了污闪的全部过程。根据经验，脉冲计数可被用于监测污秽绝缘子的状况和给出污闪报警信号。这对于监督绝缘子是否需要带电冲洗和喷涂RTV涂料较适宜。此方法经济、可靠，并能在正常运行条件下，对大量绝缘子提供连续监督、分析比较以及评价的依据。因此在我国和一些其他国家地区都有应用。

（6）几个参量的综合评价