基于光傳感器技術(shù)的500 kV交直流輸電線路鹽密在線監(jiān)測研究及對比分析

范 強，蔣 麗

(1.四川省電力公司超(特)高壓運行檢修公司，四川成都 610041;2.武漢康普常青軟件技術(shù)有限公司，湖北武漢 430074)

0 引言

與交流輸電工程相比，直流輸電線路絕緣子的污穢度高于交流系統(tǒng)［1］，而且在相同污穢條件下直流線路絕緣子的污穢閃絡(luò)電壓要低于交流線路絕緣子［2］。架空交、直流線路積污存在一定差別，就不能完全按照架空交流上的工作經(jīng)驗來指導(dǎo)架空直流線路上的防污閃工作［3］。由于架空直流線路占中國架空線路的比例很小，因此對于架空直流線路上面的防污工作開展也較少，架空直流線路上鹽密的在線測量更是少有研究。本課題就是利用光傳感器鹽密在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)直流線路鹽密的在線測取，對比分析交、直流線路積污過程中鹽密值的變化規(guī)律，為架空直流線路現(xiàn)場污穢度研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持［4］。

1 技術(shù)方案

1.1 技術(shù)原理

圖1 鹽密測量原理

圖1為光傳感器測量鹽密原理示意圖。光傳感器測量鹽污的基本原理，簡單來說就是基于介質(zhì)光波導(dǎo)中的光場分布理論和光能損耗機理。置于大氣中的低損耗石英玻璃棒就是一個以棒為芯、大氣為包層的多模介質(zhì)光波導(dǎo)［5］。在石英棒上無污染時，由光波導(dǎo)中的基模和高次模共同傳輸光的能量，其中絕大部分光能在光波導(dǎo)的芯中傳輸，但有小部分光能將沿芯包界面的包層傳輸，即有小部分光能進入大氣傳輸，光波傳輸過程中光的損耗很小。當(dāng)石英玻璃棒上有污染時，它將對光能產(chǎn)生損耗，其原因有:①是由于污染粒子的折射率大于石英的折射率，破壞了高次模的全反射傳輸條件，產(chǎn)生光能損耗;②是由于污染粒子對光能的吸收和散射使光能產(chǎn)生損耗，光能損耗的程度就可以反映出污染的大小。因此，通過檢測光能的損耗就可以檢測出污染的大小［6］。

圖2 德寶線0064號、0387號桿塔鹽密曲線

圖3 農(nóng)業(yè)型污穢鹽密曲線

圖4 工業(yè)型污穢鹽密曲線

圖5 4個監(jiān)測點鹽密對比曲線

1.2 布點方案

2011年4月底分別在±500 kV德寶線0064號、0387號桿塔、500 kV坡山二線012號桿塔、500 kV資洪一線043號桿塔安裝了光傳感器鹽密在線監(jiān)測裝置。安裝信息如表1所示。

為了有針對性的對交、直流線路積污特性進行分析，根據(jù)污穢環(huán)境類型進行區(qū)別性選點，分別選擇處于農(nóng)業(yè)污穢環(huán)境類型的德寶直流0064號桿塔與坡山二線012號桿塔為農(nóng)業(yè)型對比監(jiān)測點，以及處于工業(yè)污穢環(huán)境類型的德寶線0387號桿塔與資洪一線043號桿塔為工業(yè)型對比監(jiān)測點。

表1 安裝信息表

2 監(jiān)測數(shù)據(jù)

為了更好地分析鹽密數(shù)據(jù)，收集每天當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報信息作為數(shù)據(jù)分析參考。圖2為±500 kV德寶線0064號、0387號桿塔2011年4月24日至5月30日鹽密曲線。氣象信息見表2。

表2 綿陽氣象信息記錄表

續(xù)表2

如圖2所示，德寶直流0064號及0387號桿塔鹽密監(jiān)測點于2011年4月24日安裝后開始積污，污穢值緩慢上升，5月初兩個監(jiān)測點鹽密值均有所下降，其后3天鹽密值又上升，5月10日左右鹽密值又出現(xiàn)下降值，直到5月20日鹽密有一個明顯的下降，對比表1綿陽地區(qū)氣象記錄表可以發(fā)現(xiàn)鹽密值的變化與降雨量保持很好的一致性，且兩個監(jiān)測點鹽密值變化趨勢也基本相同，處于工業(yè)型污穢環(huán)境的德寶線0387號監(jiān)測點的鹽密值也約高于處于農(nóng)業(yè)型污穢環(huán)境的德寶線0064號監(jiān)測點鹽密值，這與運行經(jīng)驗一致。

圖3、圖4分別為交、直流線路監(jiān)測點不同污染類型鹽密對比曲線圖，如圖所示，無論是農(nóng)業(yè)型鹽密對比監(jiān)測點還是工業(yè)型鹽密對比監(jiān)測點，直流線路監(jiān)測點積污速度均高于交流線路監(jiān)測點積污速度，這與以往研究結(jié)論一致。

圖5為4個監(jiān)測點鹽密對比曲線，如圖5所示，2011 年5、6、7、8、9 月降雨較多，降雨對鹽密值起到很好的清洗作用，使4個監(jiān)測點前期鹽密值一直保持較小，9月下旬雨水慢慢減少，進入積污期，鹽密值有很明顯的增長過程，特別是處于工業(yè)型污穢環(huán)境的直流監(jiān)測點，德寶線0387號監(jiān)測點10月份一個月內(nèi)鹽密增長值與前面5個月增長值相當(dāng)。圖5中直流監(jiān)測點鹽密值變化與交流監(jiān)測點也有所不同，交流線路鄰近幾天的鹽密值變化均較為平滑，直流線路卻是呈波動變化。

3 結(jié)論及展望

±500 kV德寶線0064號、0387號桿塔、500 kV坡山二線012號桿塔、500 kV資洪一線043號桿塔4個監(jiān)測點鹽密數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)分析結(jié)果表明，鹽密值變化與天氣變化具有很好的一致性，利用光傳感器鹽密在線監(jiān)測裝置可以實現(xiàn)交、直流線路鹽密值實時在線測取，能準(zhǔn)確反映現(xiàn)場污穢環(huán)境。交、直流線路鹽密分析結(jié)果表明，直流線路鹽密增長速度高于交流線路，與以往研究結(jié)論一致。下一步，會每三個月對交、直流線路監(jiān)測點鹽密值進行對比分析，并記錄分析結(jié)果，直到鹽密值達(dá)到飽和。從而確定四川典型地理環(huán)境下交、直流線路積污特性，掌握四川地區(qū)交、直流線路積污規(guī)律。

［1］宿志一，劉燕生.我國北方內(nèi)陸地區(qū)線路與變電站用絕緣子的直、交流自然積污試驗結(jié)果的比較［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2004，28(10):13 －17.

［2］高海峰，樊靈孟，李慶峰，等.±500 kV高肇直流線路絕緣子積污特性對比分析.高電壓技術(shù)，2010，36(3):672－677.

［3］宿志一.北方內(nèi)陸地區(qū)線路懸式絕緣子串的直流自然積污特性［R］.北京:中國電力科學(xué)研究院，1990.

［4］Su Z，Liang X，Yin Y，et al.Outdoor Insulation Selection Methlrod of HVDC Lines［C］.//14th International Symposium on High Voltage Engineering.Beijing，China:［s.n.］，2007.

［5］吳光亞，宋偉，蔡煒，等.光譜法檢測輸變電設(shè)備鹽密的實驗室研究［J］.高電壓技術(shù)，2001，27(5):57 －58.

［6］謝強，朱瑞剛，熊鵬.晉中地區(qū)輸電線路微氣象及鹽密監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2010，159(2):21 －23.