淺談高壓輸電線路外絕緣性能的影響因素及在線監(jiān)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(guān)重要的作用，但每年很多地方的高壓電網(wǎng)都會發(fā)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(tǒng)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(xiàn)絕緣子外絕緣性能的在線監(jiān)測方法，從而提高供電系統(tǒng)的安全可靠運行，具有重要的實際意義。

關(guān)鍵詞：絕緣子 性能 監(jiān)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(yè)的高速發(fā)展，企業(yè)對電網(wǎng)質(zhì)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(huán)境污染等原因?qū)旊娋€路造成的危害也越來越嚴重，導(dǎo)致線路絕緣子外絕緣性能劣化，大大降低了供電系統(tǒng)的可靠性，影響企業(yè)的安全生產(chǎn)。如果能夠?qū)崟r在線監(jiān)測線路絕緣子外絕緣污穢狀況，且在第一時間內(nèi)發(fā)出預(yù)警，并采取有效的防范措施，實現(xiàn)由計劃檢修向狀態(tài)檢修的轉(zhuǎn)變，可以大大提高供電系統(tǒng)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(yè)廢氣等污染物的排放導(dǎo)致空氣環(huán)境及氣象條件變差，易造成高壓線路絕緣子性能下降發(fā)生污閃事故。根據(jù)相關(guān)實踐研究，高壓絕緣子表面污染并不是短時間內(nèi)形成的，而是經(jīng)過相當多綜合因素匯成的，例如：線路分布地區(qū)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(shù)關(guān)系?；诟邏航^緣子所引起的事故次數(shù)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(shù)倍以上。

1.2 常用措施

為了減少污染事故的發(fā)生，提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓輸電系統(tǒng)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(shù)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(jīng)過每個地區(qū)的環(huán)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(dǎo)體釉絕緣子。此種措施具有很大的局限性，在寒冷地區(qū)的應(yīng)用效果不太明顯，而且隨著時間的推移，當半導(dǎo)體釉出現(xiàn)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(qū)所采取的防范措施，主要包括人工現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(yè)就會造成污閃事故的發(fā)生，然而由于高壓線路分布區(qū)域問題，工作人員很難在第一時間確定是否應(yīng)該清洗。產(chǎn)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(jiān)視沒有建立實時在線的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，不能實時在線監(jiān)測，從而導(dǎo)致維護人員不能準確掌握現(xiàn)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(jiān)測方法

高壓輸電線路外絕緣性能在線監(jiān)測的實現(xiàn)，可使電力系統(tǒng)由計劃檢修向狀態(tài)檢修的轉(zhuǎn)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(jiān)測子系統(tǒng)。

（2）輸電線路微氣象區(qū)氣象信息監(jiān)測子系統(tǒng)。

（3）無線數(shù)據(jù)通訊及GPS故障定位子系統(tǒng)。

2.1 絕緣子泄漏電流監(jiān)測子系統(tǒng)

絕緣子泄漏電流監(jiān)測子系統(tǒng)，由絕緣子泄漏電流卡環(huán)、泄漏電流傳感器、數(shù)據(jù)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(jiān)測子系統(tǒng)

由溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雨量傳感器和氣壓傳感器等組成，可監(jiān)測輸電線路某一區(qū)域的氣象參數(shù)，包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量和氣壓等信息。

2.3 無線數(shù)據(jù)通訊及GPS故障定位子系統(tǒng)

由GSM、GPRS、CDMA無線數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通訊模塊用于將傳送或接收各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。

3 高壓線路絕緣子性能在線監(jiān)測方法的實現(xiàn)

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(huán)境下，而泄漏電流信號通常為uA級，目前采用的技術(shù)都是將電流互感器放在最后一片絕緣子上方的球頭掛環(huán)處，或從倒數(shù)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(cè)最后一片絕緣子上方的球頭掛環(huán)處安裝一卡環(huán)，利用該卡環(huán)將集流環(huán)固定在絕緣子上表面，根據(jù)泄漏電流沿面形成原理，集流環(huán)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(shù)據(jù)監(jiān)測分機，從而實現(xiàn)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(xiàn)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)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(yīng)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(tài)參數(shù)，是一個典型的非線性多變量函數(shù)關(guān)系。如果環(huán)境濕度比較大，那么即使污穢程度不大，也會出現(xiàn)漏電的可能性，但是如果系統(tǒng)報警顯示清潔人員進行清掃，就會出現(xiàn)安全事故，因此，采取單變量報警模型是不科學(xué)的。

為了克服這個缺陷，可在監(jiān)測系統(tǒng)中建立了一套分析系統(tǒng)，它由知識庫、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理、推理機、解釋機制、人機接口等部分構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

分析系統(tǒng)根據(jù)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(huán)境溫度、濕度等數(shù)據(jù)，結(jié)合該桿塔所屬線路的電壓等級、絕緣子型號、污源性質(zhì)、污穢等級和知識庫中的規(guī)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(jié)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(wěn)定性，需要及時掌握外緣性能的變化情況，因此設(shè)計一種在線監(jiān)測方法，對高壓電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行起到非常好的促進作用，不僅具有較好的經(jīng)濟效益，而且具有較高的社會效益。

參考文獻

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