维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期 华中电力 第２Ｏ卷 绝缘子污闪电流特性的试验分析及 在线监测方案的研究 张嘉乐，黄剑锋 （深圳供电局，广东深圳５１８０２０） 摘要：使用固体层法分别对单片绝缘子和两片绝缘子进行了一系列的污闪实验，得出了单片及几片闪络时泄漏电流的 幅频特性后，对绝缘子泄漏电流在线监测的不同方案的各个过程进行了比较分析，得出其优缺点，并在分析原有方案的 基础上进行了一定的改进．得出了一套行之有效的监测方案。 关键词：绝缘子；泄漏电流；在线监测；通信；污秽 中图分类号：ＴＭ８５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—６５１９（２００７）０４—００２６—０３ Ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｌｅａｋ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｏｎ—ｌｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＺＨＡＮＧ Ｊｉａ－ｌｅ，ＨＵＡＮＧ Ｊｉａｎ－ｆｅｎｇ （Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５ １ ８０２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｍａｋｅ ｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｌｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｄｏｎｅ ｔｏ ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ａｎｄ ｔｗｏ ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ ｉｎ ＥＭＣ ｒｏｏｍ．Ｓｏｍｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｏｆｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｌｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｓｈｏ￣ｃｏｍｉｎｇ ｗｅｒｅ ｓｈｏｗｅｄ ｈｅｒｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｓｕｌａｔｏｒ；ｌｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ；ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ 绝缘子表面附盐密度达一定程度时，其绝缘性能 就会降低，并经常引起污秽闪络事故，严重影响了电 力系统的稳定运行且造成较大的经济损失。 针对绝缘子的运行问题．国内外已采取了很多措 施并起到了一定作用，但减少污闪事故的效果仍不理 不是很多 为弄清泄漏电流污闪特性，笔者在电磁兼容室使 用固体层法分别对单片绝缘子和两片绝缘子进行了 一系列的污闪实验，得出了单片及两片绝缘子闪络时 （１）单片绝缘子闪络前，电晕较为严重，出现咝咝 泄漏电流的幅频特性。结果发现： 想，原因之一为对于带电运行的电力传输线及变电站 内绝缘子的绝缘状况一直没有安全有效的在线监测 方法。 泄漏电流是衡量绝缘子污秽程度的指标之一。它 包含绝缘子运行状态的足够信息且相对容易测量．因 的响声．但电晕的频率在１～１０ＭＨｚ间分布比较均匀， 为多个小脉冲。 （２）当单片闪络时，在６ＭＨｚ左右的闪络电流产 生磁场的幅频响应有一个大的尖脉冲，当测量装置距 此。现使用的监测系统中多采用测量泄漏电流来估计 系统污秽绝缘子的运行状态。 闪络绝缘子约１．８ｍ时．此脉冲幅值达到６４．１０ｄＢｐ￣Ｆｈｎ， 在２５－３０ＭＨｚ频率段附近其整体的幅频响应也较大。 １绝缘子泄露电流的污闪特性 要对泄漏电流进行在线监测就首先要清楚绝缘 子泄漏电流的特点（频率和幅值的情况）并与周围环 ０）两片绝缘子闪络时的特性基本与单片相一致， 但闪络时的电压比单片要高出了一倍多。 ２监测方案的研究 实时、长期的在线监测泄漏电流，能真实有效地 境的区别，这样才可能定出合适的报警值，设计出行 之有效的监测装置。但现有的这方面的实验进行的并 收稿日期：２００７—０４—０９ 反映绝缘子的污秽状况，当污秽过限时发出报警，提 作者简介：张嘉乐（１９７９一），男，广东人，华南理工电力系统自动化专业毕业，现从事高电压试验工作 一２６— 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２０卷 绝缘了 亏ｊ：＿＝电流特性的试验分‘ 及在发监测方案的研究 ２００７年第４期 示丁作人员清扫，达到预防污闪事故的目的．提高了 供电可靠性。另外，污秽泄漏电流受电压等级、气候的 影响，在线监测可获得自然污秽泄漏电流的特性数 据，为现场防污措施提供科学的依据。 尽管运用的具体技术方案不同．但泄漏电流的在 线监测装置大多是由以下几个步骤组成：泄漏电流信 号的提取及传输、信号的前置处理、Ａ／Ｄ转换、微处理 器进行信号处理、处理后的信号通过远程通信传输至 地面的接收装置，结果的输出（是否报警）。原理图如 图１所示 图１泄漏电流在线监测的基本步骤 ２．１提取泄漏电流信号的分析与比较 现有的泄漏电流信号的提取方法主要可分为直 接提取和使用穿心式电流互感器两种。 前者中的一种是使用无感电阻串人回路中，通过 测量分流器两端电压间接求取泄漏电流．这种方法比 较麻烦，使用较少。另一种是利用泄漏电流沿面形成 的原理，在绝缘子串铁塔侧的某片绝缘子上方安装一 开口式的引流装置，将泄漏电流通过双屏蔽线引入到 安装于铁塔中部的数据采集单元中Ｉｌ】。此方法有利于 采集微弱电流信号，保证信号采样不失真，且无需停 电安装，使用较方便。但它需要将测量单元引入运行 回路中，当出现闪络时，产生的大电流流过测量回路， 因此对保护电路要求很高。 使用穿心式电流传感器则是将高精度的环形电 磁式互感器安装于接地引下线或挂环处回。使用中监 测回路与泄漏电流相隔离，没有电的联系，不必考虑 电流泄放问题。但当泄漏电流信号较小时难以达到高 的测量精度，且受现场运行中的磁场干扰较为严重。 可从隔离外界磁场着手考虑其抗干扰措施，采用全封 闭式的电流传感器及在电流的传输线上加装屏蔽线等， 这些手段可以在一定程度上减小干扰程度，确保测量准 确度。所以本文推荐采用穿心式线圈作为互感器。 ２．２泄漏电流特征量监测的比较分析 表面泄漏电流是电压、气候、污秽三要素的综合 反映和最终结果，称为动态参数，它表征了绝缘子接 近损坏的程度，故一直被用作监测污秽绝缘子运行状 态。通常用泄漏电流的３个特征量作为表示污秽度的 参数，即：运行电压下泄漏电流最大脉冲幅值，ｈ，超过一 定幅值的泄漏电流脉冲数Ⅳ，及电流的有效值，。它们 与绝缘子表面等值盐密的关系日 口图２、３所示。 嘉 曝 象 图２最大脉冲幅值与等值盐密的关系 暴 蠹 蕾 ＥＳＤＤ／ｍｇ・ｃｍ’ 图３脉冲数Ⅳ与等值盐密的关系 现有方案中，有将泄漏电流有效值单独作为监测 报警的信息量，即将经过前置处理后的泄漏电流信号 通过带阻滤波器后，得到泄漏电流基波信号，信号经 过Ａ／Ｄ转换器后送人信号处理系统。 有对超过一定幅值的泄漏电流脉冲数进行监测 以确定运行状况的回，其工作原理是将泄漏电流脉冲 信号经放大处理后送至比较器。在设定的单位周期 内，幅值超过某一预定值 的电流脉冲计数值为Ⅳ， 当Ⅳ超过某一预定值 时，即发出的告警信号。工作 框图如图４所示 图４监测脉冲数的原理图 国外还有提出同时监测泄漏电流有效值和局放 大小凹，再通过使用无线电局域网同时传输高低频信 号。两项特征量综合判断，比一项更具说服力，因此起 到了较好的监测效果。 本文认为同时监测泄漏电流的三个特征量：脉冲 数Ⅳ，有效值，以及局放电流的幅值将更为全面的判 断绝缘子的表面状况。测量流程如图５所示。通过以 下程序，可得到泄漏电流的有效值和超过一定幅值的 泄漏电流脉冲数。系统通过综合分析有效值和脉冲数 得到较完整的泄漏电流信息，更好的对绝缘子的表面 状况进行判断。 一２７— 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期 华中电力 第２０卷 图５ ｌ司时测量局部放电脉冲数与电流有效值的原理图 另外，除了电气量即泄漏电流信号的测量外．还 应对非电气量进行测量。一般包括环境温度、湿度及 雨量的测量。但根据绝缘子表面凝露的机理．并不仅 仅与环境的温、湿度有关．还涉及到绝缘子表面与环 境的温差。温差越大，越容易在绝缘子表面凝露。因 此。本文提出在监测绝缘子环境温度的同时监测表面 的温度，以确定温差，有助于判断绝缘子的表面状况。 输入泄漏电流信号的同时。向微处理器输入环境温 度、湿度及绝缘子表面的温度。再使用模糊控制理论 进行分析可使报警的准确性大为提高。 ２３前置与信号处理过程 采集了信号后一般都要经过前置过程．包括先经过 过电压保护电路，再将电流信号转变为电压信号。之后 通过信号放大电路。再送入Ａ／Ｄ转换器进行Ａ／Ｄ变换。 信号经前置处理后送给以微处理器为核心构成 的信号处理单元，微处理器根据处理后的信号决定是 否进行报警［５１。在监测泄漏电流时．根据单片绝缘子的 污秽闪络的实验结果．可使用微处理器中的带通滤波 器主要监测３～９ＭＨｚ的值。 Ｚ４监测结果远程通信方式的分析比较 以往多采用通过双层屏蔽线将分析结果或报警 信号从安装于杆塔上的信号处理系统传给地面终端 或控制室内的计算机．其优点是传输时间短，但需要 较长的传输线且接线麻烦。 近年来，无线通信方式的使用省去了布线的麻 烦，大大节约了传输线。主要有以下几种： ・无线接力模式射频（ＲＦ）传输信息：数据采集单元 安装在输电线路杆塔上．所采集的数据通过无线方式 上传至基站系统．而基站系统也是通过无线方式将控 制命令下发至各数据采集单元。因各输电线路距离很 长，节点数（数据采集单元）较多，传送数据量也较大， 有可能造成数据不能及时送到基站系统．甚至发生大 一２８一 量有效数据丢失的现象。 ・ＧＳＭ短消息通讯方式：即各数据采集单元都 带有一个ＧＳＭ模块，采用定时或定量的方式将测量 数据通过短消息发送至总站所带的ＳＩＭ卡号上．而 总站通过接收短消息来获得线路中的各项数据。其信 号较易受到干扰，实时性和可靠性较差．且ＳＭＳ通信 模式成本较高。 ・ＲＦ与ＳＭＳ混合传输模式：即在线路中的某些 节点处安装带有ＲＦ和ＧＳＭ两种通信模块的数据采 集单元，这些混装单元负责通过ＲＦ方式收集其邻近 数据采集单元（仅安装有ＲＦ模块）的数据．连同自身 的数据一道。通过短消息发送至总站。结合了射频通 信和ＳＭＳ通信两种模式的线路使用起来比较方便． 安装时可以根据线路途经地区的实际情况。在网络信 号较好的位置设置一个ＲＦ和ＧＳＭ混装单元．以保 证ＳＭＳ信号传输的可靠性。 本文推荐ＧＰＲＳ与ＳＭＳ相结合的通信方式。目 前ＧＰＲＳ网络正逐步完善。覆盖率提高且其成本相对 低廉。考虑到高压电塔多于野外，在ＧＰＲＳ网络信号 强度不足时，采用自动监测信号，并在ＧＰＲＳ／ＳＭＳ方 式之间自动切换，保证数据传送的连续。 另外。还有其他的一些数据传输方式如采用红外 通信等，但还不够成熟。 不论采用哪种通信方式．如何缩短传输时间、降 低传输成本．同时又保证数据传输的可靠性将是今后 的发展方向。 ２＿５系统电源 绝缘子的在线监测中．监测系统的电源是一个关 键设备。由于信号处理系统多安于杆塔上，不可能经 常更换电源．因此对电源使用的长期性与可靠性有较 高的要求，但到目前为止．对电源问题的研究还不够 深入．但使用蓄电池供电．另外加装一块太阳能电板 对其充电基本上可以满足装置的供电要求。 Ｚ６故障定位 随着科技的发展．已有人提出将全球卫星系统 （ＧＰＳ）使用于绝缘子的在线监测，以提供故障点的坐 标；由于不需要地图人工定位．缩短了外出维修时间 可及时准确地指导故障排除工作。现在对这方面的研 究才刚刚开头．可以看出．随着ＧＰＳ系统的完善．使 用其进行故障定位有着广阔的发展前景。 ３结束语 根据试验得出的泄漏电流污闪时的频率特性为： （下转第３９页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２０卷 ３００ ＭＷ直流炉燃用劣质煤的稳燃措施与对策 ２００７年第４期 组配煤计划，并将能够保证的最低平均发热量报给值 长，为值长调整机组运行状态提供参考。 （６１根据磨煤机组合，将煤质好的煤配下层两个 仓。若遇制粉系统设备检修等情况需改变配煤方式。 煤调可依据值长令改变配煤方式。 ３．２火检监测 ｆ３）加强对燃烧系统的检查，如一次风手动挡板 和二次风门开度、火焰颜色、喷燃器有无结焦和冲刷 炉墙等。加强对一次风管的检查，防止堵塞，造成缺 角、炉膛火焰充满度不好等。 ３．３．２进行锅炉运行优化调整．精心进行操作．保持 炉膛燃烧稳定 锅炉因煤质差导致ＭＦＴ，一般为火检消失和炉 膛负压保护动作。因此，炉膛火检监测的正确性尤为 重要。 为保持炉膛燃烧稳定性，我公司先后制定了《３、４ 号锅炉燃用劣质煤防止灭火安全措施》、《关于防止 ３、４号炉一次风管堵塞及吹管的管理规定》、《３、４号 炉调峰低负荷运行措施》、《防止３、４号炉炉膛结渣措 施》等。 （１）完善热工设备，将火检信号引入锅炉ＤＡＳ，便 于运行人员观察和分析炉膛燃烧的强度和脉动情况． 分析炉膛内燃烧情况。 ｆ２）进行３、４号炉优化锅炉火检系统和灭火保护 逻辑研究．扩大灭火保护范围，保证灭火保护系统合 理性、准确性和可靠性。 ４稳燃措施实施情况 姚电公司４台锅炉２００４年因燃烧不稳共发生５ 次灭火．在经济上造成很大损失。经过姚电公司全体 ｆ３）在机组燃用劣质煤时，加强对燃煤火检的监 视和结焦情况的检查．发现任一火检指示异常。就地 进行燃烧情况检查，如有必要，联系热工人员到场对 火检指示情况进行检查。 ３３炉膛稳燃技术措施 ３，３．１ 防止设备故障影响锅炉燃烧稳定性 员工的努力．通过不断地总结经验和合理调整，为防 止锅炉熄火打下了坚实的基础。通过采取一系列强化 燃烧的组织、技术措施．在锅炉燃用劣质煤时，大大提 高了锅炉稳燃能力，保证了锅炉的安全稳定运行。 ２００５年上半年全厂四台炉未发生锅炉灭火停炉事 件．４号炉连续运行超过２００天。创公司单机连续运 行最高记录。 设备故障是引起锅炉灭火的主要原因之一。加强 对下列设备的检查和维护，防止锅炉灭火。 （１）加强送、吸风机设备的检查和维护，保持设备 ５结束语 锅炉燃用劣质煤的稳燃工作是电厂应长期坚持 不懈的一项工作。随着锅炉本身状况的改变和人炉煤 质的变化。必须不断地开展和完善这项工作，才能有 效保证电厂锅炉的安全、经济运行。 处于健康状态。 ｆ２）加强一次风机、制粉系统、给煤机、磨煤机、排 粉机和给粉机等设备的检查和维护．保持设备处于健 康状态 （上接第２８页） 单片绝缘子闪络前，电晕较为严重，出现咝咝的响声， 但电晕的频率在ｌ～１０ＭＨｚ间分布比较均匀．当闪络 时，在６ ＭＨｚ左右的闪络电流产生磁场的幅频响应有 一绝缘子表面的温度、湿度及雨量。有助于更为全面地 了解绝缘子的表面状况。 参考文献： 『１１菜伟，李敏，杨颜红，等．基于遥测技术的绝缘子在 个大的尖脉冲．在２５～３０ ＭＨｚ频率段附近其整体 本文认为采用穿心式电流互感器即将高精度的 线监测系统设计与实现叫．中国电力，２００２， ３５（８）：７—１０． 『２ｌ张亚萍，吴继中．ＵＣ型线路绝缘子污秽监测报警器． 高电压技术『Ｊｌ，２０００，２ ：２６－２７． 『３］赵子玉，彭宗仁，谢恒．悬式绝缘子污层电导率与泄漏 的幅频响应也较大。 环形电磁式互感器安装于接地引下线或挂环处。使用 带通滤波器主要监测３－９ ＭＨｚ的值；同时考查泄漏电 电流的现场测试技术研究ＩＪＪ 电工技术学报，１９９７，ｆ２）４３＿４６． １４Ｊ Ｃ．Ｊ．Ｂｅｎｎｏｃｈ，Ｍ．Ｄ．Ｊｕｄｄ ａｎｄ Ｊ．Ｓ．Ｐｅａｒｓｏｎ．Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｏｎ—ｌｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｏｆ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｌｅｖｅｌｓ Ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ『Ｊ１． Ｃｏｎｆｅｒｅｎｅｅ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ ｔｈｅ ２００２ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ 流的三个特征量：脉冲数Ⅳ，有效值，以及局放电流 的幅值送入人工神经网络的在线监测系统可较为准 确地对绝缘子的运行情况进行判断。 Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ ＵＳＡ，Ａｐｒｉｌ ７－１０２００２． 另外。采集信号时除了电气量．即泄漏电流信号 的测量外。还应对非电气量进行测量．包括环境温度、 『５ｌ陈耀高，邓敏，林力辉．高压绝缘子在线监测系统简 析 ．电网技术，２００１，．２５（１１）：４８—５１． 一３９—
