绝缘子串电容检测.docx

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绝缘子串电容检测

高压交流系统绝缘子电容量的检测方式及绝缘子串电位散布的研究

1研究的背景及意义

近几年电网的污闪事故有不断增多的趋势，在2000年至2001年间，国内几大电网接踵多次发生大面积污闪事故。

电网污闪事故涉及范围大、停电时刻长，严峻要挟着输变电设备的平安运行，给国民经济带来重大的损失。

绝缘子串是电力线路的绝缘的要紧部件，在运行中由于各绝缘子所散布的电压不等，经受较高电压的绝缘子，其绝缘性能劣化较快，当绝缘电阻降低或为零时称为低值或零值绝缘子。

它们对线路运行平安阻碍较大。

目前利用的检测方式，须上杆塔，由实验人员带电对每片绝缘子进行检测。

研究发觉，发生上述缺点的缘故之一是运行中的绝缘子串电压散布不均匀。

因此绝缘子串电压的散布情形研究，对绝缘子的选用和绝缘子运行状况监测都是具有十分重要的意义。

目前研究得出，阻碍绝缘子串电位散布的要紧因素为绝缘子等效电容量和绝缘电阻。

绝缘子串可等效为其本身电容、对地电容、对导线电容三者之间的彼此作用，通过实验研究发觉，导线侧绝缘子承担电压最高，然后依次减小，在绝缘子连结只数的3/4周围为最小值，随之又增大，可见绝缘子串的电压散布不均匀，而且串中的绝缘子数越多，电压散布就越不均匀。

电压散布越不均匀，造成绝缘子的闪络，界面击穿，污闪的可能性越大。

目前多数学者都赞同并应用这种普遍的电位散布规律来指导科学研究，由于绝缘子串处于杆塔和导线这种复杂的电磁环境中，绝缘子串的电容散布受到各类杂散电容的阻碍给研究带来了困难。

检测在线情形下绝缘子串的电容散布，电阻散布从而研究绝缘子串的电位散布要紧规律是一项重要的课题，为以后输电线路防污闪工作及均压方法提供了专门好的理论基础。

2项目研究的现状

江西省电力科学研究院与华中科技大学电气与电子工程学院一起研究完成高压交流系统绝缘子人工污秽实验方式与自然污秽等价性研究。

项目中一重要课题是实验研究江西典型污秽区，污秽绝缘子的电位散布规律。

绝缘子绝缘电阻检测与电位散布规律

实验采纳江西地域110kV线路高压绝缘子串实际运行情形选定7片XWP2—70进行电位散布实验研究，实验设置为五个部份，别离从绝缘子片上下表面染污不均匀、绝缘子串中不同位置污秽度不等、不同污秽区绝缘子表面污秽度大小不一样多种不均匀污秽形式，每种类型通过量组实验进行对照研究绝缘子串电位散布规律。

通过大量实验得出了污秽绝缘子在不同污秽情形下电位散布的大体规律，研究得出不同污秽情形下，不同染污方式绝缘子绝缘电阻和电容对电位散布的阻碍情形。

绝缘子串红外测温及紫外电晕放电检测

红外成像检测技术能够对正在运行的设备进行非接触检测，拍照其温度场的散布、测量任何部位的温度值。

实验采纳入口CoroCAM504红外仪，空间分辨率,30℃时的热灵敏度℃，红外图像像素为640×480。

绝缘子串涂污阴干悬挂后施加正常运行电压64kV，持继30min后进行红外测温。

通过实验结果得出绝缘子污秽度大小、污秽散布及污秽绝缘子串的电位散布及环境温度对完好绝缘子串热效应阻碍规律，依照红外测温可直观得出绝缘子不同部份的发烧情形。

电晕放电是指带电体表面在气体或液体介质中，显现许多局部的电离和激发进程，但电极之间并非击穿或导通而显现的自持放电现象。

极不均匀电场中，在空气间隙完全击穿之前，大曲率电极周围会发生电晕放电。

高压设备在电晕放电时，会辐射出光波和声波，还有臭氧、紫外线等。

紫外成像技术是利用特殊的传感装置接收电晕放电产生的紫外线信号，经处置后成像并与可见光图像叠加，达到确信电晕的位置和强度的目的，从而为进一步评判设备的运行情形提供依据。

3项目研究的初步实施方案

理论分析绝缘子电位散布及均压原理

只考虑绝缘子电容时简要理论分析，良好的悬式绝缘子串可按图1所示，由静电电容组合的等价回路表示。

图1悬式绝缘子串等价回路图

如设悬式绝缘子本身电容为

＝

=…=

=…

；对地电容为

…

…对导线电容为

，

，…

…；对m只绝缘子串施加的电压为

，那么任一悬式绝缘子

适用基尔霍夫定律，如下式：

（1-1）

式中

…第n只悬式绝缘子的电位和分担的电压。

且有：

（1-2）

由以上关系，式（1-1）可用下式表示：

（1-3）

此刻设

的和与n无关，是定值，如有式（1-4）的假定，那么解式（1-2），可得悬式绝缘子串的电位散布如式（1-5）：

（1-4）

（1-5）

测量按图2马文（Marvin）的电路进行。

取

…

，…

别离表示对绝缘子串施加正常输电对地电压

时的各绝缘子的分担电压。

把放电电压e的小形火花间隙g连接在第n只绝缘子的帽和脚间，对该绝缘子

图2马文电路

串施加电压，测量使火花间隙发生放电所需要的全电压

。

只要绝缘子串的电位散布不转变，施加电压和各绝缘子分担电压的比率就必然，因此，有以下关系式:

…，

（1-6）

因此，绝缘子的分担电压、可由下式表示：

（1-7）

实测结果，各类绝缘子串均为导线侧绝缘子的负担电压最高，随着靠近接地侧而分担电压减小.在绝缘子连结只数的3/4周围达到最小值。

以此为界，越靠近接地侧，分担电压反而升高，可是比高压端的电压要低很多，在高压端和低压端安装均压环能够大大改善电压散布。

绝缘子本身电容为

，对地电容为

，对导线电容为

。

由等值电路能够求出绝缘子串靠近导线的绝缘子压降最大，离导线远的绝缘子压降慢慢减小，靠近铁塔横担时，

作用显著，电压降又有些升高。

采纳均压环增大了

，在必然程度上补偿了

的阻碍，从而使串的电压散布得以改善。

因此绝缘子加装环状薄片，能够改善绝缘子串表面的电场散布，对抑制帽沿根部电晕的产生、防污和提高闪络电压也都是十分有效的。

目前国内外主若是在进行均压环的形状、尺寸、和不同的安装方式对绝缘子的电压散布的阻碍的研究。

绝缘子串电容的检测方式

目前研究绝缘子电位散布相关课题，主若是通过大量实验的方式总结出电位散布规律，即便有研究绝缘子的绝缘电阻散布也仅仅在离线的情形下，并未考虑绝缘子本身电容和杂散电容。

为了更为准确的从定量的角度来分析绝缘子串的电位散布情形，本项目在理论分析缘子串的等效电容的基础上，通过设置对如实验得出绝缘子串电容散布规律。

一、理论初步

每一个绝缘子就相当于一个电容器，因此一个绝缘子串就相当于由许多电容器组成的链形回路。

因为绝缘子的体积电阻和表面电阻较正常情形下（50HZ）的容抗大很多，因此一样将它看成串联的电容回路。

若是不考虑其他因素阻碍，由于每一个绝缘子的电容量相等，因此在绝缘子串中，每一片绝缘子分担的电压是相同的。

但实验证明，绝缘子串中每一个绝缘子所分担的电压并非相同，这主若是由于每一个绝缘子的金属部份与杆塔（地）间与导线间均存在杂散电容（寄生电容）所造成的。

第一来讲明绝缘子串中各个金属部份与杆塔之间杂散电容的阻碍。

设绝缘子本身的电容为C，其金属部份对杆塔的电容为Cz，如图3所示。

由于存在这种电容，当有电位差时，就有一个电流经Cz流入接地支路，如图中箭头所示。

流经Cz的电流都别离要流经电容C，如此，愈靠近导线的电容C所流经的电流就愈大。

由于各绝缘子电容大致相等，那么它们的容抗也大致相等，又由于靠近导线的绝缘子的电容电流较大，因此此处每片绝缘子上的电压降也就较大。

第二来讲明绝缘子串与导线间的杂散电容的阻碍。

设绝缘子金属部份对导线的电容为C，其等值电路如图3（b）所示。

由于每一个电容Cd两头均有电位差，因此就有电容电流流过，而且都必需经电容C到地组成回路，如此就使离导线愈远的绝缘子所流过的电流愈多，因此电压降也愈大。

由于绝缘子金属部份对导线的电容Cd比其对地电容的同时作用，也确实是说，沿绝缘子串的电压散布应该由别离考虑Cz与Cd所取得的电压散布相叠加，由此可见，沿绝缘子串的电压散布是极不均匀的，靠近导线的绝缘子电压降最大，离导线愈远的绝缘子两头压降愈小，当绝缘子靠近杆塔横担时，绝缘子电压降又升高。

实践说明，绝缘子串愈长，电压散布愈不均匀，愈容易致使某些部位的绝缘损坏，因此研究如何使电压部份近似均匀就更成心义。

瓷质绝缘子电容量的不同：

咱们对大量的同型号绝缘子进行了电容量检测，检测中发觉（如：

XP-70），最小的30pF；最大的70pF，二者相差一倍之多。

由上述可知，如已知每片绝缘子的电容量、绝缘电阻，再进行合理匹配，可改变其电压散布。

二、测试设备和实验方式

小球间隙法测试绝缘子串的散布电压。

为了能测出绝缘子串电压散布的具体数值，能够采纳小球放电法测量。

其测量叉不是短路的，而是与两个小球相联，小球的距离是能够调整的。

在测量时是通过测量两头的小球产生放电的距离来分析绝缘子串的电压散布。

这种方式要频繁调整小球距离，工作量大，误判率较高。

在实验室那么是将小球间隙固定，改变外施电压而使小球放电来求电压散布。

测试电容的检测设备要紧通过介损仪直接测试电容值或采纳高压西林电桥原理反接法。

反接法适用于现场被试设备为一极接地的设备，要求电桥有足够的绝缘，由于被试品有部份处于高电位能够将电桥本体和操作者一路放在绝缘台上或在法拉第笼的金属笼里对地绝缘起来实验。

绝缘电阻要紧通过直流高压电源和摇表测试其离线状态下的绝缘电阻值，绝缘电阻值可不能随电压和环境因素的转变而转变。

3、实验内容

实验分多部份组成，干净的绝缘子串实验要紧验证绝缘子电容散布规律，得出阻碍电容散布各类因素的原理。

实验中均维持单片绝缘子离线电容值、绝缘电阻值相同。

实验别离在不同电压品级35kV，110kV，220kV下模拟在线时运行状况得出电容散布情形。

改变不同实验环境参数研究阻碍绝缘子串电容散布的因素，如在地线端或在导线端加均压环做实验对照，改变实验杆塔结构，离地高度，环境温度和湿度等因素。

依照有关课题中已得出的结论：

不同串长、不同位置、所加均压环的多少，使得绝缘子串均压成效不同。

依照研究的结论，相应在绝缘子串上加均压环后测试绝缘子串的电容散布。

通过实验结果研究得出电位散布较均匀时电容散布情形，总结得出电容散布阻碍电位散布的规律。

操纵变量多组实验通过大量实验得出规律结论。

现场在线运行的绝缘子都是在有污秽的状况下运行，因此模拟自然污秽状况下的绝缘子运行状态是研究的重点。

检测污秽绝缘子电容散布对电位散布的阻碍要紧采纳人工污秽的方式模拟自然污秽条件下在线绝缘子的运行状况。

项目实施方案能够借鉴第二章中已完成电位散布课题研究，设置不同污秽度的污秽进行实验对照，得出不同污秽下电容散布规律及阻碍电位散布的原理。

实验在染污秽时尽可能维持单片绝缘电阻值和电容值相同，然后依如实验要求设置不同串长，不同环境条件下进行实验。

4、实验预期功效

依照所设置的实验要求完成实验内容，总结实验结果推导得出电容散布的一样规律及阻碍电容散布相关因素。

对照分析不同电容散布、绝缘电阻散布状况下的电位散布状况，从电容散布、电阻散布阻碍电位散布的定量分析总结得出相关原理。

从而可依据每一个绝缘子的电容量和电阻值，在不改变原设计绝缘子串型号、片数的情形下，进行匹配组成绝缘子串，研究如何使其运行中的电压散布达到最正确状态（近似均匀）减少绝缘子零值缺点的发生。

实验可不断改良测试电容值的方式，实验研究出便于携带，能够在线测试绝缘子串电容的简便方式，便于电力线路检修，监测电位散布状况。

4项目研究的要紧内容

一、对高压绝缘子的电气性能（电容量）定量检测，弥补交接实验只检测绝缘电阻未进行绝缘子串中各片电容量检测的不足；

二、用国标规定的检测方式与电容检测法相结合，依据每一个绝缘子的电容量和电阻值，在不改变原设计绝缘子串型号、片数的情形下，进行匹配组成绝缘子串，使其运行中的电压散布达到最正确状态（近视均匀），延长绝缘子串的利用寿命，减少运行绝缘子劣化及零值缺点的发生。

3、总结本次研究中的体会，编制《用电测法匹配高压瓷质绝缘子串改善电压散布排除运行缺点的应用》的研究报告及交接实验治理实施细那么。

目前，供电系统尚未有准确、高效的检测瓷瓶电容量的仪器，和依据每一个绝缘子的电容量和电阻值，进行匹配组成绝缘子串，使其运行中的电压散布达到最正确状态（近视均匀）的研究。

本项目如能成功实施，将有效解决这一技术难题，在省内供电企业中具有较强的推行价值，达到节省人力、物力、财力的目的。

完善预试方式，推行应用该技术。

用电容检测的方式，对线路的悬式高压绝缘子的电气性能进行检测。

用国标规定的检测方式与电容检测法相结合，对有代表性的试品进行实验，得出对应关系，采纳算术平均值原理和贝塞尔算法等，整合实验数据，用电容串并联等效电路，综合分析，编制《电容方式检测瓷瓶及绝缘子串电容量和电阻值匹配的方式和标准》，深切了解各型号、各电压品级绝缘子的测量方式，提高运行绝缘子串电压散布的均匀程度，利用较先进的测量仪器，填补省内该项工作的空白。

从而提高电网的平安经济运行的能力。