南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局 云南昆明 650000
摘要：复合绝缘子具有质量轻、易安装、耐污闪电压高、无须测零等优点，但是在运行 5 ～ 10 年后，复合绝缘子由于污脏、老化和伞裙憎水性不同程度的下降，将导致绝缘下降劣化而发生故障。因此，复合绝缘子在运行中也有绝缘劣化和污闪问题，不少地方也曾因复合绝缘子发生 故障而造成电网事故而带来巨大的经济损失。复合绝缘子运行状态的盲点已成为悬在电力系统头上的一把利剑，迫切要求解决运行中复合绝缘子 绝缘在线监测的技术难题。因此，有必要对复合绝缘子运行状态在线监测技术进行不断研究。
关键词：高压输电线路；复合绝缘子；绝缘在线监测技术
一、复合绝缘子的老化及故障
复合绝缘子由硅橡胶护套及受其保护的能承受机械负荷的绝缘子芯棒组成，负荷通过金具传递到芯棒上，芯棒在实际运行中主要承受 拉伸负荷。硅橡胶作为复合绝缘子的伞裙护套材料，是复合绝缘子具 有优良电气性能的主要原因。硅橡胶材料所特有的憎水迁污性能是硅橡胶能够成功地用于污秽区的关键所在。除了污秽外，影响绝缘子表 面性能的因素还有很多，包括户外日晒、雨淋、冰冻等，这些都会影 响硅橡胶材料的憎水性。伞裙护套是柔性材料，受外力作用或尖硬物 摩擦时，较易破损，芯棒受弯折后也容易受损。复合绝缘子的芯棒是 由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成的。玻璃纤维不耐酸，遇酸会发生化学 反应，出现变质、发脆的情况。安装不当或质量不合格有可能会造成 芯棒在载荷作用下出现滑移。当复合绝缘子芯棒接头密封不良或硅橡胶护套开裂而存在裂缝伤口时，芯棒在酸液长期作用下，就会出现酸 蚀发脆而失去承受载荷能力，最后将造成芯棒被拉断掉线的恶性事故。 复合绝缘子的外力破坏包括伞裙破坏、护套受损和芯棒折断在内的施工损坏，以及运行中伞裙被鸟啄、库存或施工中被鼠咬等，尤其要防 止护套受损。芯棒脆断是指潮湿大气中放电产生的酸液浸入芯棒玻璃纤维后产生的断裂。芯棒材质的好坏是复合绝缘子造成脆断的主要原因。复合绝缘子端部金具与芯棒护套连接处的密封也可能是芯棒脆断和界面击穿的起因之一；密封胶如果为室温硫化硅橡胶，其抗老化性 能明显不如高温硫化硅橡胶，在端部金具出现电晕的情况下可能导致过早劣化。雷击对复合绝缘子造成的损坏，主要为灼伤伞裙、金具， 造成质量不良产品的界面击穿。烧伤严重的伞裙其憎水性几乎完全消失，造成外绝缘下降；而绝缘子端部金具的损坏，一方面可能导致密 封的损坏，引起内绝缘下降，另一方面机械强度受影响，可能引发掉 串等恶性事故。调查显示，老化是导致绝缘子故障的首要原因，而机 械和电气等非老化原因仅占故障的 36%，电晕和表面放电将可能产生腐蚀，伞裙开裂或刺孔。
二、复合绝缘子绝缘在线监测系统解决方案
2.1确定监测参数
在长期运行中，大气中的各种污秽会逐渐沉积在伞裙表面形成污秽层，遇有小雨、大雾等天气时，绝缘子表面就会积满细小的水珠， 沿面电压分布也随之改变，由水珠间的干燥点承担主要电压。由于表面电阻减小，沿面泄漏电流大为增加，当干燥点的电位梯度大到一定程度后就会在该处产生细小的火花放电。这细小的火花放电时间长了就会降低该处伞裙护套的表面憎水性，进一步减小表面电阻， 进一步增加泄漏电流，出现若干个比干燥点范围更大的干燥带，并在干带表面引发比火花放电更强烈的局部小电弧。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆局部小电弧的反复作用则会使漏电起痕及电蚀损性不高材料降解，甚至在局部形成导电的炭化通道烧去部份材料形成腐蚀凹坑，最终导致绝缘子闪络或其它故障。该省据某省电网复合绝缘子运行情况分析统计，该省电网 110kV 及以上输电线路使用复合绝缘子共发生故障 560 次。其中 110kV 线路发生 341 次，占总故障的 60.89%，220kV 线路发生故障 182 次，占总数的 32.5%，500kV 线路发生 37 次，占总数的 6.61%。通过对故障绝缘子的外观检查和分析研究，发现断裂绝缘子都有严重的电蚀和局部放电；异常绝缘子都有不同程度的电蚀和局部放电。强电场下的局部放电，冷热骤变、受潮水解或紫外线等高能射线辐射的长期作用是导致复合绝缘子老化的主要原因。局部放电将引起介质劣化损伤。受潮条件下的表面放电是导致运行复合绝缘子憎水性减弱甚至丧失的主要原因。以上伞裙材料的漏电起痕及电蚀损坏过程和复合绝缘子运行情况的分析统计表明，在线监测终端选用泄
漏电流和局部放电脉冲频次作为主要监测参数对于运行中复合绝缘子 绝缘状态的监测具有十分重要的意义。
2.2确定判据
通常，运行中的瓷绝缘子和玻璃绝缘子泄漏电流约为数百微安， 随着污秽程度增大及气象条件的变化，一般为毫安级；而正常运行中 的复合绝缘子泄漏电流都很小，一般为微安级。随着污秽度逐渐沉积， 气象条件等因素的影响，绝缘性能下降，表面电阻随之减小，泄露电 流将逐步变大。复合绝缘子的劣化，改变了绝缘子串的电压分布，使 绝缘子电晕现象和局部放电现象加剧，电晕脉冲电流必将变化，脉冲 频次增加，也就是说劣质绝缘子的电晕脉冲个数和局放脉冲频次增多， 幅值增大。通常，各相泄漏电流和脉冲电流产生状态大体上是相同的， 处于一种平衡状态；当某串绝缘子出现严重劣化，不平衡状态就破坏。 因此可以根据不平衡度来判断绝缘子运行状态。
2.3系统解决方案
该省研制的《高压输电线路复合绝缘子绝缘在线监测系统》，可以在线监测运行中复合绝缘子所处环境的温度、湿度，定时监测复合绝缘子芯棒的正弦泄漏电流、表面正弦泄漏电流、绝缘子表面较小局放脉冲频次，并对监测数据进行处理、储存，定时地以无线通信方式远传至上位机；即时检测较大局放脉冲频次并及时远传至上位机。上位机接收输电线路复合绝缘子检测点发来的数据，进行处理、分析、储存，形成人机对话界面。本系统可以同时检测绝缘子的芯棒泄漏电流、表面泄漏电流以及局放脉冲频次，通过专家分析软件分析处理达到在线监测复合绝缘子内、外绝缘状况的要求，并实现超限预报警功能。装置具有良好的过电压保护和良好的防潮、放热、抗电磁干扰能力。 复合绝缘子绝缘在线监测系终端按一体化设计要求，采用柔性太阳能电池片，为随机电源补充供电，并将双路监测传感器单元、保护单元、信号分析处理单元、通信单元及供电单元组成一个监测终端。系统主要由监测终端、主站及专家分析软件组成。
2.4应用案例分析
《高压输电线路复合绝缘子绝缘在线监测系统》在某电网 500kV 一号线成功挂网试运行。投运以来，系统运行良好，通信畅通，实时 数据远传完整无缺失。该线路是新建超高压输电线路，采用的复合绝 缘子系全新完好绝缘子，投运时间不长，尚不存在绝缘子劣化和绝缘 性能下降问题。因此，实时数据显示三相平衡绝缘正常，并且无局部 放电现象发生。监测终端将监测到的实时数据进行分析处理、储存， 定时的以 GPRS/GSM 无线通信方式远传至数据中心，上位机显示复合绝缘子运行状态的界面。该系统不仅自动显示实时数据和预告警信号， 而且可点击查询历史数据和绝缘子绝缘性能变化趋势曲线。
三、结语
综上，主演分析和探讨了高压输电线路复合绝缘子绝缘在线监测 技术有关内容，希望能提供一定的参考价值。
参考文献
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论文作者:刘盼
论文发表刊物:《福光技术》2019年31期
论文发表时间:2020/1/3
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