大唐甘肃发电有限公司碧口水力发电厂 746412
摘要：本文从技术特性、经济性等方面对DMC绝缘子和传统瓷绝缘子进行比对阐述，简述了苗家坝电站封闭母线绝缘低的成功处理案例。并面向实际，对绝缘子检测技术在电站中的应用进行了讨论，对现阶段国内应用较多的几种检测技术手段优缺点进行比较，旨在实用性分析。
关键词：绝缘子 DMC 绝缘检测
一、 前言
1. 常见绝缘子发生故障原因
绝缘子在运行及遇到突发事件后较普遍的故障有：污闪、雷击闪络现象及零值、老化问题。现逐一分析产生原因及避免方法：
（1）老化问题。绝缘子在长期运行中不可避免地会发生各种物理和化学变化，从而使机械强度和电气性能随时间增加而逐渐劣化。
（2）污闪现象。污闪是造成绝缘子故障的主要原因，表面污秽的绝缘子在一定温湿度条件下，在绝缘子表面形成沿面闪络，即污闪现象。雾、露、细雨和溶雪天气时，尤为严重。污闪发生有积污、污秽层湿润、形成干带、局部放电四个阶段。因此可以从除污、除湿、稳定电压等方面采取措施破坏其发生条件来排除，主要措施有：①定期清扫；②改进绝缘子结构使不易沾污；③增大泄漏距离；④给绝缘表面上半导体釉或涂硅油等憎水材料；⑤减少环境污秽产生。
（3）雷击闪络。雷击闪络在绝缘子故障中发生比例最高，且后果严重。由于制造问题或绝缘子受到外界环境影响而绝缘水平逐渐降低，甚至零值绝缘子，雷击瞬间使高电压雷电在最短的路径、最易于空气击穿路径通过，使绝缘损坏，造成质量不良的绝缘子击穿，严重时造成伞裙灼伤、金具烧毁。现行措施是装设避雷器，可从一定程度避免雷击。
2. 绝缘子绝缘降低的应对方法及绝缘子检测的意义
封闭母线内绝缘子担负着机械支撑和电气绝缘等重要作用，且绝缘子安装密度较大，绝缘子故障造成的事故中占较大比例。可使用性能更好的绝缘子可有效降低维护成本，但随着时间的推移，绝缘子老化、劣化必不可免。
封闭母线绝缘子由于工作在密闭的高电压环境中，若发生绝缘降低等故障，需要排查、检修、更换难度较大。现行方法是由人工拆卸后逐个检测，检测任务重，强度大。
3. 绝缘子的几种检测方法
由于封闭母线内绝缘子安装数量大，集中度高，劣化绝缘子直接威胁着发电设备的安全运行，尽早发现和排除绝缘子故障、提高故障在线检测水平，对发电设备的安全连续运行有着极大的重要性。
至今，虽国内外对劣化绝缘子的检测，特别是在带电运行状态下的检测，还没有特别成熟可靠的方法，但一直在寻找并探索出一些有效的绝缘子在线检测方法，主要方法有电量检测法和非电量检测法两类：电量检测法包括短路叉法和火花间隙法、电压分布法、脉冲电流法、泄漏电流法等；非电量检测法包括紫外成像法、超声波检测法、红外成像法、无线电波法和激光多普勒法等。对其对比、讨论，可为解决封闭母线绝缘的在线检测提供参考。
4. 电站简介
苗家坝电站位于工程规模属二等大（2）型，主要任务为发电，安装3台单机容量为90MW立轴混流式水轮发电机组，最低温度。发电机出口电压为13.8kV，电站发电机－变压器组合方式采用一组联合单元和一组单元接线。1、2号发变组单元主回路由离相封闭母线经发电机出口开关连至主变压器低压侧，分支回路连至电压互感器柜、励磁变压器和厂用变压器。3号发变组单元无厂用变。
该电站封闭母线于2013年11月完成安装，但发现母线绝缘电阻不合格、耐压试验不能通过等问题，经多次分析讨论及处理，最终于2014年2月全部统一更换为DMC型绝缘子，成功地解决该问题。2014年6月投入运行至今，效果良好。另外，该站虽设计有微正压热风装置，但由于现运行环境较清洁，未投入使用。
该电站封闭母线布置在地下配电室，据持续观察，配电室全年环境温度范围为19-28℃，环境湿度范围为45-75%。
参考全年温湿度统计表如下：
二、 传统瓷绝缘子与DMC绝缘子对比
绝缘子既要有良好的电气性能，又要有足够的机械强度。它通常可以分为可击穿型和不可击穿型这两类，一般常用的种类有玻璃钢绝缘子以及复合绝缘子。
玻璃钢绝缘子，用于高压和超高压交、直流输电线路中绝缘和悬挂导线用。钢化玻璃绝缘子具有零值自破的特点。引进生产线的产品，年运行自破率为0.02—0.04％，因此，它仍保持了足够的绝缘件能和机械强度。
硅橡胶合成绝缘子作为一种新产品具有重量轻、体积小、抗闪络、耐老化、免检修和免维护等优点，开始在35kV、110kV线路上得到广泛使用。
三、 几种绝缘子的检测方法及适用性对比分析
对于绝缘子绝缘检测，常见的有火花叉法和火花间隙法、电压分布法、脉冲电流法、常规泄漏电流法等电量检测法虽技术比较成熟，但考虑安全性、环境、安装等影响，对封闭母线检测并不适用，若完全安装存在成本过高、占地偏大、施工难度较大，经济性、抗干扰性较差等缺点。故主要对几种非电量及绝缘电阻法（泄漏电流检测手段的一种）检测方法进行讨论。
红外热像仪法：
检测机理：部分由电场引起的绝缘材料的损坏，在其受损处会出现因局部放电泄漏电流引起的温度升高现象。红外测温技术就是利用这一机理来测量受损部位异常升温，并以此来确定绝缘材料受损情况的一种手段。是目前比较先进的检测方法，它是利用绝缘子表面的热效应原理进行带电在线检测的。这种方法对涂有半导体釉的防污绝缘子非常有效。但是，该方法受环境影响较大，太阳、灯光和背景辐射的干扰、光谱发射率的选定、对焦情况、温湿度等均会对检测结果造成影响。因此，在实际应用中还受到一些影响。
绝缘电阻法：
检测机理：污秽的绝缘子的泄漏电流在运行电压作用下污秽受潮时测得的流过绝缘子表面污层的电流，当绝缘子表面污秽物积累到一定程度时，在一定外界环境下可造成绝缘子的闪络，因此可通过测量泄漏电流的大小来检测绝缘子的污秽和劣化程度。
常规检测方法需要人工逐个操作，但现已上市的设备中有一种较先进的检测方法：它是通过电流传感器测得流经绝缘子两端的泄露电流后，再以无线通讯的方式将测量结果传输到信息处理中心进行信息集中处理，从而实现对绝缘子的遥测。但是该方法仅能反映严重的绝缘故障，还有，装置的维护检修须停电才能进行。
超声波法：
检测机理：利用专用设备能感测出运转设备故障、振动、泄漏及电气局部放电所产生的高频信号，并将这些讯号转换为音频信号，让使用者透过耳机来听到这些声音，并指示强度、绝缘子劣化程度、具体位置。原理就像是收音机，可将信号准确地转换成声音，让人们容易地辨认及了解。
功能特点
1、使用超声波技术的优点就是易理解、方便，为状态检修提供技术支持，提高工作效率。
2、抗外界干扰能力极强。
3、有手持式产品，便于应用。
紫外脉冲法
检测机理：也见用于变压器电晕放电的在线监测。绝缘子表面的气体放电过程和电子运动速度、空间电子密度有关。在大气压下，紫外强度可以表征空间光游离的程度，可利用紫外强度来表征空间的电场强度和绝缘子放电程度。
功能特点
该方法比起其他检测手段具有观察直观、预见性好、观测距离远等优点，灵敏度高且具有较强的检测能力，能够检测到绝缘子放电产生的微弱紫外光信号，能够切实的定量的反映放电的强弱，是一种有效的探测放电的新方法。可对绝缘子表面等值盐密进行预测，且效果较好，该方法为等值附盐密度的在线监测提供了一种准确而有效的途径，具有一定的实际应用价值。但由于其价格昂贵，难以构建在线监测系统。
四、 结论
目前国内外500 kV电压等级及其以下的验电技术已较为成熟，但随着电压等级的提高，目前采用长杆上套装电容型验电器的验电方法已难以满足特高压输电系统发展的要求；同时利用红外成像仪、紫外成像仪、超声波探测仪等检测方法存在成本高、操作复杂、灵敏度低，并对早期的放电危险难以预报，不能定量表示放电程度等缺点。
参考文献
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[3]陆兆峰，秦昊，陈禾等。压电式加速度传感器在振动测量系统的应用研究[J].设备技术与传感器，2007.
论文作者:达宏亮
论文发表刊物:《科技新时代》2018年11期
论文发表时间:2019/1/11
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