输电线路状态检修的应用研究

输电线路状态检修的应用研究

忻州供电分公司运行一工区 李凤娥

[摘 要] 传统的以时间为周期的线路检修模式是按一定的运行周期安排进行的，但在人力物力上会造成很大的浪费，而且会使电网的可靠性下降。因此有必要打破这样一种检修模式，开展状态检修。开展状态检修关键是利用各种先进技术手段，科学确定检修的各种项目和周期:依据测试的附盐密值确定绝缘子清扫周期; 按照绝缘子劣化率动态确定绝缘子检测周期:根据红外测温结果确定并沟线夹及连接器的检修周期等，真正做到“应修必修，修必修好”，并不断总结经验，掌握规律，保证电力线路安全经济运行。

[关键词] 输电线路，状态检修，绝缘子；

1 引言

随着电网规模的逐渐扩大，电力网络及线路的结构也越来越复杂。过去的电力线路的检修和维护执行部颁《架空送电线路运行规程》以时间为周期，实行强制检修维护，这种不论设备新旧、质量好坏、不考虑地理气候条件、设备运行状况、不同材质的绝缘配置的盲目检修，造成部分线路或区段“过”检修，浪费人力、物力资源，而线路的危险点、特殊区域、易被外力破坏等区段检修不足，使电网的供电可靠性下降。如何将以时间为周期的检修方式科学地转换到以按诊断设备状态的智能型检修方式，是当前面临的实际问题。

要实现状态检修其关键是依靠科学方法和技术，而不是盲目检修和不检修。只有通过科学地预测、分析和判断，在线路状态检测和运行分析的基础上，充分利用现有的先进的检测手段和技术，积极开发利用和推广新的检测装置和技术，使“线路”检修变为“点”、“段”检修，真正使线路做到“应修必修，修必修好”的预知型检修即状态检修方式运作，才能达到线路运行安全、经济、可靠。

2 输电线路状态检修的主要项目

2.1 盐密指导绝缘子清扫工作

2.1.1 必要性

绝缘子表面受到污染，在遇到雾、毛毛雨等湿润作用时，使污层电导增大，泄漏电流增加，产生局部放电，在运行电压下绝缘子表面的局部放电发展成为电弧闪络，这种闪络称为污闪。绝缘子发生污闪时，重合闸成功率很低，往往造成大面积停电，由此所带来的经济损失是巨大的。适时的进行绝缘子清扫是防污闪的有效措施，因此对污秽度进行测量，以便确定是否清扫十分重要。据规程的规定，线路绝缘子每年或半年必须清扫一次，这就给线路运行维护单位带来了很大的工作量，不但要投入大量的人力物力进行绝缘子清扫，而且要安排线路停电，致使少供电或降低了供电的可靠性。

随着电网地域污秽等级图的重新修订和老旧设备绝缘泄漏比距的调整完善，采用运行线路中绝缘子监测点实测盐密值来控制、指导该点前后区段清扫周期是有效的方法。根据盐密安排绝缘子清扫，降低了线路检修工作量，既可保证线路不发生污闪事故，又可减少绝缘子的清扫次数，且符合目前正在积极推行的“状态检修”的要求，因而值得大力推广运用。

2.1.2 盐密的测量

测量绝缘子串的盐密时，应从每串上取上中下各1片绝缘子，总共3片，把它们的盐密平均值作为整串绝缘子的等值盐密。由于测量盐密一般在带电情况下换下瓷瓶取盐，考虑到带电作业的难度以及停电的限制，可以采取测量空挂绝缘子，但是在相同环境下，带交流电得绝缘子表面自然积污比空挂绝缘子积污严重，所以如果测得是空挂绝缘子，测量值需要进行换算。

2.1.3 各参数的具体含义

根据多个供电单位对己掌握积污速率的输电线路的清扫周期的试验研究，得出用盐密指导清扫周期公式为:

实测盐密 +月盐密平均增长量(mg /cm2) × 尚可运行时间 ≤ 控制盐密 (1) 清扫 周 期 的确定直接关系到电网的安全性、可靠性以及检修的工作量，因此需要正确理解公式中各个参数的确切含义。

月盐密平均增长量:是以一年中月积污量最大的几个月(雾季开始到结束一般为10月到次年3月) 的平均值为准的，因而要特别加强冬春季各月的盐密测量工作。

控制盐密 :按部颁《高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘污秽分级标准》要求，根据运行线路现有的外绝缘泄漏比距，采用算术平均差值法，得到允许盐密值，考虑安全系数后得到控制盐密值。其中安全系数的取值还具有争议，大了则线路安全性变差，小了则清扫工作量增加，都达不到状态检修的目的，具体取值有特于今后各供电部门在实际工作中积累经验加以修正。

实测盐密 :为保证测量结果的可比性、准确性，最好统一规定测试相位和绝缘子片位置等，同时，还应该统一清洗方法，固定检测人员；在测量时间方面，选择10、12、 3月份进行盐密测量，其中10月份的盐密值作为停电申请的依据，12月份的盐密值用以监视线路的积污状况，3月份的盐密值作为该年度盐密最大值。

另外，在盐密监测点选择方面，一般10--20km 选择一个监测点，对连续三年监测，测出的盐密最大值不超过控制值的一半，则可减少监测点，而有新的污染源出现的点，要增加监测点。

2.1.4 清扫周期公式的应用实例

某 220 KV 线路用XWP-70绝缘子每串15片，己知其泄漏比距为2.73cm/kV，对应的允许盐密值为0.148 mg/cm2，安全系数取0.8，则

控制 盐 密= 0.8 X 0 .148= 0.118 mg/cm2

10月末测得盐密值为0.08mg/cm2，己知该段线路月盐密平均增长速率为 0.01mg/cm2，则该段线路下次清扫间隔日期应为:

(0.118-0.08)÷0.01=3.8=4(月份)

上式表明该段线路次年3月应安排清扫。

2.2 劣化绝缘子检测

高压输电线路上的劣化绝缘子对电力系统的安全有着很大的威胁，因此提高对劣质绝缘子检测的准确串，减少由于绝缘子劣化造成的输电线路短路等故障的发生，具有重要意义。劣化绝缘子在线检测有以超声波检测法，激光多普勒振动仪法和红外热像仪法为代表的非电量测量法和以电压分布检测法、绝缘电阻法及脉冲电流法为代表的电量测量法。非电量检测法中，超声波检测法存在的藕合和衰减及超声波换能器的性能问题在远距离遥侧上目前未有大的突破，尚处于摸索阶段；激光多普勒振动仪只能检测有裂缝的不良绝缘子，且体积庞大、造价昂贵、使用及维修复杂等缺点限制了该测量法的使用范围; 红外热象技术受天气影响较大，准确率较低。

电量检测法中，绝缘电阻法虽然能准确地测量出绝缘电阻的变化情况，但该值与很多其它因素密切相关，所以不能准确反映绝缘子的劣化状况，也就不能直接判断出劣化绝缘子的准确位置。电压分布检测法是一种传统、直观、常用的在线检测方法，脉冲电流法基于电晕放电的原理，受外在因素的影响较小，随着人工智能技术发展的日益完善，通过人工神经网络模糊辩识方法解决受损绝缘子定位问题己成为可能，应用脉冲电流法，劳动强度小，准确率高，有很大的发展前途。下面将详细介绍这两种方法。

2.2.1 电压分布检测法

近年来，随着光纤电压(场强) 传感器的应用，电压分布检测法克服了测量准确度低、读数分散性大的缺点，能够直观、准确地判断绝缘子性能的变化。

正常绝缘子串的分布电压特性呈不完全马鞍型，即U 型，两头电压高，中间低，靠近接地侧有一电压最小值。对于劣质绝缘子的判定，目前主要有门限电压法和相邻比值法。 门限电压法是根据绝缘子串分布电压规律设定一电压数值作为基准，分布电压低于此值的绝缘子为低零值绝缘子，反之为良好绝缘子。当有劣质绝缘子存在时，由于绝缘子绝缘电阻变低，分布电压大幅度下降，远低于正常值。

相邻比值法是将相邻的两片绝缘子分布电压的比值作为判断依据，检出低零值绝缘子。此法一定程度上消除了电场的复杂性对分布电压的影响，虽不同情况下的绝缘子串分布电压最小值有很大差别，但U 型曲线的分布规律是一样的，且底部平坦，若某片绝缘子电压比相邻的都低，且比相邻两片中的较小者还低K%，则判定此片为低零值绝缘子。K 的数值有不同的意见，日本有些资料取70，国内目前一般取50，因不同线路电压曲线不同，曲线斜率不同，所以无统一标准，因此，各工区应根据自己的线路制定相应的K 值。也可采用纵向比较法即与绝缘子串上次所测电压分布相比较的方法判别低零值绝缘子。

2.2.2 脉冲电流检测法

由于低零值绝缘子的绝缘阻值很低，在串中的承受电压也较小，因而不易产生局部放电脉冲。所谓脉冲电流法就是通过测量绝缘子电晕脉冲电流的方法来判断绝缘子的绝缘状况，检测到的脉冲一般是承担最大电压的正常绝缘子电晕放电的脉冲。

当绝缘子串中存在低零值绝缘子时，分布电压将产生变化，导致其它正常绝缘子在串中的承受电压必然大于正常情况下的承受电压，当正常绝缘子的承受电压变化不大时，绝缘子的电晕程度并无明显变化，但由于回路的阻抗变小，流过地线的脉冲电流变大; 当正常绝缘子的承受电压明显大于正常值时，绝缘子电晕会变得剧烈，且因回路阻抗变小，电晕脉冲电流大。所以可以根据线路上电晕脉冲个数的增多、幅值的增大的情况，通过一定的处理手段，在低压端检铡出低零值绝缘子。

2.2.3 根据绝缘子劣化率确定检修周期

现行运行规程中规定，对悬式瓷绝缘子要进行定期检测，一般检测周期为两年一次。这就必然带来两个方面的问题，一是对于劣化率较低或很稳定的绝缘子，两年一次得检测周期往往没有明显的作用，浪费了人力; 二是对于劣化率较高的绝缘子又显得检测不够及时，威胁线路安全运行，如何能把绝缘子的检测周期和绝缘子得劣化状态结合起来，实行根据绝缘子劣化状态确定检修周期，从而有科学依据地动态检测绝缘子，就成为线路运行维护中的迫切问题。

根据运行经验，可采取下列公式来确定检测周期:

y= 1/X × T × P (2)

y 一下次检测周期(年)

X 一绝缘子劣化率实测值(年劣化率)

T 一上次检测周期(年)

P 一绝缘子劣化率目标值(年劣化率)

在运用这个公式确定检测周期时，应明确一点，即在投运后的前三年，y=1，即每年检测一次，从第四年开始按计算周期进行。根据国内绝缘子的运行状况，目标值一般为1‰。 例:某 220 kv线路共有某型号绝缘子11817片，上次检测周期为2年一次，本次实际测得劣化绝缘子15片，计算下次检测周期如下:

根据 上 述 数据，知本次实测劣化率为1.27‰，年劣化率为0.63‰,T=2,P =1‰，则下次检测周期为：y= 1/0.63‰ X 2 X 1‰=3.17年≈3年

以此可根据本次检测出的劣化率来确定动态检测周期，从而做到既安全又经济地维护绝

缘子。

2.3 导线连接器测温-一红外诊断技术

2.3.1 导线连接器的检测

导线连接器是导线最薄弱的地方，容易发生故障。发生这种故障的主要原因是由于导线通过电流使连接处发生高热造成的。这是由于导线连接器电气接触不良，接触电阻增加，当电流(特别是短路电流) 通过连接器时，就会产生发热，严重时把连接器烧红，使个别线股烧断，甚至烧坏该连接器，造成断线事故。因此，线路在运行时，必须对导线连接器的电阻和温度进行检查和测试，以保证线路安全运行。

现行运行规程规定，导线连接器四年测试一次，铝并沟线夹(耐张导流板) 每年检查、坚固一次。在实施状态维修中，采用红外或热红外成像仪来检测设备连接点的发热、温升情况，以此来确定每年度检修中普查、紧固并沟线夹、导流板的工作周期。

2.3.2红外测温原理及判别方法

因导线有无缺陷处表面的红外辐射及其表面温度不同，根据红外辐射强度的分布可确定其表面温差并进而判断故障。

红外测温仪判别故障有温差法和相对温差法两种方法:

其中温差法是根据《架空送电线路运行规程》规定:接续金具或跳线联板温度高于导线10℃即认定有热缺陷并应进行处理。实际操作时，连接器与距连接器Im 处导线的温差大于10℃即认定有热缺陷。

相对温差法根据相对温差率T%判别热缺陷，相对温差率为:

T(% )= (T1-T2)/(T1-T0) (3 )

其中， T0一测温处环境温度;

T1一 发热点的温度;

T2一 正常相对应点处的温度;

温差法及相对温差法的判别标准见表:

温差法受电流幅值的影响较大，检测时应尽量在线路负荷较大时进行，防止因通过导线连接器电流过小使其发热小而影响其判别的准确性，实际检测时最好采用相对温差法进行校核。

3 结论

输电线路实行状态检修是电网迅速发展的需要，它可以避免目前定期检修中存在的一些盲目性，确保电网安全、经济、可靠的运行。

实施状态检修最关键的是要开展以下几个项目:

(1 )绝缘子附盐密度测量，可以进行绝缘子带电监测，然后依据铡试的盐密值和理论分析结果指导绝缘子清扫、维护;

(2)低零值绝缘子检测，按照绝缘子劣化率动态确定绝缘子检测周期:

(3)用红外测温仪测导线连接器温度，结合温差和相对温差法来确定缺陷，达到减少并沟线夹及连接器的检测、紧固工作量的目的。