于杰承+高阳+李东阳+吴伟晴

摘 要：在本文中，绝缘子缺陷的在线检测的机制被引入，并描述了不同的绝缘体的上线的检测方法。当前国内普遍惟一对合成绝缘子的带电检测的手段就是目测，并不能准确找到硅橡胶下面潜在的缺陷。本文提供一种绝缘子带电检测设备，通过提取绝缘子串纵向电场分布，根据绝缘子纵向电场分布判断绝缘子的内缺陷，利用无线网络将数据传输到地面工作人员的计算机，这些数据将显示在曲线等，可以用来显示绝缘体是否有内部缺陷。为寻找输电线路故障绝缘子提供了方便，提高了供电的可靠性，填补了以往合成绝缘子串在运行中无法检测的空白，很有推广价值。

关键词：合成绝缘子；故障缺陷监测；带电检测设备；实时传输

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.227

0 引言

我国已经在35kV到500kV中各电压等级线路上大量使用了合成绝缘子。由于合成绝缘子在我国的使用数量不断提升，合成绝缘子出现故障而造成的经济损失数额也随之上升。当前国内普遍惟一对合成绝缘子的带电检测的手段就是目测，并不能准确找到硅橡胶下面潜在的缺陷。为了发觉合成绝缘子所潜在的早期缺陷，并能及时防止因绝缘子潜在缺陷的延伸所造成的故障，对合成绝缘子进行运行中的带电检测是非常必要的。运行中复合绝缘子的內缺陷随着绝缘子老化在逐年增加，运行中复合绝缘子因内缺陷发生闪络故障的可能性越来越高[1]。

1 绝缘子在线检测方法

（1）观察法。常见的表面缺陷可以在双筒望远镜下找到，其中囊括了绝缘伞裙被侵蚀、变粗糙、外覆层侵蚀的沟槽和痕迹、绝缘伞裙闪络、伞裙或外覆层开裂、外覆层破碎、芯棒外露等。

（2）超声波检测法。超声波是机械波， 衰减很慢， 当它在弹性介质中传播时， 遇界面会产生反射、折射和模式变换。因此，可以通过超声波信号来反映材料、组织、铸件缺陷等信息的缺陷。

（3）红外线成像法。这种方法可以用于检测的加热，如导线，接头和外壳，和本地异常加热的复合绝缘子的检测。当局部放电中的泄漏电流流过绝缘物质时的介电损耗和电阻损耗都会引起绝缘子局部温度过高[2]。

（4）泄漏电流检测法。漏电流测量是根据泄漏电流沿表面的原则，并漏电流实时测量绝缘子的接地侧，经信号处理单元计算出某段时间内泄漏电流的峰值平均值、 峰值最大值或大电流脉冲数，将无线传输相结合，将计算所得数据传输到数据总站，专家知识和自学习算法用于评估和预测绝缘子的污染，这提供了条件维修的基础。

（5）电场分布法。此方法可通过在线检测合成绝缘子的内部绝缘缺陷， 而且使用仪器比较简单， 对外界天气等环境要求也很低。运行中的合成绝缘子，普通状态下场强和电势沿合成绝缘子的轴向的变化曲线是平滑的。

2 研究内容和技术方案

本文研究了一种基于无线自组网通信技术测量绝缘子纵向电场分布绝缘子带电检测系统，包括绝缘子带电检测仪便携装置和数据接收终端机，通过对绝缘子串的纵向电场分布的提取，根据绝缘子绝缘子电场分布曲线的内部缺陷，无线Ad Hoc网络通信技术传输数据到地面人员数据接收终端的使用，该数据将显示在曲线和三维图形，它可以显示绝缘体是否有内部故障，并提供输电线路故障绝缘子方便，提高电源的可靠性[3]。

本文研究了空间电场测量技术、高频电磁屏蔽技术、放电机理和悬浮导体的预防措施，致力研制了一种更适用于现场使用、简单灵活、抗场强和耐电晕能力强的新型电场测量探头。

3 技术原理仿真及装置设计

3.1 绝缘子内缺陷检测原理及仿真

本文提供一种绝缘子带电检测设备，通过提取绝缘子串纵向电场分布，根据绝缘子纵向电场分布判断绝缘子的内缺陷，利用无线网络将数据传输到地面工作人员的计算机，数据将以曲线等方式显示，可以直观显示绝缘子是否具有内缺陷故障。为了寻找输电线路的故障绝缘子，提高了供电可靠性。单片机用于将接收的各周期的纵向电场数据有效值进行平滑滤波处理，并通过无线自组网通信的方式将处理后的数据发送至数据接收终端机；

3.2 检测转置通信设计

无线自组网是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，网络中的每个节点可以感知周围的环境、执行简单的计算，每个节点可以在无线通信半径内与邻居节点通信。通过Ad Hoc网络的方式，这些节点形成低功耗和高度灵活的网络。每个用户终端有两个功能：路由器和主机。由于存在主机，所以终端需要运行多种面对用户的应用程序；由于存在路由器，所以终端需要运行对应的路由协议，根据路由策略和路由表完成数据分组的转移和路由维护工作，所以要求节点实现对应的路由协议。

3.3 装置硬件开发

该检测装置由电场测量探头、托架和附件等组成。电场测量探头为矩形金属盒，用于测量和存储电场数据支架由绝缘材料制成，用于放置电场探头和连接手柄。连接手柄是用螺钉固定在支架中部的金属部件，用于连接电动绝缘杆。电场测量探头正面有电源开关、红色电源指示灯、按钮、绿色操作指示灯和串行通信接口。背面有光电管光路窗口。

4 结论

根据理论分析，测得的复合绝缘子轴的最大电场强度沿轴线，沿轴线逐渐减小，在塔中间达到最小值，然后随着缺陷的增大而增大，曲线上对应位置会出现波形畸变。复合绝缘子的实测电场分布曲线与良好的复合绝缘子的曲线形状一致，说明这些绝缘子没有缺陷。该仪器根据分布曲线的凸变情况，能够判断运行中绝缘子好坏优劣，填补了以往合成绝缘子串在运行中无法检测的空白。

参考文献：

[1]杨哲，钟宏宇，高阳，贺瑞斌，戴菁.关于合成绝缘子内缺陷带电检测技术的研究[J].山东工业技术，2015（20）：184-186.

[2]李世林，李特，张湘.复合绝缘子带电检测技术研究及应用现状[J].电工电气，2013（06）：7-10.

[3]王少华，叶自强，罗盛.500kV复合绝缘子断裂机理及检测方法[J]. 中国电力，2011（08）：19-21.

[4]朱振池.支柱绝缘子缺陷检测装置的研究[D].东南大学，2015.