特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

陳德風(fēng) 王春寧 鞠彥波

（1.南京蘇逸實(shí)業(yè)有限公司 2.國網(wǎng)南京供電公司 3.上海波匯科技股份有限公司）

特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

陳德風(fēng)1 王春寧2 鞠彥波3

（1.南京蘇逸實(shí)業(yè)有限公司 2.國網(wǎng)南京供電公司 3.上海波匯科技股份有限公司）

對特高壓輸電線路的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測是非常重要的。它能夠及時(shí)反映出輸電線路的運(yùn)行狀況，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題，使問題得到解決。本文分析了各種特高壓輸電線路的在線監(jiān)測，從而探討實(shí)際的應(yīng)用。

特高壓；輸電線路；檢測技術(shù)

0 引言

對于特高壓輸電線路的技術(shù)研究已經(jīng)開展了四十年左右。晉東南到南陽再到荊門的輸電線路是我國第一條1000kV的特高壓試驗(yàn)示范工程，已在2008年開通并且取得了很好的效果。輸電線路的安全直接決定了整個(gè)輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 特高壓輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)

1.1 絕緣子污穢在線監(jiān)測技術(shù)

絕緣子污穢在線監(jiān)控技術(shù)是為了監(jiān)測輸電線路上的污穢，污穢容易造成絕緣子的表面漏電，所以，對其進(jìn)行監(jiān)測是非常必要的。絕緣子污穢程度的特征量可以利用絕緣子表面的泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測。在線電流的監(jiān)測是利用泄漏電流沿面形成的，絕緣體通過電流傳感器或引流卡對泄露的電流進(jìn)行在線的監(jiān)控。一般計(jì)算有兩種方法，一種是灰密法，另一種是等值鹽密法，再進(jìn)行具體的估算和分析，就可以對絕緣子上的污穢狀況進(jìn)行評估和測評。在具體的監(jiān)測過程中，專業(yè)人員應(yīng)該注意泄漏電流的多少要根據(jù)不同的材料和多種因素作出測算，并且要最大程度上按照科學(xué)的方法進(jìn)行監(jiān)測，不要完全用曾經(jīng)的操作經(jīng)驗(yàn)作為監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 雷電在線監(jiān)測

雷電監(jiān)測的技術(shù)是通過定位來完成的，是根據(jù)對于雷電發(fā)生時(shí)伴有的雷電波和電磁輻射信號等特征對雷電進(jìn)行位置的測定。再通過分析測算來估算雷電發(fā)生的地點(diǎn)和具體時(shí)間，電流值和回?fù)舸螖?shù)等信息，再匯成一個(gè)雷電活動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖來呈現(xiàn)[1]。現(xiàn)在我國監(jiān)測定位雷電的技術(shù)是時(shí)差雷電定位技術(shù)和定向雷電定位技術(shù)。在進(jìn)行在線監(jiān)控時(shí)，要側(cè)重于累點(diǎn)的波形參數(shù)和電流的大小。雷電的定位技術(shù)在使用時(shí)很準(zhǔn)確，很方便能夠使工作人員通過此系統(tǒng)找到雷擊點(diǎn)在哪里，能夠避免雷電對于輸電線路的損害，所以這種監(jiān)測方法已經(jīng)十分成熟了。但是在實(shí)際進(jìn)行監(jiān)測的時(shí)候，電流的大小無法測算時(shí)，就對工作人員的監(jiān)測工作產(chǎn)生了影響。所以做好雷電的監(jiān)測工作，才能夠有效地避免雷擊給輸電線路帶來的影響。

1.3 輸電線路環(huán)境監(jiān)測

對于輸電線路，是要通過專門的環(huán)境監(jiān)測站來進(jìn)行監(jiān)測。一個(gè)地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測站要根據(jù)輸電線路所處環(huán)境的氣象要素的變化來及時(shí)向總站進(jìn)行匯報(bào)分析，總站也要通過這些信息，進(jìn)行氣候特征的分析和氣候?yàn)?zāi)害的評價(jià)，做成分析報(bào)告，使有關(guān)的決策部門可以了解氣候狀況的變化，從而對試點(diǎn)線路進(jìn)行一定的調(diào)整，對即將到來的氣象災(zāi)害采取防災(zāi)救災(zāi)的工作，保障輸電線路的安全運(yùn)行。環(huán)境監(jiān)測的重點(diǎn)是氣壓、風(fēng)向、氣溫、濕度、電導(dǎo)率、降雨量、暴雨指數(shù)、酸雨、霧日數(shù)等因素，將這些檢測出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，在線路所處的環(huán)境惡劣的地方進(jìn)行絕緣裝置的配置，也可以在特高壓交流輸電線路最具典型的污染區(qū)域設(shè)立一個(gè)環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)，對周圍的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。這種方法可以有效地節(jié)約成本，減少經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[2]。

1.4 輸電線路導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測

高壓架空輸電線路疲勞斷股主要是由于微風(fēng)振動(dòng)所造成的。微風(fēng)振動(dòng)的日積月累就造成了架空線路出現(xiàn)了損壞，這種因素具有很強(qiáng)的隱秘性，其造成的損害也不容易被發(fā)現(xiàn)，所以在對其進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，不但要對消除微風(fēng)振動(dòng)所帶來的線路隱患，還要積極對防振工作進(jìn)行設(shè)計(jì)，用科學(xué)的角度采取監(jiān)測措施。在具體的操作方法上，通過微風(fēng)振動(dòng)檢測儀對導(dǎo)線夾和導(dǎo)線之間的接觸點(diǎn)對振動(dòng)頻率和彎曲振幅值進(jìn)行監(jiān)測，在不同的時(shí)間段里進(jìn)行監(jiān)測，并記錄其振動(dòng)數(shù)據(jù)。通過對微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測所記錄的大量數(shù)據(jù)的分析就可以對線路的設(shè)計(jì)、線路的運(yùn)行和線路壽命進(jìn)行評估和分析。

1.5 輸電線路視頻監(jiān)控

一般來講，輸電線路的分布面積都比較廣，如果想對各個(gè)路段的線路進(jìn)行全方位的檢測，就必須利用視頻監(jiān)控的方法。因?yàn)榫€路所在的地方很多都在市區(qū)之內(nèi)，人群比較嘈雜，所以存在著很多安全方面的隱患。視頻監(jiān)控可以對這些路段和地區(qū)所有的線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)事故的時(shí)候可以及時(shí)解決，并且能夠在事件處理之后有視頻作為依據(jù)。在進(jìn)行視頻監(jiān)控的過程中，輸電線路會(huì)有一套嚴(yán)格進(jìn)行視頻監(jiān)控的方法設(shè)計(jì)，普遍在各種輸電線路區(qū)域安裝攝像頭，在重點(diǎn)和容易產(chǎn)生危險(xiǎn)的地段進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控[3]。定期地對監(jiān)控結(jié)果和時(shí)間進(jìn)行分析，并且對有參考意義的視頻進(jìn)行保留，以備日后的監(jiān)控工作參考。

2 輸電線路帶電檢測技術(shù)

2.1 紫外檢測

紫外檢測技術(shù)的原理是電暈放電所產(chǎn)生的紫外信號通過紫外成像儀進(jìn)行接收。把可見光的圖像和成像儀的圖像進(jìn)行疊加，這樣就可以確定出電暈的位置和電暈的強(qiáng)度。所以這種監(jiān)測儀器沒有接觸被檢測的對象，但是卻能夠測出位置與強(qiáng)度，這說明了紫外檢測設(shè)備的性能穩(wěn)定、靈敏度也很高，能夠把線路電暈放電的情況有效地檢測出來，從而能夠更好地對輸電線路進(jìn)行檢測。

導(dǎo)線外部損傷、散股、斷股等情況都可以通過紫外檢測的方法進(jìn)行檢測，其還可以對導(dǎo)線外部的一些絕緣子的損傷進(jìn)行檢測，例如復(fù)合型絕緣子在天氣潮濕時(shí)造成的護(hù)套電蝕和損傷，但在干燥的情況下就不會(huì)很明顯。在這一點(diǎn)上，還需要對其進(jìn)行更加科學(xué)的研究，使其檢測的手段可以更全面地檢測多種狀況下的故障狀態(tài)，從而在利用時(shí)更方便[4]。

2.2 紅外檢測

電氣設(shè)備的故障一般會(huì)表現(xiàn)在不正常的溫度和發(fā)熱分布上。紅外檢測技術(shù)原理是通過對設(shè)備表面的紅外輻射信號進(jìn)行檢測，從而獲得設(shè)備的狀態(tài)特征。它可以對設(shè)備故障的位置、屬性和程度進(jìn)行判定。在判定時(shí)可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，安全可靠的同時(shí)，又能夠很明確地對外部的接觸過熱的狀況程度進(jìn)行檢測判定，還能夠判斷出設(shè)備內(nèi)部倒流回路存在的缺陷并對絕緣材料上出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測。在事故還沒有出現(xiàn)之時(shí)就將其消除在萌芽的狀態(tài)。紅外測溫儀、紅外熱像儀和紅外熱電視都是紅外檢測裝置的主要構(gòu)造。在實(shí)際的檢測過程里，可以根據(jù)實(shí)際的損壞狀況選用不同的紅外裝置，對輸電線路的設(shè)備與設(shè)備之間的連接部分進(jìn)行重點(diǎn)檢測，并將其紅外測溫的數(shù)據(jù)支撐紅外熱像的圖庫表，并定期地對測算的數(shù)據(jù)等進(jìn)行報(bào)告和分析，判斷設(shè)備是否正常工作。這項(xiàng)檢測技術(shù)十分成熟，在超高壓系統(tǒng)中的應(yīng)用也比較成熟和普遍。其成功經(jīng)驗(yàn)可以在特高壓交流實(shí)驗(yàn)中更加廣泛地推廣。

2.3 超聲波檢測

超聲波檢測原理是通過一種超聲波從一種介質(zhì)傳到另一個(gè)介質(zhì)當(dāng)中，在傳播的過程之中，超聲波會(huì)在兩個(gè)介質(zhì)的交界面上發(fā)生折射、反射、模式交換，超聲波的發(fā)生器將始脈發(fā)射進(jìn)入絕緣子介質(zhì)當(dāng)中去，當(dāng)絕緣子出現(xiàn)了裂紋的時(shí)候，時(shí)間軸上就顯示出了裂紋發(fā)射波的情況，從而對絕緣子的缺陷狀況進(jìn)行判斷。這種檢測方法一般來說是用來檢測復(fù)合絕緣子芯棒的裂紋狀況如何，用超聲波來對復(fù)合絕緣子機(jī)械的缺陷進(jìn)行檢測[5]。這種方法具有安全性強(qiáng)、操作簡便、干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，但是在遠(yuǎn)距離操控這一點(diǎn)上還沒有很大的突破，在現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測的方式也不可取，所以這種檢測方法主要是在企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)中實(shí)行，可以對生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行在線檢測，或者在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行超聲波的檢定，在其他情況中的運(yùn)用還是較少的。

2.4 電場法檢測

電場法的檢測可以檢測零值絕緣子和復(fù)合絕緣子的內(nèi)部缺陷，是通過測量絕緣子在電場的分布情況來進(jìn)行檢測的。正常的狀態(tài)下，在電場中所運(yùn)行的絕緣子的電場強(qiáng)度和電勢是根據(jù)絕緣子的軸線變化所變化的，一般的曲線是光滑的。在絕緣子出現(xiàn)缺陷時(shí)，電位值就變成一個(gè)常數(shù)，相應(yīng)的電場值也就會(huì)隨之發(fā)生畸變現(xiàn)象[6]。所以，通過測量絕緣子在電場的分布就能發(fā)現(xiàn)絕緣子的故障。

電場法檢測的設(shè)備一般情況下是絕緣子帶電檢測裝備，這個(gè)裝備可以在一定程度上找出有缺陷的絕緣子，但是在具體的操作上不如紫外和紅外設(shè)備那樣方便，它必須要登塔操作，不適合于比較緊急的狀況，所以這種檢測方法還需要進(jìn)一步地開發(fā)和研究。

3 結(jié)束語

綜上所述，加強(qiáng)對輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測有助于其更穩(wěn)定安全的運(yùn)行，近年來我國對于其監(jiān)測力度越來越大、制度越來越完善。我們更要對監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行加強(qiáng)和發(fā)展，讓其可以對輸電線路的內(nèi)部和外部問題都能進(jìn)行更加及時(shí)地監(jiān)測，使輸電線路的監(jiān)測技術(shù)真正做到危機(jī)處理，對輸電安全做出更好的保障。

[1]歐陽麗莎,黃新波,陳紹英等.覆冰在線監(jiān)測技術(shù)在1000kV特高壓輸電線路中的應(yīng)用[J].華東電力,2010(10)1539-1542.

[2]劉振宇.特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)?2013(36)104.

[3]蘇曉.特高壓輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015(1)131-132.

[4]朱永燦.1000kV特高壓輸電線路微氣象區(qū)機(jī)理分析與在線監(jiān)測技術(shù)研究[D].西安：西安工程大學(xué),2012.

[5]趙方.特高壓輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2014(5)108.

[6]周來群,王旭,田雷.特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測通信系統(tǒng)研究及應(yīng)用[J].中國電業(yè)(技術(shù)版),2014(9)22-25.

2015-11-10）