特高壓輸電線路監(jiān)測技術(shù)研究應(yīng)用

江 澤，卜祥帥，羅 統(tǒng)，殷 超

（超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展與進(jìn)步，人們對于輸電也有著比過去更高的要求，輸電線路的布置與各個(gè)區(qū)域相銜接，具有復(fù)雜性的特點(diǎn)。特高壓（Ultra-High Voltage，UHV）類型的輸電是總體輸電網(wǎng)絡(luò)的根基，它的日常輸電決定了區(qū)域范圍內(nèi)的供電水平，這就對監(jiān)測技術(shù)有著很高的要求，配有實(shí)時(shí)的監(jiān)測技術(shù)才能有效避免輸電路徑可能會隨時(shí)發(fā)生的多樣性故障，以便于選擇最佳防控對策[1,2]。基于此，對現(xiàn)有的監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)進(jìn)行整理歸納，以便于實(shí)現(xiàn)對隱含輸電故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而進(jìn)一步提高輸電的安全性。

1 在線監(jiān)測技術(shù)

由于目前電表呈現(xiàn)出日益增加的總壓力值，可以判斷各區(qū)線路所經(jīng)由的負(fù)荷量也在日益增加，因此，為了解決隱含的風(fēng)險(xiǎn)，使得各區(qū)的供電能夠具有穩(wěn)定性，須及時(shí)予以相應(yīng)的調(diào)控，并加強(qiáng)監(jiān)測。目前關(guān)于特高壓類型輸電線路的在線監(jiān)測可以分為以下幾種路徑。

1.1 針對突發(fā)性雷擊的監(jiān)測路徑

突發(fā)性的雷擊極易對處于工作狀態(tài)的線路造成損壞，尤其是在雷雨較多的夏季，雷擊具有突發(fā)性、活躍性的特點(diǎn)，很容易對區(qū)域內(nèi)特高壓線路造成損壞。由雷擊所造成的線路損壞是不可逆的，電線會被瞬間燒毀甚至發(fā)生破裂[3]?；诖耍斜匾髦乇O(jiān)測雷擊性的故障，如可以根據(jù)波形的辨別來判斷線路所承載的電流強(qiáng)度，再根據(jù)理論數(shù)值參數(shù)進(jìn)一步判斷真實(shí)電流強(qiáng)度，以此來預(yù)估潛在的危險(xiǎn)，判斷預(yù)估雷擊發(fā)生的可能性，實(shí)施綜合防控對策，針對雷擊采取有針對性的預(yù)防措施。

1.2 針對絕緣子的監(jiān)測路徑

特高壓類型輸電線路的正常運(yùn)作離不開絕緣子，絕緣子表面沾染了一定的灰塵時(shí)則輸電線路會發(fā)生內(nèi)側(cè)漏電。其基本原理是灰塵會導(dǎo)致絕緣子覆著的絕緣層發(fā)生溶解，從而降低了實(shí)際的絕緣功效。實(shí)際絕緣子沾染灰塵后的表面比較污穢，必須斷電才能進(jìn)行測定。很多企業(yè)實(shí)際采取解決方案時(shí)注重于解決絕緣子表面的外層污穢，這種防控技術(shù)還處于起步階段，后續(xù)還需要進(jìn)一步的研究與提升[4]。現(xiàn)有的比較成熟的技術(shù)是對等值密度的測定技術(shù)，通過測定來對絕緣子表層的潛在漏電風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判斷，并對經(jīng)由電流進(jìn)行預(yù)測。

1.3 針對周圍自然環(huán)境的監(jiān)測路徑

特高壓類型的線路一直以來都具有暴露性的特征，因此很容易受到人為因素與自然因素等一些外在因素的影響而發(fā)生損壞。周圍自然環(huán)境對于線路可能造成損壞的因素的一般分為導(dǎo)電率降低、溫度與濕度侵蝕以及酸堿度腐蝕等[5]。長期處于不利于線路運(yùn)轉(zhuǎn)的外在環(huán)境下將會對絕緣子與絕緣外皮乃至線路塔架等造成損壞?；谝陨戏治觯胱龅綄ψ匀画h(huán)境所隱含風(fēng)險(xiǎn)的全面辨析并采取有效的防控對策，對外在實(shí)時(shí)發(fā)生變化的線路運(yùn)作時(shí)所處的環(huán)境進(jìn)行正確辨別，就要針對線路配備一套系統(tǒng)的監(jiān)測體系。在這種配備體系的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際狀況配備一定的配套防控系統(tǒng)。該方法不僅可以省去不必要的額外送電相關(guān)資源的消耗，又可以很好地保護(hù)線路。如架設(shè)的初級階段某區(qū)線路布置有空間間隔比較大的塔架，這樣就導(dǎo)致空中要牽扯很長的電線線路。當(dāng)遇到大風(fēng)時(shí)電線線路會隨著風(fēng)向不斷搖擺，震蕩中會使得原有表層線路發(fā)生磨損。風(fēng)級較大時(shí)很可能還會發(fā)生線路的嚴(yán)重碎裂。在風(fēng)振較緩狀態(tài)下，線路的損壞屬于自然性的，這類積累性的損壞屬于隱含性的。基于此，要想真正做到對該類型損壞的防控與阻止，就要配備可實(shí)施實(shí)時(shí)管控的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境風(fēng)力針對某時(shí)刻的風(fēng)力進(jìn)行預(yù)測，并統(tǒng)計(jì)出有關(guān)風(fēng)力值，當(dāng)測得的風(fēng)力值與設(shè)定的報(bào)警臨界值相吻合時(shí)，則可以實(shí)施線路修護(hù)。

1.4 視頻監(jiān)測路徑

視頻監(jiān)測屬于較常用的監(jiān)測，可進(jìn)行直接性監(jiān)測，應(yīng)用較廣。由于我國城鄉(xiāng)地區(qū)各區(qū)大都有著較廣范圍分布的特高壓線路，且線路所在區(qū)域比較復(fù)雜，輸電線路的周圍大都有很多隱含的安全隱患，因此需要配備視頻監(jiān)測，然而由于情況復(fù)雜，要想進(jìn)行視頻監(jiān)測系統(tǒng)的全面配備仍然比較困難。另外，視頻監(jiān)測可以用于經(jīng)常發(fā)生故障的一些區(qū)域，如此可以測定期間所隱含的潛在風(fēng)險(xiǎn)信號，為更高水平的監(jiān)測提供一定的保障。視頻監(jiān)測裝置應(yīng)用如圖1所示。

圖1 視頻監(jiān)測裝置應(yīng)用圖

2 新型監(jiān)測技術(shù)

除了以上幾種常見的在線監(jiān)測技術(shù)外，關(guān)于特高壓類型輸電線路的監(jiān)測還有以下幾種帶電監(jiān)測技術(shù)。

2.1 超聲波的判斷

超聲波具有穿越不同介質(zhì)的特性，可以對不同介質(zhì)表層進(jìn)行反射與折射，超聲監(jiān)測可以對表面有裂痕的絕緣子進(jìn)行識別，監(jiān)測其芯部[6]。超聲波監(jiān)測設(shè)備需配有可發(fā)射不同介質(zhì)脈沖的發(fā)生器，這是發(fā)揮超聲波檢測功能的必要條件。絕緣子如果內(nèi)部有裂痕，使用超聲監(jiān)測時(shí)時(shí)間軸就可以凸顯出一定的發(fā)射波，將隱含的細(xì)微裂紋缺陷監(jiān)測出來，有助于超聲波對位置進(jìn)行精準(zhǔn)判別，進(jìn)一步地判斷出絕緣子內(nèi)部細(xì)微裂紋的具體情況[7]。超聲測定具有便捷、簡易的優(yōu)勢，還能夠抵抗干擾。值得注意的是，超聲監(jiān)測途徑實(shí)際上也暗含著換能器缺陷、衰減與耦合的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得超聲監(jiān)測不適合應(yīng)用在距離較大的線路。另外，超聲監(jiān)測可以應(yīng)用于在線監(jiān)測與實(shí)驗(yàn)室測定。超聲波監(jiān)測可設(shè)定有一定的復(fù)合裝置，如激光定位器、框架、瞄準(zhǔn)器、放電裝置以及耳機(jī)等復(fù)合裝置，可在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行測定。其測定原理為可應(yīng)用激光對絕緣子進(jìn)行定位，進(jìn)而將準(zhǔn)確的超聲波搜集出來，并使用音頻進(jìn)行替換，再通過耳機(jī)的使用來辨識超聲波，使用儀表也能將超聲波強(qiáng)度通過數(shù)值的形式顯示出來。而對于現(xiàn)場測定而言，超聲波的應(yīng)用仍然存在一定的缺陷，缺少敏銳性。此時(shí)，高壓端金具融匯在噪聲較大的現(xiàn)場背景中，這些噪聲會掩蓋一些欲測定的構(gòu)件所發(fā)射出的細(xì)小聲波，如此便干擾了監(jiān)測，產(chǎn)生一定的偏差。

2.2 成像測定

成像測定包括紅外測定與紫外測定。

（1）當(dāng)待測定的設(shè)備內(nèi)隱含一定的潛在故障時(shí)，其表面會顯現(xiàn)出熱度異常的特點(diǎn)，此時(shí)可使用紅外線測定出設(shè)備相關(guān)的異常。紅外線可輻射至設(shè)備的表層，將其異常以信號形式表示出來，以此為前提進(jìn)一步對設(shè)備隱含的多樣性故障、故障嚴(yán)重程度以及突發(fā)性故障實(shí)際位置等進(jìn)行測定。紅外成像手段與其他手段相比，具有精準(zhǔn)、安全、可靠、高效與非接觸性等多樣優(yōu)勢綜合的特點(diǎn)。通過紅外線可對設(shè)備接觸與過熱狀態(tài)下的實(shí)際故障進(jìn)行詳細(xì)的了解，從而將回路導(dǎo)流以及絕緣等表征測定出來。紅外監(jiān)測使用方便，且具有實(shí)效性，可以在本質(zhì)上解決設(shè)備的故障。常用的儀器設(shè)備有紅外熱像儀、熱電視以及測溫設(shè)施等，可根據(jù)實(shí)際狀態(tài)選用適合的測定設(shè)備，對線路設(shè)備的表征予以有效識別。熱像圖譜可以存儲溫差性數(shù)據(jù)，擬定分析報(bào)告，將固定時(shí)點(diǎn)發(fā)生故障的設(shè)備測定出來。

（2）紫外成像可通過成像儀的應(yīng)用將具有放電性特質(zhì)的電暈信號識別出來，并將圖像加以疊加處理，直至形成可見圖形，從而將電暈強(qiáng)度顯現(xiàn)出來。該技術(shù)的敏銳性極強(qiáng)，可用于識別電暈強(qiáng)度的實(shí)際狀態(tài)，為輸電提供了必備的理論依據(jù)。紫外成像這一特性可應(yīng)用于對散落、斷股或損壞電路的測定。紫外線也可應(yīng)用于絕緣子隱含故障缺陷的測定，如對潮濕電腐蝕、復(fù)合護(hù)套損壞與其他缺陷等的測定。紫外線監(jiān)測手段與其他的手段相比，更適合應(yīng)用于對絕緣子的缺陷識別，更快識別線路故障表征。

2.3 電場辨識

電場辨識法可將詳細(xì)的電場分布予以測定，適合應(yīng)用于監(jiān)測線路狀態(tài)，如此便可以獲得各區(qū)絕緣信息，以辨識是否存在絕緣缺陷。正常運(yùn)作時(shí)軸線的曲線光滑，可將不同時(shí)段的電場強(qiáng)度、電勢展現(xiàn)出來。絕緣子內(nèi)部所表現(xiàn)出來的缺陷是有導(dǎo)通性的，此時(shí)其相關(guān)缺陷的具體位置變化的形態(tài)可以通過電場凸顯出來?；诖?，對絕緣子的軸向電場進(jìn)行有關(guān)的測定，則可以找出其關(guān)鍵的隱含缺陷。目前我國已研制了測定有關(guān)隱含缺陷的帶電線路的配置設(shè)備，而更加快捷方便的新型設(shè)備還未研發(fā)出來，還需進(jìn)一步的研究與推廣使用。帶電監(jiān)測耗資高，監(jiān)測也不便捷，因此該類型的監(jiān)測應(yīng)當(dāng)慎用。

3 結(jié) 論

綜上所述，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升，特高壓類型的輸電線路顯現(xiàn)出很大的輸電壓力，對于運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷的承載較大。因此，為了有效實(shí)施各種安全隱患的防控措施，應(yīng)利用好現(xiàn)有的絕緣子、突發(fā)性雷擊、視頻與周圍自然環(huán)境等有關(guān)的監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況利用超聲波診斷、成像測定與電場識別等技術(shù)手段進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測。實(shí)施監(jiān)測的技術(shù)人員也要提高自身專業(yè)技術(shù)水平與防控安全隱患的意識，杜絕輸電威脅。