高压输电线路绝缘子闪络监测系统的研究

第２９卷第６期　四川电力技术　Ｖｏ１．２９－Ｎｏ．６　２Ｏ０６年１２月　Ｓｉｅｈｕａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｘ　Ｔｅｅｈｎｄｏｇｙ　Ｄｅｃ．。２０Ｏ６　高压输电线路绝缘子闪络监测系统的研究　杜永红　（西安新盛电气有限公司，陕西西安７１００７５）　摘要：针对高压输电线路绝缘子闪络情况的经常发生，设计一种输电线路鲍缘子闪络监测系统，采用鲍缘子闪络信　息发射装置和绝缘子闪络信息接收装置通过无线通讯网络ＧＳＭ、Ｃ，ＤＭＡ、ＧＰＲＳ相连，远程传榆高压输电线路绝缘子闪　络的时阊、地点和闪络原因等信息在监控中心显示，为维修管理人员及时排除故障提供方便。　关键词：绝缘子；闪络；监测；无线通讯　Ａ　州：Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　ａｌｅ～ｏｖｅｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ　ｏｃｃ岫ｉｎ　ＨＶ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ，０ｎｅ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　ａｌｅ—ｏｖｅｌ＂ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｉｓ　ｄＥ：ｇｉ　】　，ｔｈｅｌａＩⅡｌｃｌｌｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ｏｆｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｏｒ　８Ｉ℃一ｏｖｅｒｉｎｆｏｍ￣ｏｎ　ａｒｅ　ｕｓｅｄｔｏ　ｔｌ￣ｌｓｆｅｌ＂ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｕｃｈ　８８　ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　ａ弛一ｏｖｅｌ＂ｔｉｍｅ，ｐｌａｃｅ　ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎ　ｉｎ　ＨＶ￣Ｏｌｔｌｌｉｎｅ坨ｍ砷ｅｌｙｔｈｒｏ￣ｈ　ｔｈｅ伽眦　咖ａ．　ｍｏｎｇ　ｅ８ｓ　ｃｏｒｒｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｓｕｃｈ　８ｓ　ＧｓＭ，ＣＤＭＡ　ａｎｄ　Ｇ豫ｓ，ａｎｄ　ａｌｌ　ａｒｏ　ｄｉ８ｐ】ａｙｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｍｔｏｒ￣ｓ鲫她ｒ，ｗｈｉｃｈ　瑚　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｎａｉｎｔｅｒｔａｌｌｃｅ　ｓｔａｆｆ　ｔｏ　ｃｌｅａｒ　ｔｈｅ　ｆａｕｌｔ　ｉｎ　ｔｉｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｓｕｌａｔｏｒ；ａｌｅ—ｏｖｅｒ；ｍ０ｆＩｉ劬　；ｗｉ￣ｅｆｆｌ　ｅｏｍｍｕｎｌｅａｔｉｏｎ　中图分类号：蝴文献标识码：Ａ文章编号：１００３—６９５４（２ｏｏ６）ｏ６—００３５—０２　杆塔上的绝缘子是否发生了闪络；但未能从根本上解　１研究背景　决减少和简化工人巡线的问题。　所研究的目的是提供一种可在电网监控（词度）　高压输电线路的绝缘子（盘式绝缘子串或复合绝　中心或其它生产管理场所监测高压输电线路的绝缘　缘子）在运行中常因表面积污、线路遭受雷击或线路　子是否发生了闪络，可准确知道闪络地点、并可判断　上出现操作过电压等原因发生闪络。绝缘子的闪络　闪络的起因属于雷击或是污秽等其它原因的系统，从　导致短路接地，不仅会烧坏绝缘子，还引起变电站的　而从根本上解决了依靠工人巡线、登杆查找闪络点的　断路器跳闸，使线路短时或长时间停电，造成重大损　问题。　失…１。因此，电力部门必须随时掌握高压输电线路的　绝缘子在何时　何地发生了闪络，并分析导致闪络的　２研究的内容　起因，以便及时对线路进行抢修，恢复送电。　通常，在变电站装有故障录波装置，断路器跳闸　设计一种高压输电线路绝缘子闪络监测系统，该　后，可指明线路上闪络故障点的大概区间。但受测量　系统由安装在输电线路杆塔上的绝缘子闪络信息发　精度和误差的，不能指明具体是哪一级杆塔发生　射装置和安置在电网监控（调度）中心或其它生产管　了闪络。故供电部门仍霈派人巡查线路，并靠工人登　理场所的绝缘子闪络信息接收装置一监控中心组成，　杆确认闪络点。为此花费大量的人力物力，还可能影　绝缘子闪络信息发射装置和绝缘子闪络信息接收装　响恢复供电的时间，给供电企业和用户造成损失。目　置一监控中心通过无线通讯网络ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＧＰＲＳ　前在部分地区采用的“盘式绝缘子闪络指示器”主要　相连，远程传输高压输电线路绝缘子闪络的时间、地　是利用在绝缘子串的最后一个接地绝缘子的表面安　点和闪络原因等信息。　装引弧圈，由其拦截绝缘子串表面的闪络电弧，使之　２．１监测系统组成结构　通过与引弧圈串联的导电板入地，利用电磁能转换将　包括：绝缘子闪络信息发射装置和绝缘子闪络信　电能转换为磁能，再将磁能转换为机械能，最后推动　息监控中心。　机械指示机构指示绝缘子串发生了闪络。这主要解　２．２工作原理　决的问题是工人巡线时，不用登杆，在杆下可确认该　２．２．１污秽闪络　・３５・　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２９卷第６期　２００６年ｌ２月　四川电力技术　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＰｏｗｅｒＴｅ￣ｍｄｏｇｙ　Ｖｏ１．２９。Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．－２Ｏ０６　图ｌ高压输电线路闪络监测系统方框图　高压输电线路绝缘子由于污秽引起闪络（污闪），　导致线路发生单相接地，此时，单相工频短路电流经　绝缘子沿面的电弧通道和杆塔入地。短路电流的大　小随短路点距变电站的距离而变化，通常在数百安　数千安一数十千安的范围内。短路电流流经铁塔时，　铁塔的每一根主材（主柱）中都分流短路电流，只要在　一根立柱（角钢）上装有电流传感器，就能测量到该工　频短路电流的信号。工频短路电流的工频输出信号　经过过电压保护器进入低通滤波器；如果工频短路电　流很大，使电流传感器的输出电压高而可能危及电子　器件的安全时，输出电压会被过电压保护器自动限　幅。低通滤波器的输出信号送入低频信号处理器，由　整流器整流、由整流器整形为方波，经触发电路处理　后，向无线发射装置发出触发脉冲。无线发射装置被　触发后，将动作时刻和存储器中所存储的线路名称、　闪络杆塔的杆号以及是否伴随雷击等信息发射到公　共无线通讯网。无线接收装置从公共移动通讯网接　收到无线发射装置所发射的信息后，将其传送到监控　中心。监控中心与气象台相连，平时适时显示雨、雾、　雪、沙尘暴、雷电活动等的分布情况和气温、风力等气　象资料。当从无线接收装置接收到信息后，立即显示　出发生绝缘子闪络线路的名称和走径图。显示绝缘子　闪络的时间和地点（杆号），指明闪络属于非雷击闪　络，另根据闪络时该线路两端无开关操作，即线路上　无操作过电压，判断绝缘子闪络属于污闪：在监控中　心的显示屏上，将显示该闪络为污闪，闪络报警器打　出报警音响信号，并通过预先设定的报警通讯系统，　将相关信号同步传送到有关生产管理部门；调度中心　或生产管理部门的值班人员结合气象信息确定系统　调度方式和恢复供电的方案，同时根据线路设计资　・３６・　料、历年来发生事故和检修的记录，确定线路抢修的　方案。　２．２．２雷击闪络　如果输电线路的绝缘子系由于雷击线路发生闪　络，则在工频短路电流流　抒塔之酌，舀先有锱电ｎ　击电流流经杆塔入地Ｈ　；由于雷击冲击电流的波长为　几十微秒数量级，其值频率为几万赫兹，故在电流传　感器中感应出高频信号，经过过电压保护器自动限幅　后进入高频信号处理器，经高通滤波器滤波、高频信　号处理器整流、整形、触发电路处理后，向无线发射装　置发出附加脉冲，该信号不直接触发无线发射装置动　作，但可使其发射的闪络信息中增加一个表明雷击闪　络的标识码。紧随雷电冲击电流之后，单相工频短路　流过杆塔，动作过程和前述的污秽闪络相同；此时。在　监控中心的显示屏上，将显示该闪络为雷击闪络。闪　络报警器打出报警音响信号，并通过预先设定的报警　通讯系统，将相关信号同步传送到有关生产管理部　门；调度中心和生产管理部门的值班人员则结合雷电　活动和其它气象信息制定调度和处理方案。　３绝缘子闪络监测系统的特点　３．１动作准确　由于绝缘子闪络信息发射装鬣是由绝缘子闪络　时经电弧通道流入杆塔的工频短路电流来确定，因　此，不管闪络的起因如何，只要绝缘子没有发生闪络，　闪络信息发射装置不会误动作；相反，如果绝缘子发　生了　络，由于闪络前流过杆塔的工频泄漏电流仅为　毫安数量级，而闪络后流过杆塔的工频短路电流可达　数百安至数千安数量级，二者变化十分悬殊，故给装　置设定适当的起动阈值，则闪络信息发射装置在所有　工频短路电流作用下均可准确动作。　３．２可辨明闪络的原因　绝缘子在非雷击闪络时，仅有工频短路电流流过　电流传感器，电流传感器输出的工频短路电流信号由　低频信号处理器处理后触发无线发射装置发射闪络　信息；但如果闪络是由于雷击线路引起的，则在此之　前还会有波头和持续时间为微秒级的雷电冲击流流　过电流传感器，电流传感器输出的雷电冲击流信号由　高频信号处理器处理后，向无线发射装置输出触发脉　冲，使其发射的信号中增加一标识码，则表明该闪络　为雷击闪络，最终在监控中心显示屏（下转第６４页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２９卷第６期　２ＯＯ６年ｌ２月　四川电力技术　ＳｉｃｈｕａｎＥｌｅｃｔｒｉｃ　ＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．２９。Ｎｏ．６　Ｄｅｅ．。２００６　系统、制粉系统磨损冲刷后漏泄大，利用停炉机会及　处理后，直接投液氨防腐，待启动前，洗炉水做水压检　查，可节约一次大量水损耗，降低制水成本。　时封堵这些漏泄点，对锅炉制粉系统经济运行、锅炉　燃烧工况调整非常重要。　（４）大小修后试验协调优化。在机组大修后，热　态试验的协调优化非常重要。一般情况下，单元机组　４汽轮机经济运行工况优化　大修后热态试验，是先锅炉安全门后汽轮机动态试　验。根据机组及检修内容的实际情况，一般锅炉热态　（１）尽可能保持投入汽动给水泵运行，一台电泵　容易一次成功，而汽轮机动态超速很难一次通过。所　只能满足一台锅炉供水且极不经济。　以可建议在锅炉做安全门校验的前期，插入做汽轮机　（２）减少转子内冷水溢流量。ｌ１、１２号机转子内　的动态试验，遇汽轮机动态问题，可继续做锅炉安全　冷水溢流量原来是（２ｊ１０８　ｍｍ管，通过改小溢流管及　门试验。这样，可减少锅炉为配合“汽轮机大修后动　改为顶部溢流方式后，明显减少除盐水补水量（溢流　态试验”的启动次数及启动试验损耗。　水直接排地沟，未设计回收系统）。　６燃化、输灰辅助专业配合优化　５启停协调优化　目前燃煤质量参差不齐，可根据煤种的实际情　该机组设备状况较差，机组启停相对次数多，所　况，分堆存放，合理混配煤，确保锅炉稳定燃烧，避免　以优化启停很有必要。主要可从以下几个方面着手　锅炉熄火导致的恢复启动损耗，必要时短时投稳燃油　考虑优化。　是上策。　（１）启停中，充分优化机、炉启动过程，作到紧密　实施灰渣水闭式循环利用，既满足了环保要求，　配合，减少汽水排放损失。要求管理人员、现场值长　又充分利用了水资源，还可节约厂用电耗。加强启停　充分考虑安排好机、炉启停过程。　及运行中汽水品质的监督化验，联系及时回收或减少　（２）缺陷消除时间优化。根据现场缺陷实际安　排放量。　全隐患、经济性影响大小，综合考虑机组停运处理时　间。最好是集中几个缺陷一并考虑，因为多启动一次　７现场高温管道、容器保温散热控制　至少要增加启动耗油近ｌ０万元，同时汽水损失、电耗　大大增加。　据有关不完全统计，１　ｍ２面积大小的５００℃高温　（３）锅炉四管处理及备用保养优化。一般锅炉　管道在一年中散失的热量相当于耗５　ｔ煤的热量。确　四管漏泄停炉处理中，降温降压后放水处理，漏点处　保热体保温的完整，减少热损失。　理后要进行水压检验，检验合格后放水，投液氨防腐　（收稿日期：２００６—０７—１５）　备用，再次启动前要上水洗炉。该过程中，如果漏点　（上接第３６页）上给出雷击闪络的显示，从而给线路　复供电。　检修和制定反事故措施提供依据。　参考文献　４结论　［１］ＤＬ／Ｔ６２０—１９９７，交流电气装置的过电压和绝缘配合　［Ｓ］．　所研究的高压输电线路绝缘子闪络监测系统能　［２］朱德恒，严璋．高电压绝缘［Ｍ］．北京：清华大学出版社，　从根本上解决以往发生绝缘子闪络故障后，耗费大量　１９９２．　人力物力沿线寻找、并要依靠登杆最后确认故障点的　［３］周泽存．高电压技术［Ｍ］．北京；水利电力出版社，１９９８．　问题，在电网监控中心和其它生产管理场所即可随时　［４］杜澍春．关于输电线路防雷计算中若干参数与方法的修　掌握全网所有高压输电线路绝缘子的闪络信息，即节　改意见［Ｊ］．电网技术，１９９６，２０（１２）：５３—５６．　（收稿日期￣２００６—０６—０９）　省了人力物力，又便于对线路进行及时检修，快速恢　・６４‘