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輸電線路污穢狀態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

文檔作者：胡元輝，林吉，康小平，鄭振華文檔來源：浙江寧波電業(yè)局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月12日
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上一篇：輸電線路舞動綜合治理

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10 <電氣開關(guān)》(2011．No．6)><電氣開關(guān)>(2011．No．6)
很多 J，測量的準(zhǔn)確度比較高。針對泄漏電流的測
取過程中存在著大量的干擾，采用自適應(yīng)噪聲對消技
術(shù)和小波去噪方法等進(jìn)行抗干擾。通過泄漏電流傳感
器實(shí)時獲取流過絕緣子表面的泄漏電流，形成了大量
的輸電線路絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)。典型的泄露電
流法絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示。
太陽能電池板、 2
監(jiān)控中心
圖1 泄露電流法絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)
泄漏電流的大小不僅和污穢程度有關(guān)，而且和絕緣
子的受潮程度有關(guān)，此外還和絕緣子的串長、幾何形狀
等因素有關(guān)。如何根據(jù)測得的泄漏電流值評價絕緣子
的污穢程度，如何確定泄漏電流報(bào)警的門檻值等問題仍
沒有一個明確的結(jié)論。另外，只有在潮濕的氣象條件下
才能測到泄漏電流，它僅適用于潮濕多雨的地區(qū)，在干
旱少雨地區(qū)測泄漏電流的方法是不適用的。此外，由于
測量系統(tǒng)沒有針對戶外輸電線路附近環(huán)境進(jìn)行專門設(shè)
計(jì)，存在易受電磁干擾，老化速度快等缺點(diǎn)。
3 光譜法
光傳感器監(jiān)測ESDD的理論基礎(chǔ)是介質(zhì)光波導(dǎo)中
的光場分布理論和光能損耗機(jī)理。置于大氣中的低損
耗石英棒是一個以棒為芯、大氣為包層的多模介質(zhì)光
波導(dǎo)。在石英棒上無污染時，由光波導(dǎo)中的基模和高
次模共同傳輸光的能量，其中絕大部分光能在光波導(dǎo)
的芯中傳輸，只有少部分光能沿芯包界面的包層傳輸，
光波傳輸過程中光的損耗很小。當(dāng)石英玻璃棒上有污
染時，由于污染物改變了高次模及基模的傳輸條件，同
時，污染粒子對光能的吸收和散射等會產(chǎn)生光能損耗，
通過檢測光能參數(shù)可計(jì)算出傳感器表面鹽分的多少。
將光傳感器與絕緣子串置于相同環(huán)境，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
建立光通量、濕度、塵埃比率與ESDD的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)
ESDD的在線監(jiān)測。光通量衰減與濕度、塵埃比率和
ESDD之間相互關(guān)系非常復(fù)雜，光衰減量的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)
描述有難度。光學(xué)元器件的不穩(wěn)定因素對測量結(jié)果有
較大影響。該方法在應(yīng)用方面還沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)
展。
4 微波輻射法
微波輻射法利用絕緣子在微波段的輻射特性差異
來檢測污穢程度。任何高于絕對零度的物體都在不斷
輻射能量，輻射的頻率范圍非常寬，當(dāng)物體表面有污穢
物時，發(fā)射率會隨著污穢量和污穢性質(zhì)發(fā)生變化，污層
濕潤時變化更明顯，而物體所輻射的電磁波可以通過
普朗克定律來測量。微波輻射計(jì)能實(shí)現(xiàn)高靈敏度的物
體熱電磁輻射測量，微波輻射計(jì)天線接受的總功率與
溫度有一一對應(yīng)的關(guān)系，因此可采用天線溫度來度量
物體的輻射強(qiáng)度。輻射計(jì)原理圖如圖2所示，根據(jù)以
上原理，先在實(shí)驗(yàn)室中根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選取ESDD來與
發(fā)射率對應(yīng)得到與一定量的污穢對應(yīng)著的特定天線溫
度，進(jìn)而在現(xiàn)場通過測量絕緣子的天線溫度來判斷絕
緣子的運(yùn)行狀況。但絕緣子材料一般由多種物質(zhì)組
成，且非金屬材料的表面特性變化非常復(fù)雜，很難用固
定的數(shù)學(xué)解析式表述輻射。該方法有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)室
研究和現(xiàn)場對比試驗(yàn)。
5 紫外脈沖法
圖2 輻射計(jì)原理圖
絕緣子放電時伴有光現(xiàn)象，其中含有一定的紫外
光，清潔絕緣子的放電非常少，而污穢絕緣子則經(jīng)常在
濕度較大時伴有放電現(xiàn)象。絕緣子污穢過程中伴有放
電情況的變化，可以利用絕緣子的放電差異來檢測污
穢程度。采用日盲型紫外探頭監(jiān)測絕緣子放電時產(chǎn)生
的紫外光，建議可以通過紫外光脈沖強(qiáng)度和次數(shù)，結(jié)合
環(huán)境溫度和濕度情況判斷絕緣子污穢程度。其他研究
人員利用紫外成像監(jiān)測污穢絕緣子的沿面放電，通過
觀測的紫外光子數(shù)確定沿面放電階段，實(shí)現(xiàn)對絕緣子
污穢放電的預(yù)警。目前還沒有具體的污穢程度評價方
法，而且測量過程中受導(dǎo)線和均壓環(huán)產(chǎn)生電暈、線路運(yùn)
行電壓、探頭安裝角度、氣候條件等影響較大。
墨 國
12 (電氣開關(guān)》(2011．No．6)
6 聲發(fā)射法
當(dāng)絕緣子沒有放電時，無聲波發(fā)射信號。隨著絕
緣子污穢放電程度的發(fā)展，放電逐步增強(qiáng)，聲波發(fā)射信
號從無到有，由弱變強(qiáng)。該聲波信號可視為點(diǎn)聲源，在
空氣介質(zhì)中以球面波的形式周圍外傳播。由于該聲波
信號的能量是污穢放電所釋放能量的一部分，因此，聲
波信號能量與放電能量之間必然存在定量關(guān)系。聲波
信號的幅值與放電能量的平方根成正比。通過檢測絕
緣子污穢放電所產(chǎn)生的聲波信號的幅值，就可以監(jiān)測
污穢放電的強(qiáng)弱并判斷對絕緣性能的危害。
研究人員將聲傳感器安裝在桿塔上捕捉放電產(chǎn)生
的聲信號，提取聲波信號的最大幅值、最大工頻半周期
面積和一段固定時間長度內(nèi)工頻半周期面積超過給定
閾值的聲波信號的個數(shù)作為特征量，利用模糊推理方
法建立聲信號特征量與絕緣子表面的污穢放電強(qiáng)弱的
映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對絕緣子污穢放電的監(jiān)測和預(yù)警。由
于需將傳感器靠近或接觸運(yùn)行中的絕緣子，測量較麻
煩，受環(huán)境背景噪聲影響也很大。該方法目前尚處于
試驗(yàn)階段，監(jiān)測裝置的性能指標(biāo)和功能還有待進(jìn)一步
改善，有些實(shí)際的調(diào)試和安裝問題還需進(jìn)一步研究。
7 紅外成像法
當(dāng)污穢絕緣子干燥時，絕緣子表面的泄漏電流很
小，當(dāng)污層不斷濕潤時，泄漏電流不斷增大，電流流過
污層產(chǎn)生焦耳熱，引起絕緣子表面溫升。泄漏電流越
大，其電流熱效應(yīng)越明顯，溫度變化也越明顯，可以利
用絕緣子表面熱場的變化來檢測污穢程度。任何物體
溫度高于絕對零度都會向外輻射紅外能量，不同溫度
的物體向外輻射的紅外能量不同，紅外熱像儀能夠探
測物體輻射的紅外能量，并將其轉(zhuǎn)換為紅外熱像圖
(如圖3所示)。
圖3 瓷絕緣子表面污穢紅外圖像
有研究結(jié)果證實(shí)通過絕緣子熱像圖處理，提取污
穢特征參數(shù)，再利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或支持向量機(jī)建立污穢
特征、環(huán)境濕度與絕緣子污穢等級之間的映射關(guān)系，可
以實(shí)現(xiàn)絕緣子污穢等級的紅外熱像檢測。采用紅外熱
像檢測絕緣子污穢等級，具有非接觸、實(shí)時、快速、安全
的特點(diǎn)，為絕緣子污穢檢測提供了一種很好的解決途
徑。但該方法需要將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的熱像儀安裝在桿塔
上，可靠性、適用性還有待進(jìn)一步深入研究。
8 總結(jié)
通過調(diào)研可得以下結(jié)論：
(1)輸電線路污穢在線監(jiān)測是輸電線路監(jiān)測的一
個重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。學(xué)者和技術(shù)人員開發(fā)了多種設(shè)備
試圖解決這一問題。
(2)泄露電流法：該方法是目前在現(xiàn)場應(yīng)用最多的
方法，但該方法存在固有缺點(diǎn)，測量結(jié)果不能代表絕緣
子實(shí)際污穢情況，且存在供電、老化以及可靠性的問題。
(3)光譜法、微波輻射法和環(huán)境監(jiān)測法：污穢成分
復(fù)雜，導(dǎo)致測量結(jié)果難以與污穢成分對應(yīng)。
(4)紫外法和紅外法：輸電線路附近存在電暈，以
及設(shè)備昂貴等原因影響紫外、紅外等光學(xué)測量設(shè)備的
實(shí)際應(yīng)用。
(5)聲發(fā)射法：輸電附近電磁環(huán)境惡劣，噪聲較
大，淹沒聲發(fā)射法接收信號。
綜上所述，新開發(fā)傳感器進(jìn)行污穢測量的過程中
需要解決供電、電磁干擾、可靠性、污穢成分識別等問
題，同時應(yīng)確保污穢不會造成傳感器損壞，不能因污穢
覆蓋傳感器導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。
參考文獻(xiàn)
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收稿日期：2011—09—06
作者簡介：胡元輝(1984一)．男．浙江寧波人．本科學(xué)歷。助理工程師．畢業(yè)于浙江
大學(xué)．現(xiàn)在寧波電業(yè)局工作；
林吉(1985一)．男．浙江舟山人。本科學(xué)歷．助理工程師．畢業(yè)于浙江大
學(xué)?，F(xiàn)在寧波電業(yè)局工作；
康小平I1974一)．男．浙江寧波人，本科學(xué)歷。工程師．畢業(yè)于上海電力
學(xué)院．現(xiàn)在寧波電業(yè)局工作；
鄭振華《1984一)．男．浙江衢州人．碩士學(xué)歷，工程師．畢業(yè)于華北電力
大學(xué)．現(xiàn)在寧波電業(yè)局工作。</電氣開關(guān)>

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