第8章 绝缘子泄漏电流的在线监测

电力设备在线监测与故障诊断————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电力设备在线监测与故障诊断第一章：1、预防性维修的局限性。

P2-3a)经济角度分析：定期试验和大修均需停电，引起电量损失；定期大修和更换部件的投资，造成巨大的人、财、物的浪费。

b)技术角度分析：试验条件不同于运行条件，多数项目是在低电压下进行检查，很可能发现不了绝缘缺陷和潜在的故障；绝缘的劣化、缺陷的发展有一定的潜伏和发展时间，而预试是定期进行的，常常不能及时准确地发现故障，从而出现漏报、误报或早报。

2、状态维修的具体内容及必要性。

P3具体内容：对运行中电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测，随时获得能反映绝缘状态变化的信息。

必要性：预防性维修存在一定的局限性（内容同1），同时状态维修还具有以下优点：可更有效地使用设备，提高利用率；降低备件的库存量以及更换部件与维修所需的时间；有目标地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全、可靠；可系统地对设备制造部门反馈的质量信息，用以提高产品的可靠性。

3、在线监测系统的技术要求。

P71）系统的投入和使用不应改变和影响电气设备的正常运行；2）系统应能自动地连续进行监测、数据处理和存储；3）系统应具有自检和报警功能；4）系统应具有较好的抗干扰能力和合理的检测灵敏度；5）监测结果应具有较好的可靠性和重复性以及合理的准确度；6）系统应具有在线标定其监测灵敏度的功能；7）系统应具有故障诊断功能。

第二章：1、监测系统可由哪些基本部分组成,在线监测系统组成框图及整个监测系统可归纳为哪些子系统？P9-10信号的变送、信号的处理、数据采集、信号的传输、数据处理、诊断。

可归纳为三个子系统：信号变送系统、数据采集系统、处理和诊断系统。

2、监测系统的分类。

P10（分别按使用场所分，按监测功能分，按诊断方式分）根据使用场所分为便携式和固定式，根据监测功能可分为单参数和多参数，按诊断方式可分为人工诊断和自动诊断。

泄漏电流的测量方法泄漏电流是指电气设备或电路中不应存在的电流通过绝缘材料或其他非导电材料流向地面或其他导电部分的现象。

它可能会导致电气设备的故障、电击事故甚至火灾等安全问题。

因此，对泄漏电流进行准确测量和监测非常重要。

本文将介绍几种常见的泄漏电流测量方法。

一、直流电桥法直流电桥法是一种常用的泄漏电流测量方法。

它基于电桥平衡原理，通过调节电桥上的电阻，使得电桥输出电压为零，从而测量出泄漏电流的大小。

这种方法适用于对小电流进行测量，具有测量精度高、稳定性好的特点。

二、交流电桥法交流电桥法是另一种常见的泄漏电流测量方法。

与直流电桥法不同的是，交流电桥法使用交流信号进行测量。

通过调节电桥上的电阻和电容，使得电桥输出电压为零，从而测量出泄漏电流的大小。

这种方法适用于对较大电流进行测量，具有测量范围广的特点。

三、电流夹具法电流夹具法是一种非接触式的泄漏电流测量方法。

它通过夹具将被测电路或设备的导线穿过，利用夹具感应出电流信号，并将其转化为电压信号进行测量。

这种方法具有操作简便、测量速度快的优点，适用于对复杂电路或设备进行泄漏电流测量。

四、电流互感器法电流互感器法是一种常见的泄漏电流测量方法。

它利用电流互感器感应出被测电路中的泄漏电流信号，并将其转化为电压信号进行测量。

这种方法适用于对大电流进行测量，具有测量范围广、精度高的特点。

五、数字电流表法数字电流表法是一种简单直接的泄漏电流测量方法。

它利用数字电流表直接测量被测电路中的泄漏电流大小。

这种方法适用于对小电流进行快速测量，具有操作方便、测量速度快的特点。

六、综合测量法综合测量法是一种结合多种测量方法的泄漏电流测量方法。

它通过使用多种测量仪器和方法，对被测电路或设备的泄漏电流进行全面、准确的测量。

这种方法适用于对复杂电路或设备进行精确测量，具有测量精度高、可靠性强的特点。

泄漏电流的测量方法有直流电桥法、交流电桥法、电流夹具法、电流互感器法、数字电流表法和综合测量法等多种。

高压绝缘子泄漏电流在线监测技术X藏鹏程(乌兰察布电业局大用户管理处,内蒙古集宁　012000) 摘　要:污闪事故是威胁电力系统安全运行的灾难性事故之一,通过对绝缘子污秽闪络的分析,比较了泄漏电流法和其他方法的区别,并对高压输电线路上的绝缘子引出了数学模型和测量方法,同时也对泄漏电流在线监测系统做了简要的介绍。

关键词:污秽绝缘子;泄漏电流;在线监测 中图分类号:T M855 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0121—03 众所周知,外绝缘污闪是威胁电力系统安全运行的严重事故之一。

污闪的发生必须具备污秽积聚、污层受潮和施加电压3个条件,缺一不可。

目前运行部门所采取的定期清扫、涂刷RTV 涂料以及更换合成绝缘子等防污闪措施就是出自这一思路。

尽管频繁的清扫、检修能够明显降低污闪事故的发生概率,但这并不能确保万无一失。

为了提高防污闪措施的有效性和可靠性,必须对外绝缘设备的染污状态有及时准确的了解、掌握。

由此,绝缘子染污状态在线监测技术应运而生。

泄漏电流几乎是目前唯一可以作为在线监测绝缘子染污状态的参量。

这里所谓的泄漏电流是指:在运行电压下污秽受潮时测得的流过绝缘表面污层的电流。

作为绝缘表面放电发生的直接诱因,泄漏电流伴随了表面污层积聚、受潮的全过程,它的变化特性能够动态反映污层的积聚程度和润湿程度,即表征了绝缘子实质接近污闪的程度。

因此,从污闪机理上讲,泄漏电流是理想的监测参量。

另一方面,泄漏电流的测量不需要复杂的设备,容易实现在线连续测量,这更使得它成为绝缘子染污状态在线监测领域所关注的焦点。

20世纪50年代开始,污闪事故的危害性逐渐显现,与此同时研究人员开始了泄漏电流的相关研究。

但由于测试技术的限制以及对污闪机理了解不够深入,研究进展相当缓慢。

直到20世纪70年代,测量手段的发展使这种情况得以改观。

20世纪80年代至今,随着计算机和电测技术的飞速发展,基于泄漏电流的绝缘子染污状态在线监测技术不但在泄漏电流特性研究上有了很大进步,人们也尝试将泄漏电流用于实际监测中。

高压电气设备绝缘在线监测摘要：本文介绍了高压电气设备绝缘在线监测的概念、绝缘在线监测系统，并具体介绍了氧化锌避雷器、GIS、变压器在线监测技术以及绝缘在线监测存在的一些问题。

关键词：电气设备、绝缘、在线监测前言高压电气设备在电网中具有举足轻重的地位,如果其绝缘部分缺陷或劣化,将会发生影响设备和电网安全运行的绝缘故障或事故。

因此,在设备投运后,传统的做法是定期停电进行预防性试验和检修,以便及时检测出设备内部的绝缘缺陷,以防止发生绝缘事故。

但是,随着电网容量的增大,高压电气设备的急剧增加,传统的预防性试验和事后维修已不能满足电网高可靠性的要求。

同时,由于高压电气设备的绝缘劣化是一个累积和发展的过程,在很多情况下预防性试验已无法发现潜在的缺陷。

因此,实现高压电气设备绝缘在线、实时、动态监测,则有可能实现由局部推测整体,由现象判断本质,以及由当前预测未来,不必将设备逐一拆开,分别检验,从而满足现代化设备使用维修和生产的需要。

一、绝缘的在线监测的概念和特点绝缘在线监测是指在电气设备处于运行状态中,利用其正常信号和异常信号,包括电压、电流、局部放电量、介质损耗值、泄露电流以及设备电容值等多种信号来监测设备绝缘状况。

基于现代智能技术的处理,监测信号的特征参数能够真实的反映电气设备绝缘的运行工况,从而来实现对电力设备运行状态的带电测试或不间断实时监测和诊断。

特点：真实性强、灵敏度高、反映及时等特点二、传统的预防性试验存在的缺点及绝缘在线监测的优点1、传统的预防性试验存在的缺点（1）、试验时需要停电，造成少送电和少发电。

特殊情况下，由于设备不能停电造成漏试而形成安全隐患。

（2）、测试程序复杂、工作量大、时间集中。

而且易受人为因素影响。

（3）、试验周期长，不能及时发现、诊断出一些发展较快的缺陷。

（4）、试验电压低，可能远远低于设备实际的工作电压，而且由于试验期间断电，不能真实地反映设备在运行状态下的电场、磁场、温度和环境等影响，因而诊断的结果未必符合实际运行状态。

华东电网有限公司企业标准Q/GDW-08-J×××-2010绝缘子泄漏电流在线监测系统技术规范（征求意见稿）2010-XX-XX发布 2010-XX-XX实施 华东电网有限公司标准化工作委员会发布目录1 总的要求 (3)1.1概述 (3)1.2适用范围 (3)2规范性引用文件 (3)3户外使用条件 (4)4技术参数和性能要求 (5)4.1总体技术要求 (5)4.2现场硬件要求 (5)4.3通讯系统 (6)4.4能量供应系统 (6)4.5环境参数采集系统 (6)4.6现场设备其他技术要求 (6)4.7软件要求 (7)4.7.1基本要求 (7)4.7.2应用要求 (7)4.8技术参数表 (8)4.9结构 (11)4.10监测系统通信方式要求 (11)5试验 (11)5.1试验分类 (11)5.2试验条件 (12)5.3试验项目 (12)1 总的要求1.1概述本技术规范规定了绝缘子泄漏电流在线监测系统的技术规范，包括技术参数、性能、结构和试验等技术要求。

1.2适用范围本规范适用于华东电网有限公司输变电设备状态检修系统绝缘子泄漏电流的在线监测。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款，其最新版本适用于本规范。

GB/T 4585-2004 交流高压绝缘子人工污秽试验方法GB/T 7252-2001 变压器油中溶解气体分析和判断导则GB 7354-2003 局部放电测量GB/T 7261-2000 继电器及继电保护装置基本试验方法GB 16836-2003 量度继电器和保护装置安全设计的一般要求GB/T 14537-93 量度继电器和保护装置的冲击和碰撞试验GB/T 11287-2000 电气继电器第21部分：量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验 第1章: 振动试验(正弦) GB/T 14598.9-1998 电气继电器 第22部分:量度继电器和保护装置的电气干扰试验 第三篇: 辐射电磁场干扰试验GB/T 14598.13-1995 电气继电器 第22部分:量度继电器和保护装置的电气干扰试验 第一部分:1MHz脉冲干扰试验GB/T 17626.2-1998 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验GB/T 17626.3-1999 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.4-1998 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T 17626.5-1999 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T 17626.6-1998 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验GB/T 17626.8-1999 电磁兼容 试验和测量技术 工频电磁场抗扰度试验GB/T 17626.9-1999 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲电磁场抗扰度试验GB/T 17626.10-1998 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T 17626.11-2008 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T 2423.1-2001 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温试验方法GB/T 2423.2-2001 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验B：高温试验方法GB/T 2423.3-2001 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Cb：恒定湿热试验方法GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ea 和导则：冲击GB/T 2423.9-2001 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Cb：设备用恒定湿热GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Fc 和导则：振动（正弦）GB/T 2423.22-2002 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验N：温度变化GB 4943-1995 信息技术设备（包括电气事务设备）的安全GB 5080.7-1986 设备可靠性试验 恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案GB 6587.8-86 电子测量仪器 电源频率与电压试验 GB 2887-2000电子计算机场地通用规范GB/T 9361-1988 计算机场地安全要求 GB 4208-1993 外壳防护等级（IP 代码） GB 191-2008 包装储运图示标志 DL/T 596-1996 电力设备预防性试验规程 DL 417-2006 电力设备局部放电现场测量导则 DL/T 621-1997 交流电气装置的接地 IEC60870-5-101~104 远动设备及系统传输规约 Q/GDW240-2008 输变电设备在线监测系统技术导则 3 使用条件 序号名称 单位 要求值最高气温+65（户外）50（户内） 最低气温℃ -40（户外）-15（户内）1周围空气温度最大日温差 ℃ 252最高月平均相对湿度95%(25℃) (产品内部既不应凝露、也不应积水)3 海拔m 20004 太阳辐射强度W∕m21000（风速0.5m/s）5 大气压力 kPa80～1106 最大风速 m/s 35 (离地面10m高、10min平均风速)（户外）太阳能电池板年107 工作电源寿命蓄电池年58 地电位升高V ≥20004 技术参数和性能要求4.1总体技术要求绝缘子泄漏电流在线监测系统应安装简便，运行稳定，数据可靠，能够真实反映绝缘子表面泄漏电流和脉冲状况。

线路盘式绝缘子泄漏电流在线监测装置介绍一．概述输电线路的污闪给电网带来的直接电能损失以及国民经济带来的损失是非常惊人的。

随着工农业的发展环境的污染增加，电网电压等级的升高，情况日趋严重。

据不完全统计，我国在1971~1981年的10年之间输电线路的污闪事故，平均每年有112次，而1981~1990年之间，平均每年有190次。

1989年1月6日~7日华东网5条500千伏线路先后污闪跳闸，占全国500千伏线路条数的83.3%。

1990年春华北地区13天大雾，污闪事故使华北电网解列成几个孤立小电网。

1996年12月27日~1997年1月1日期间，华东、华北、华中、山东因大雾造成15条500千伏50条220千伏线路200多次的污闪跳闸。

17条线路导线落地。

虽然污闪次数比雷击少，但污闪造成的损失要比雷击大得多，光直接电力损失动辄数百万度，如1976年2月上海闸北电厂一次光直接电力损失就达1013万度。

而随着环境污染的加重，在一些工业区附近，污闪跳闸率已经超过了雷击率。

1990年电力部门曾投入大量人力物力解决污闪问题，也收到相当大的效果，但1996末及2000年全国再度发生大面积污闪。

可见保证电网安全运行的抗污闪工作的长期性和艰难性。

污闪形成的原因是多方面的，但绝缘子在运行中被污染是一个不可忽视的因素。

因此对运行中的绝缘子污秽进行在线监测是一个重要措施。

线路盘式绝缘子泄漏电流在线监测装置，由于其简易以及可以遥测，深受大家关注。

电子检测设备工作都需要能源。

在便携式设备中采用电池作为能源，当电池能量用完后，需要更换电池，所以固定式电子设备大多采用市电作为能源。

在户外不易获得低压工频电源的地方往往采用太阳能电池、风力电能等作为电子检测设备的能源。

不论何种供电方式，都要求有专门的提供电能的设备。

当前的“绝缘子泄漏电流检测装置”均安装在铁塔上。

采用太阳能电池作为能源来源，再将能量儲存在蓄电池中，绝缘子的泄漏电流通过铠装电缆与安装在铁塔上的装置连通；温度和湿度参数的测量传感器也在铁塔上。

绝缘子污秽度的在线监测电力设备外绝缘污闪，是阻碍电力系统安全运行的难题之一。

合成绝缘子和玻璃绝缘子的应用，并未从根本上改变防止污闪课题在电力系统中的重要性。

涂、擦、爬、仍然是运行设备防污闪的基本措施。

及时掌握外绝缘污秽度，是适时采取防止污闪措施的科学基础。

（一）绝缘子表面污秽度参数量的选择与测量绝缘子的污秽度，指的是绝缘子所处一定的地理区域的污秽程度。

国际大电网会议第33学术委员会042工作组，推荐了五种常用的绝缘子污秽的测量方法，即1）等值盐密法2）表面电导法3）污闪梯度法4）最大泄漏电流法5）电流脉冲计数法盐密、电导、梯度和泄漏电流是4个表征污秽度的参量。

（1）等值盐密法等值盐密法主要是测量外绝缘的单位表面积上等值附盐量。

以每平方厘米多少克Nacl来等值于绝缘子表面上的实际污密。

此等值Nacl量与实际污层分别溶于相同容积和相同温度的蒸馏水中具有相同的电导率。

此盐量称为等值盐密。

等值盐密是国内人工污秽试验中常用的污秽度参量，被作为利用人工污秽试验来确定某处绝缘子行为的基础。

等值盐密的测量，应在实际运行的绝缘子上进行。

可以测得绝缘子表面的污物分布。

但这种方法只测量了污物有效分量的等值量，而没有考虑湿润、电弧发展过程等影响。

同时，测量污秽等值盐量时，使用水量的多少，影响测定值的准确度，有时可以相差几倍。

此方法简单易行，对测量的技术要求不高，在我国电力系统已应用多年。

现执行的污区划分标准就是根据等值盐密确定的，但此参量难于实现实时自动化监测。

盐密是一个平均的概念，时效性差。

又因污物成分的不同。

测量的结果可能会导致很大的差异。

(2)表面电导法表面电导实际上是流经污秽绝缘子的工频电流与施加电压之比。

绝缘子电导是决定绝缘子性能的表面综合状态(污层的污秽量和湿润度等)，所以被认为是确定污秽度的合适方法。

此法反映污闪过程中积污和潮湿两个阶段。

为了测量污层表面电导，应在污层饱和受潮的条件下，在绝缘子上加适当高的工频交流电压U,测其泄漏电流I，表面电导G = I / U绝缘子的污层表面电导率o= fG (G = k / f, f = j dx /兀D(X)) (1) 这样求得的是整体绝缘子的平均表面表面电导率。

绝缘电阻及泄漏电流的在线监测一、绝缘电阻的在线监测绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一，通常都用摇表来测量绝缘电阻。

对绝缘电阻进行在线监测时，一般是先检测出电气设备的泄漏电流，再通过欧姆定理算出其绝缘电阻。

二、泄漏电流的在线监测电气设备在运行电压下，总有一定的泄漏电流通过绝缘体到低电位处或流入大地。

只要这种电流不超过一定的数值，电气设备的使用仍然是安全的。

但是当电气设备中的绝缘材料老化、电气设备受潮或存在故障时，这种泄漏电流将会明显增大，绝缘体损耗增大，它可能造成火灾、触电或损坏设备等事故。

电力设备绝缘系统老化、吸潮、过热等导致发生故障的因素，都会反映在绝缘体电容C X和损耗因数tgδ的变化上，因此，在线监测泄漏电流，是诊断绝缘状态的有效手段之一。

而且，高压电气设备绝缘在线监测是在电气设备处于运行状态中，利用其工作电压来监测绝缘的各种特征参数。

因此，能真实的反映电气设备绝缘的运行工况，从而对绝缘状况作出比较准确的判断。

变电站的电力设备户外绝缘泄漏电流受电压、污秽、气候三要素综合影响，污秽严重时就可能发生污秽闪络。

下面通过变电站电力设备户外绝缘泄漏电流在线监测系统的运行情况监测数据并分析泄漏电流的变化规律。

一般泄漏电流信号的采集可在设备的接地线中串入取样电阻或微安表，在接地线上加套电流传感器等。

但通常设备接地线不易拆开，故图4－1中的系统利用泄漏电流沿面形成的原理，在绝缘子串铁塔侧的最后一片绝缘子上方安装一开口式的引流装置卡，将泄漏电流通过双层屏蔽线引入到数据采集单元中。

采用该引流器，无需停电即可安装，不影响线路正常运行。

设计了适用于泄漏电流采集的传感器之后，采用一种基于高速数据采集卡的计算机数据采集系统，本系统的特点是采集和处理都由上位机完成。

为了提高报警的可靠性，提出一种模糊报警模型。

图4-1 泄漏电流在线监测原理图泄漏电流信号被送入信号变换单元，在信号转换单元中首先经过过压(雷击)保护电路，然后将电流信号转换成电压信号。