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染污玻璃绝缘子泄漏电流特性及其闪络电压预测_赵世华

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2024年户外绝缘子的污闪及其防护

2024年户外绝缘子的污闪及其防护

2024年户外绝缘子的污闪及其防护引言户外绝缘子是输电线路中重要的电力设备，用于支撑导线，同时将导线与支架隔离，确保电力传输的安全可靠性。

然而，在实际运行中，户外绝缘子面临着污闪问题，这会严重影响其绝缘性能和正常运行。

本文将探讨2024年户外绝缘子的污闪问题及其防护方法。

一、污闪现象及其原因1. 污闪现象污闪是指在绝缘子表面存在污秽物质时，当绝缘子受到电压作用时，形成局部放电现象。

这种放电现象会以光亮的闪络形式出现，伴随着短暂的电流跳动和声响。

2. 污闪原因（1）污染物环境中存在各种大气和非大气污染物，如灰尘、雨水中的盐分和酸碱物质等。

这些污染物会附着在绝缘子表面，形成导电通道，导致污闪现象。

（2）湿度高湿度环境中，绝缘子表面的吸湿速度较快，湿度增加会导致绝缘子表面的电阻下降，容易形成污闪现象。

（3）温度高温环境中，绝缘子表面的污秽物质易蒸发，形成带电气体，使绝缘子表面电阻下降，从而增加污闪的概率。

二、污闪对绝缘子的影响1. 降低绝缘强度在污闪过程中，放电所产生的高温和强电场会破坏绝缘子表面的绝缘材料，导致绝缘强度降低。

2. 增加绝缘子损耗污闪会引起绝缘子的局部放电，其能量会被局部吸收，导致绝缘子的损耗增加。

3. 影响设备安全运行当污闪现象较为严重时，可能引发连锁故障，造成设备的损毁甚至引发火灾事故。

三、污闪防护方法1. 表面涂覆防护层在绝缘子表面涂覆一层特殊的防护涂料，能够阻挡污染物对绝缘子的附着，起到抗污闪的作用。

这种涂层可根据需要定期更换。

2. 定期清洗污染物定期对绝缘子进行清洗，去除表面积聚的污染物。

清洗可以采用高压水枪或者具有清洗功能的机器人等方式进行。

3. 气体环境改善通过在绝缘子周围设置气体喷洒系统，将合适的气体喷洒到绝缘子表面，形成附着层，分离污染物与绝缘子表面，达到防护的效果。

这种方法可以减少绝缘子表面的湿度和污染物的附着。

4. 采用自洁型绝缘子自洁型绝缘子是一种具有自洁能力的新型绝缘子，其表面具有特殊的结构，能够在风雨等自然条件下，自动去除污染物。

高压绝缘子泄漏电流在线监测系统研究

高压绝缘子泄漏电流在线监测系统研究

高压绝缘子泄漏电流在线监测系统研究摘要：污本文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。

关键词：绝缘子，泄漏电流，监测0引言外绝缘污闪事故是威胁电力系统安全运行的灾难性事故之一。

污闪的发生与污秽的导电性能、污秽在绝缘子表面的附着及受潮程度等有关。

目前运行部门常采取定期清扫、涂防尘材料、加强绝缘以及采用耐污或复合绝缘子等措施来提高线路和变电所的运行可靠性。

尽管上述措施能够明显降低污闪事故的发生概率，但是考虑到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进行及时准确的了解、掌握，绝缘子染污状态在线监测技术应运而生。

泄漏电流是目前作为在线监测绝缘子染污状态的主要参量，它是指运行电压下污秽受潮后测得的流过绝缘子表面污层的电流。

随着计算机和测量技术的飞速发展，基于泄漏电流的绝缘子染污状态在线监测技术也逐渐应用于实际中。

1表征绝缘子污秽程度的方法在长期的绝缘子积污特性和污秽试验研究中，为了定量地评价污秽水平，国际大电网会议（CIGRE）提出了多种表征污秽度的方法：绝缘子表面等值附盐密度（简称盐密，ESDD）、污层电导率、表面电导率、泄漏电流、污闪电压与污闪梯度等方法。

这里，等值盐密法以其测量方法简单等优点被广大电力运行部门及实验研究人员接受，但是它在某些情况下反映的污秽度与真实值有很大差异，从而无法真实反映污层的受潮状况。

而污层电导率，定义为绝缘子单位表面污层的电导值，实际上是由加在污层上的电流与电压之比求出的电导与绝缘子的形状系数相乘求得。

为测量污层表面电导，应在污层饱和受潮条件下，在绝缘子上加适当高的工频电压，测其泄漏电流，从而求得电导，但上述测量分散性较大，受污秽分布不均匀影响也较大。

另外，测量时要用容量较大的电源，测量比较麻烦。

表面电导率：表面电导率的测量方法与等值盐密的测量方法相同，但电导率受温度变化影响较大。

污闪电压及污闪梯度，是表征绝缘子性能的最直接最理想的污秽参数，现场污秽试验还能真实地测得绝缘子污闪性能，但由于自然污秽和积污水平达到临界状态与引起污闪的气象条件的产生不一定同时存在，往往是污秽已经达到临界水平但没有充分的潮湿条件而测量不到临界污闪电压，因而进行闪络电压的测量还应结合其他污秽度参数的测量。

高海拔地区玻璃绝缘子泄漏电流分析

高海拔地区玻璃绝缘子泄漏电流分析
１０ｋ 左 右 ， 以保 证 输 出 电压 的准 确度 。 ５ Ｖ 用 绝缘 子 串 的悬 挂 照片见 图３ 。
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特 喜 稿
பைடு நூலகம்
； 的 关 定 耋 相规。
１ ５ Ｖ —２ ０ｋ 直流 电压发生器 ； 电力 电容 ；—保护 电阻 ；一直流 ２ ～ ３ ４ 分压器 ；一穿墙套管 ； ５ ６ —染污绝缘子 ；一雾室 ；一蒸汽雾装置 ； ７ ８ ９ 一平均值表 ； 一 泄漏 电流记 录仪 ； １ １ Ｏ １一隔离变压器 ；２ １ 一分流器
维普资讯
高海拔 地 区玻璃绝缘 子泄漏 电流分析
关志成 ， 王 新 ， 张福增 ， 惠建峰 ， 王黎 明
（ 清华 大学 深圳研 究生 院 ， 东 深圳 广 ５ ８５ ） １０５
为 本 通过对两种大吨位玻璃 绝缘 摘 要 ： 了解决特高压直流输 电线路 中的外绝缘 问题 ， 文在 实际海拔高度下 ，
里 吕
作者简介 ： 关志成 （ ９ ４ ） 男 ， １４ 一 ， 博士 ， 教授 ， 博导 ， 长期从事 电力 系统外绝缘 、 特高压输 电、 电磁环境等 当面的研究工作 。
维普资讯
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一ｍ。ｃ。 。Ｎ—一 ．＞工ｚ ｒ
长度成线性关 系【 因此试验 中根据 电源的特性 ， ８ ］ ， 对 不同的盐密下选取合适 的试 串片数 ，使试 串电压在
Ｏ 引言
随着 电力 系统 安全 运行 的要求 和 系统运 行 电压 等级 的不 断提 高 ，高压 直流 输 电线路 对 外绝 缘 的要 求越来 越 高 。 由于 我 国的能 源资 源 和生产 力 发展 的
统计数和污闪报警阈值也有所涉及。近年来随着计算 机 的发展 ． 对数 据处 理方法 也有 了一些新 的进展 ．

绝缘子泄露电流在线监测研究现状

绝缘子泄露电流在线监测研究现状

绝缘子泄露电流在线监测研究现状————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：绝缘子泄漏电流在线监测的研究现状Research Status of Insulator LeakageCurrent Online Monitoring ABSTRACT: High voltage transmission line insulators have the dual function for both of electrical insulation and mechanical support. To ensure that the transmission lines can normally operate under the condition of all kinds of overvoltage .Insulators are normal or not, to the safety and reliability of the power system plays a decisive role. Related data have shown that the high voltage transmission line insulator pollution flashover accident damages and economic losses caused by far are more than that of over-voltage and lightning overvoltage. So a new type of insulator leakage current online monitoring system is of great significance and has an important practical value and to improve the security and stability of power system. In this paper, in order to achieve the purpose of catenary insulators' on-line monitoring,summarizing the characteristics of contaminated insulators.Based on surface discharge theory, in view of leakage current flowing through the insulators' surface contamination, an on-line monitoring scheme of catenary insulators' contamination is proposed and key issues are analyzed.KEY WORD:Insulator；On-line monitoring；Leakage current摘要：高压输电线路中绝缘子担负着电气绝缘和机械支撑的双重作用，要保证输电线路在过电压情下能正常运行，绝缘子的工作状态将对电力系统的安全可靠运行起着极为重要的作用。

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性比较2008

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性比较2008

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性比较来源：重庆大学高电压与电工新技术教育时间：2008-10-22摘要：人工污秽雏缘子的闪络电压、污闪电压梯度和有效爬电系数均与其材质和型式有关，国内虽对污闪特性研究较多，但对不同绝缘子的有效爬电系数研究不多。

为此在人工雾室中对5种典型结构的瓷和玻璃绝缘子的污闪特性进行了试验研究，根据试验结果分析和计算了5种典型绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度、有效爬电系数。

结果表明：在人工污秽试验条件下，不同型式绝缘子的污闪电压有较大差异，盐密对不同型式绝缘子的闪络电压的影响程度也有差异；三伞型绝缘子和玻璃绝缘子具有较高的闪络电压；不同绝缘子的有效爬电系数与其结构型式和材质有关，玻璃绝缘子的有效爬电系数高于瓷绝缘子，且玻璃绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而增加，而瓷绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而减小。

关键词：绝缘子；人工污秽；污闪电压；污闪特性；闪络电压梯度；有效爬电系数Abstract：The flashover voltage。

voltage gradient and the valid creepage distance of polluted insulators are related to its materials and configuration．Although the flashover performance of a polluted insulator has nationally been stud—ied well。

there is few study on the valid creepage distance of various types of insulators． Laboratory investigations on the flashover performances of polluted five types of typical porcelain and glass insulators were carried OUt in the clim ate chamber． Based on the test results。

染污玻璃绝缘子泄漏电流特性及其闪络电压预测_赵世华

染污玻璃绝缘子泄漏电流特性及其闪络电压预测_赵世华

3.7 m×4.0 m，试验接线原理如图 1 所示。交流污秽 试验变压器额定电压为 150 kV，额定电流为 6 A， 其最大短路电流可达 30 A，满足 IEC 60507[23]与国 标 GB/T 4584 — 2004[24]对交流污秽试验电源的要 求，试验电源经 110 kV 穿墙套管引入人工雾室。 通过 SGB–200 A 交流电容式分压器分压测量试验 电压，分压器分压比 1:10 000；泄漏电流通过两段 式采样电阻， 大电阻阻值 50 对较小的泄漏电流进 行采集，小电阻阻值 2 对较大的泄漏电流进行采 集。数据采集系统由个人电脑、NI 公司 USB-6215 数据采集卡以及配套的 Labview 软件组成，采样频 率 5 000 Hz。 试品为 LXY4-160 玻璃绝缘子，其结构示意图 如图 2 所示，其基本技术参数如表 1 所示。本文采 用 3 片串 LXY4-160 绝缘子进行试验，模拟 35 kV 输电线路绝缘子串。
材质 玻璃 H/mm 155 D/mm 280 L/mm 380 A/cm2 2 098
注：H—结构高度，D—盘径，L—爬电距离，A—表面积。
第 38 卷 第 2 期
电
网
技
术
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国内外学者对于泄漏电流特性以及通过泄漏 电流评估绝缘子运行状态进行了大量的研究。文 献[4-6]提出了采用脉冲数、泄漏电流峰值和累计电 荷量作为监测和评估绝缘子性能的方法；文献 [7] 提出根据泄漏电流有效值均值、最大值和标准差 3 个特征量预测绝缘子污秽度。这些方法主要集中在 时 域 ， 然 而 通 过 快 速 傅 里 叶 变 换 (fast Fourier transform，FFT)分析、功率谱分析及小波分析可以 得到更为丰富的泄漏电流频域特征量；文献[8-9]发 现在污闪发展过程中泄漏电流奇次谐波会增大，主 要是 50、150 和 250 Hz；文献[10]提出用 3 次谐波 与基波幅值比和高频能量与总能量的比作为特征 量来反映绝缘子污秽度；文献[11]将泄漏电流分解 成低频、中频、高频 3 个部分，结果表明高频成分 比低频成分能够更有效地监测绝缘子表面状态；文 献[12]提出采用泄漏电流高频成分来诊断复合绝缘 子的老化程度；文献[13]采用递归图法评估污秽绝 缘子表面状态；文献[14-15]通过分析泄漏电流包络 线的随机分布函数和能量密度函数，从而利用泄漏 电流的水平穿越行为建立绝缘子污闪判据。近年 来，结合泄漏电流时域和频域特征量，采用人工智 能算法评估污秽绝缘子表面状态的研究也越来越 多。文献[16-17]利用泄漏电流的时域特征量最大脉 冲 幅 值 、 相 位 差 及 频 域 特 征 量 谐 波 含 量 (total harmonic distortion, THD)，提出了基于 BP 神经网 络污秽绝缘子安全状态评估方法；文献[18-19]利用 模糊逻 辑方 法对绝 缘子 污秽度 进行 评定； 文献 [20-21] 利用神经网络模型分别预测绝缘子泄漏电 流与临界闪络电压；文献[22]利用神经网络模型预 测绝缘子污秽度用以制定有效的绝缘子检修计划。 目前， 污秽绝缘子泄漏电流特性及闪络电压预测 方法都有不尽如人意之处， 还没找到一个统一的能够 确切预测绝缘子闪络电压的泄漏电流特征量， 有待进 一步研究；且上述研究大多数是在饱和湿润的环境 下进行，忽略了相对湿度对泄漏电流的影响。因此 本文在人工污秽实验室模拟运行电压下污秽度、相 对湿度对绝缘子泄漏电流的影响，分析泄漏电流特 性，力图从不同角度提取能够反映绝缘子污秽度及 相对湿度变化的敏感特征量，并得到它们之间的规 律，以此为基础建立绝缘子闪络电压预测模型。最 后用试验数据验证预测模型的正确性与可靠性。

线路绝缘子非均匀染污方法及污闪特性

线路绝缘子非均匀染污方法及污闪特性刘琴;王易雯【摘要】目前人工污秽试验中绝缘子染污采用均匀涂抹,而自然污秽受风力、雨水、绝缘子形状、污秽粒径等因素影响,在绝缘子表面非均匀累积,非均匀积污对绝缘子U50％产生影响,通过对多地区、大范围绝缘子自然积污特性研究,获得不同伞形绝缘子上下表面积污特性的差异性规律,提出了基于绝缘子自然积污规律的上下表面非均匀染污方法,开展了交/直流电压下绝缘子非均匀染污人工污秽试验,获得了非均匀染污下污闪特性曲线,采用绝缘子上下表面非均匀染污方法对绝缘子进行染污更接近绝缘子实际运行工况,人工污秽试验结果更准确合理.试验结果表明:上下表面染污非均匀度越大,U50％值越大;随着染污非均匀度增大,U50％增大幅度减小,逐渐趋于饱和.主要结论对绝缘子串长优化及选型具有重要参考意义.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2019(052)007【总页数】8页(P84-91)【关键词】绝缘子;非均匀染污方法;人工污秽试验;污闪特性;绝缘配合【作者】刘琴;王易雯【作者单位】中国电力科学研究院有限公司武汉分院,湖北武汉 430074;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TM8510 引言绝缘子长期暴露在户外，其表面会累积污秽，不同伞形绝缘子表面积污有差异，研究表明双伞型及三伞型绝缘子积污较轻，普通型及钟罩型由于其下表面深棱结构，污秽易在内侧形成涡流，积污较重，且上下表面积污有差异，上表面由于雨水清洗作用积污较轻，下表面积污较重，积污差异直接导致不同伞形绝缘子污闪电压的差异，影响污秽外绝缘配置结果。

文献[1]指出绝缘子上表面能够受到降雨的直接冲刷，少量降雨即可有良好的冲刷效果；下表面在大量降雨才能有一定的冲刷作用。

文献[2]指出绝缘子的积污和大气条件、运行环境有关，一般有明显的季节规律，在雨季前、后变化明显。

在不同的电压作用下绝缘子积污也不同。

一般直流电场对微粒的吸附作用强于交流电场，故直流线路的绝缘子积污比交流线路严重。

基于泄漏电流的污秽绝缘子闪络风险预测

基于泄漏电流的污秽绝缘子闪络风险预测3贺　博,林　辉(西北工业大学自动化学院,西安710072)摘　要:为提高污闪预防和电网可靠性,分析了包含污秽绝缘子闪络发展过程的丰富信息的泄漏电流信号以识别和预测污秽闪络。

用小波理论和数理统计法处理分析人工污秽试验所得污闪阶段泄漏电流的分布特征,建立污闪极值风险方程模型,由此提出了一种基于泄漏电流的污闪风险预测方法。

结果表明,该法与Felix Amarh 的残差服从瑞利分布的结论吻合,并可从物理角度得到很好的解释。

关键词:污秽闪络;小波分析;概率密度;风险函数;泄漏电流中图分类号:TM852文献标识码:A 文章编号:100326520(2006)1120022204Method of Flashover Risk Prediction for Contaminated InsulatorB ased on Leakage CurrentH E Bo ,L IN Hui(Nort hwest Polytechnical University ,Xi ’an 710072,China )Abstract :Leakage current contains rich information of flashover on contaminated insulator such as arc state ,arc pulse intensity ,possibility of flashover etc.Identifying and predicting flashover through leakage current analysis is a hot point and difficulty for preventing the flashover and improving the security of power transmission at present.In this paper ,the wavelet theory and statistics method are combined for developing a new method of flashover risk pre 2diction based on leakage current analysis and process.Firstly ,the arc discharging part which contains relative infor 2mation about arc state and flashover development is separated f rom leakage current ;secondly ,the PDF (possibility density function )of separated part is discovered ;thirdly ,EVRF (extra value risk f unction )of flashover is built which can be used for predicting the flashover risk through leakage current.Profited f rom computer and modern measuring technology ,leakage current signal can be detected accurately ,transmitted conveniently and measured au 2tomatically with high speed ,so this paper provides a promising method for flashover prediction which can be a 2chieved easily and automatically.K ey w ords :contaminated flashover ;wavelet analysis ;possibility density ;risk function ;leakage current0　引　言随着高压和超高压供电的普遍应用,电压等级的不断提升,污秽绝缘子闪络已成为对电网最具威胁的因素,严重影响高压电网的安全,污闪一旦发生,常会导致大面积停电事故,且短期内系统通常不能成功重投[1],从而造成巨大的社会影响和经济损失。

沈阳工业大学科技成果——高压绝缘子污秽闪点络动态预测预警系统

沈阳工业大学科技成果——高压绝缘子污秽闪点络
动态预测预警系统
项目简介
针对户外绝缘子在恶劣天气条件下极易发生的污秽闪络事故，研究开发了可根据实时气象预报数据，对绝缘子污秽闪络发布实时预测预报的动态预警系统。

该成果经国家电网公司鉴定认为，填补国内外空白、国际领先。

应用范围
适用于电力系统、电力用户的各类电力设备、设施、输配电线路等使用的各种类型绝缘子，对用于交流系统、直流系统的瓷及玻璃悬式绝缘子、针式绝缘子、横担绝缘子、支柱绝缘子、瓷套、套管，新型复合绝缘子、喷涂了防污涂料的绝缘子等都可以对其积污等级及污闪概率做出准确预测预报。

技术特性
积污等级（等值附盐密度）预测误差≤8%；
污秽闪络电压水平预测误差≤5%；
污秽闪络概率预测误差≤10%。

获奖情况国家电网公司科技进步三等奖。

专利情况授权发明专利2项，授权实用新型专利3项。

技术水平国际领先
所属领域输变电设备
生产及使用条件
污秽闪络动态预测预警系统可根据地理气候特征数据，自动实时输入气象（预报）参数，由污秽闪络预测预警程序对输入条件进行计算，计算后的污秽等级（等值盐密）预测数据与污秽闪络电压、污秽闪络概率预测数据将自动发送到运行管理数据库，并可在指定的链接网站网址发布分级预测预警信息及防污指导意见和建议采取的措施。

市场及经济效益预测
推广应用到福建省电力公司、沈阳市电力公司、以及上海、黑龙江、天津、山东等地9家大规模用电企业，成功预报污闪事故20余起，累计避免经济损失达2亿元。

污秽闪络预测软件的推广带来直接经济效益1025万元。

合作方式技术服务
已使用推广情况
已应用部分省市电力公司及各类大型用电企业。

影响绝缘子污闪电压因素的分析

影响绝缘子污闪电压因素的分析汪洋;王志明【摘要】总结了影响绝缘子污闪电压的主要因素,并结合污闪发展过程和机理,分析绝缘子等值盐、灰密度,交、直流电压,绝缘子结构,气压,气象条件,不均匀积污等因素在污闪发展各阶段对污闪造成的影响,为分析输电线路污闪事故原因提供参考,以便改进防污闪措施,合理地选择输电线路外绝缘配置.【期刊名称】《电力安全技术》【年(卷),期】2016(018)007【总页数】5页(P32-36)【关键词】输电线路;绝缘子;等值盐密度;污闪电压【作者】汪洋;王志明【作者单位】国网江苏省电力公司检修分公司,江苏南京211102;国网江苏省电力公司检修分公司,江苏南京211102【正文语种】中文多年来，国内外学者对绝缘子污闪机理进行了大量研究，沿绝缘子表面发生的污闪过程已基本形成统一的观点。

从宏观上可以将污闪划分为“绝缘子表面积污—污秽受潮湿润—干带形成及局部放电—电弧发展直至闪络”4个阶段，气象环境、绝缘子本身结构以及电压性质等因素都会对这个过程产生影响。

正是由于绝缘子污闪过程的复杂性，加之影响绝缘子污闪的各个因素之间又相互关联，造成了对发生污闪的原因分析不够全面。

许多学者从1个角度研究了单一因素对绝缘子污闪的影响，成果丰硕。

目前，主要研究方向包括盐、灰密度与绝缘子污闪电压的关系，交、直流电压下绝缘子污闪特性，高海拔地区绝缘子污闪特性，绝缘子结构对污闪的影响，气象环境对污闪的影响，不均匀积污对污闪的影响等。

1.1 盐、灰密度对绝缘子污闪的影响1.1.1 盐、灰密度与污闪电压的关系测量绝缘子表面等值盐密度和等值灰密度是被广泛采用的用来表征绝缘子表面污秽程度的方法。

等值盐密度是用来反映绝缘子表面可溶于水的导电污秽物参数，等值灰密度是用来反应绝缘子表面不溶于水的惰性污秽物参数。

等值盐密度和等值灰密度主要与绝缘子所处的污秽环境有关，例如沙漠及长期干旱地区，绝缘子表面的污秽物以不溶于水的惰性物质为主，灰密度较高；沿海地区，绝缘子表面的污秽物以高可溶性的速溶盐为主，盐密度较高。

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引言
输电线路绝缘子污闪事故严重危害到电网的
安全运行，特别是随着“西电东送、南北互供、全 国联网”的实施和超、特高压输电工程的建设，大 气环境污染日趋严重，输电线路绝缘子将面临更加 严重的污闪威胁[1]。因此，迫切需要在污闪发生之 前预知绝缘子的闪络电压，及时对绝缘子表面污秽 进行清扫或者更换，才能有效避免污闪事故的发 生。泄漏电流是污秽、湿润气候条件、电压等因素 的综合反映，并且能够连续对绝缘子进行检测[2-3]。 因此开展污秽绝缘子泄漏电流特性研究，提取能够 反映绝缘子闪络电压的敏感特征量，建立绝缘子闪 络电压预测模型，可为输电线路绝缘子闪络电压预 测提供科学的理论依据，对于预防污闪事故的发生 和提高电网运行的可靠性具有重要意义。
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技术441源自国内外学者对于泄漏电流特性以及通过泄漏 电流评估绝缘子运行状态进行了大量的研究。文 献[4-6]提出了采用脉冲数、泄漏电流峰值和累计电 荷量作为监测和评估绝缘子性能的方法；文献 [7] 提出根据泄漏电流有效值均值、最大值和标准差 3 个特征量预测绝缘子污秽度。这些方法主要集中在 时 域 ， 然 而 通 过 快 速 傅 里 叶 变 换 (fast Fourier transform，FFT)分析、功率谱分析及小波分析可以 得到更为丰富的泄漏电流频域特征量；文献[8-9]发 现在污闪发展过程中泄漏电流奇次谐波会增大，主 要是 50、150 和 250 Hz；文献[10]提出用 3 次谐波 与基波幅值比和高频能量与总能量的比作为特征 量来反映绝缘子污秽度；文献[11]将泄漏电流分解 成低频、中频、高频 3 个部分，结果表明高频成分 比低频成分能够更有效地监测绝缘子表面状态；文 献[12]提出采用泄漏电流高频成分来诊断复合绝缘 子的老化程度；文献[13]采用递归图法评估污秽绝 缘子表面状态；文献[14-15]通过分析泄漏电流包络 线的随机分布函数和能量密度函数，从而利用泄漏 电流的水平穿越行为建立绝缘子污闪判据。近年 来，结合泄漏电流时域和频域特征量，采用人工智 能算法评估污秽绝缘子表面状态的研究也越来越 多。文献[16-17]利用泄漏电流的时域特征量最大脉 冲 幅 值 、 相 位 差 及 频 域 特 征 量 谐 波 含 量 (total harmonic distortion, THD)，提出了基于 BP 神经网 络污秽绝缘子安全状态评估方法；文献[18-19]利用 模糊逻 辑方 法对绝 缘子 污秽度 进行 评定； 文献 [20-21] 利用神经网络模型分别预测绝缘子泄漏电 流与临界闪络电压；文献[22]利用神经网络模型预 测绝缘子污秽度用以制定有效的绝缘子检修计划。 目前， 污秽绝缘子泄漏电流特性及闪络电压预测 方法都有不尽如人意之处， 还没找到一个统一的能够 确切预测绝缘子闪络电压的泄漏电流特征量， 有待进 一步研究；且上述研究大多数是在饱和湿润的环境 下进行，忽略了相对湿度对泄漏电流的影响。因此 本文在人工污秽实验室模拟运行电压下污秽度、相 对湿度对绝缘子泄漏电流的影响，分析泄漏电流特 性，力图从不同角度提取能够反映绝缘子污秽度及 相对湿度变化的敏感特征量，并得到它们之间的规 律，以此为基础建立绝缘子闪络电压预测模型。最 后用试验数据验证预测模型的正确性与可靠性。
材质 玻璃 H/mm 155 D/mm 280 L/mm 380 A/cm2 2 098
注：H—结构高度，D—盘径，L—爬电距离，A—表面积。
赵世华 1，蒋兴良 2，张志劲 2，胡建林 2
（1．国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南省 长沙市 410007； 2．输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)，重庆市 沙坪坝区 400044）
Flashover Voltage Prediction of Polluted Glass Insulators Based on the Characteristics of Leakage Current
3.7 m×4.0 m，试验接线原理如图 1 所示。交流污秽 试验变压器额定电压为 150 kV，额定电流为 6 A， 其最大短路电流可达 30 A，满足 IEC 60507[23]与国 标 GB/T 4584 — 2004[24]对交流污秽试验电源的要 求，试验电源经 110 kV 穿墙套管引入人工雾室。 通过 SGB–200 A 交流电容式分压器分压测量试验 电压，分压器分压比 1:10 000；泄漏电流通过两段 式采样电阻， 大电阻阻值 50 对较小的泄漏电流进 行采集，小电阻阻值 2 对较大的泄漏电流进行采 集。数据采集系统由个人电脑、NI 公司 USB-6215 数据采集卡以及配套的 Labview 软件组成，采样频 率 5 000 Hz。 试品为 LXY4-160 玻璃绝缘子，其结构示意图 如图 2 所示，其基本技术参数如表 1 所示。本文采 用 3 片串 LXY4-160 绝缘子进行试验，模拟 35 kV 输电线路绝缘子串。
基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973 项目) (2009CB724501/502/503)。 The National Basic Research Program (973 Program) (2009CB724501/ 502/503).
摘要： 有效预测绝缘子闪络电压是防止发生污闪事故的重要 手段， 泄漏电流是分析检测绝缘子闪络电压的重要方法。 在 人工污秽实验室进行大量的试验， 模拟运行电压下污秽度与 相对湿度对泄漏电流的影响， 从不同角度提取了能够反映绝 缘子表面污秽度及相对湿度的 4 个泄漏电流特征量： 泄漏电 流脉冲幅值熵 S、脉冲幅值 Ih、能量比 K 及能量 E，并得到 它们之间的变化规律。提出基于广义回归神经网络(generalized regression neural network，GRNN)的绝缘子闪络电压预 测模型，将 4 个特征量 S、Ih、K、E 及相对湿度作为 GRNN 模型的输入量，闪络电压作为 GRNN 模型的输出量。预测 结果与试验结果对比分析可知，相对误差小于 7.33%，表明 提出的绝缘子闪络电压预测 GRNN 模型的预测结果与试验 结果基本一致，能够有效地对绝缘子闪络电压进行预测。 关键词：泄漏电流；污秽度；相对湿度；绝缘子；闪络电压 预测；广义回归神经网络 DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2014.02.026
Fig. 1
图 1 人工污秽试验接线 Test circuit of the artificial pollution test
Fig. 2 Tab. 1
类型 LXY4-160
图 2 试品结构 Configuration of samples
表 1 试品基本技术参数 Main dimensions and parameters of the test insulators
ZHAO Shihua1, JIANG Xingliang2, ZHANG Zhijin2, HU Jianlin2
(1. State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute, Changsha 410007, Hunan Province, China; 2. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology(Chongqing University), Shapingba District, Chongqing 400044, China) ABSTRACT: Effective prediction of the flashover voltage of insulators is an important approach to the prevention of pollution flashover accidents, and the leakage current (LC) is an important factor to analyze and detect the flashover voltage of insulators. In order to predict the flashover voltage of insulators and prevent pollution flashover accidents, firstly, a large number of artificial pollution tests were investigated under different contamination levels and different relative humidity (RH). Secondly, based on the experimental data, four characteristics of the LC, namely the entropy of pulse amplitude (S), the maximum pulse amplitude (Ih), the energy ration (K) and the energy (E), were extracted. They reflect jointly how severe the contamination level of insulators and the RH are from different perspectives. Thirdly, the variation laws between the four characteristics and the contamination level, RH, were obtained. Finally, based on the relationship among them and generalized regression neural network (GRNN), the flashover voltage prediction GRNN model were presented, in which the four characteristics and the RH were used as the inputs of model, and the flashover voltage was used as the output of model. Comparison between prediction results and test results showed that relative errors are less than 7.33%. Therefore, the GRNN model is valid and reliable to predict the flashover voltage of insulators and it can provide a reliable guide for operators. KEY WORDS: leakage current; contamination level; relative humidity; insulators; flashover voltage prediction; generalized regression neural network