CN100416283C - 绝缘子带电检测仪及其实施方法 - Google Patents

Abstract

绝缘子检测仪包括电场测量探头和电路部分。电场测量探头感应绝缘子周围空间电场，将电场信号经过放大器、整流器、电压频率转换器，变换成频率随电场变化的方波信号，由微处理器接收并存储；定位电路探测绝缘子空间位置，并将该信号作为电场测量触发信号送入微处理器；当检测仪从绝缘子一端向另一端滑过，每个光电管经过一片伞裙，定位电路都会发一次信号给微处理器，测量并记录一个电场数值，通过连成的电场曲线形状可判断绝缘子缺陷状况。两块极板都在屏蔽盒靠近高压端一侧的布置方式和多点测量方法可检测到高压端长度小于5cm的缺陷。

Description

绝缘子带电检测仪及其实施方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘子带电检测仪及其实施方法，属于电力系统高压设备绝缘的检测装置和检测方法。

背景技术

目前，检测高压线路上的复合绝缘子，一些地区已经开始使用电场法原理的带电检测仪来取代原来的目测和红外成像仪的方法，这种方法可以检测到绝缘子内部隐藏的缺陷，而且对外界环境要求很低，造价相对红外成像仪也要低廉很多。电场法检测复合绝缘子，是根据复合绝缘子表面纵向电场的分布来判断其内部故障情况。图1给出了一个简化模型，当施加电压时，绝缘子1A周围存在着电场，此电场可分解成沿绝缘子纵向(与高压电极11B与低压电极11A连线相平行的方向)的分量和沿绝缘子径向(与高低压电极连线相垂直的方向)的分量，其中纵向电场被用于检测复合绝缘子；图1中曲线A是根据电磁场理论计算出的纵向电场强度沿绝缘子轴向的变化曲线。正常情况下该曲线是光滑的，显“U”形，当绝缘子存在导通性缺陷2A时(见图中黑点)，此处的电位变为一常数，由于电场强度是电位沿长度的变化率，因此此处的纵向电场强度将突然降低，做出的电场分布曲线也不再光滑，而是在相应的位置上有畸变(中间下陷，两端上升)，见图1中曲线B；由此可见，通过测量复合绝缘子的纵向电场分布，可以找出复合绝缘子的内绝缘导通性故障。

电场法带电检测复合绝缘子的技术虽然已经有了长足的发展，但是仍然有不足之处。首先，现有的检测技术中，判断检测仪所处的位置都是靠伞裙的位置，通过反射或对射的方式，每经过一片伞裙测量一个数据点，然后将所有数据点连接起来，形成一条电场的曲线，再根据曲线的形状确定绝缘子的是否有故障；但是复合绝缘子上伞裙的间距一般在4cm以上，每经过一片伞裙测量一个数据点，则连成数据的曲线有4cm以上的间隔。这样由于数据点过少，连成的曲线不能真实反映电场的分布情况。因此，检测的精度与伞裙间距有直接关系；伞裙间距越大，检测的精度越小，越不容易发觉微小的缺陷。在现有技术中，检测定位都是依靠伞裙，没有在两片伞裙之间增加测量点的技术方法。另外，测量电场的两片极板位置都是放在检测仪屏蔽结构的两侧，这样测量的是两片极板所在位置电场的平均值。由于检测仪屏蔽结构具有一定厚度(一般在2cm以上)，而且屏蔽结构本身对电场产生歧变作用，所以检测仪的灵敏度受到影响，不能检测到高压端5cm长的缺陷。现有的检测仪测量高压端导通性缺陷故障的最小长度为7cm，而许多现成绝缘子发生脆断事故的部分在高压端金具的根部，即金具与第一伞裙之间的某一部分，因此，检测人员希望具有更高的灵敏度，能够检测到长度为5cm甚至更小的高压端导通性缺陷，这样就能将最小缺陷限制在高压端第一伞裙以内，避免缺陷进一步向低压端发展，极大地减少事故的发生率。

发明内容：

本发明的目的是，提供一种绝缘子带电检测仪及其实施方式，用以提高使用电场法带电测量绝缘子的灵敏度，可以检测到绝缘子在高压端存有的5cm设置更加微小的缺陷。

本发明的技术方案是：绝缘子带电检测仪包括支架、电场测量探头和电路部分，所述的电路部分设有与电场测量探头相联的放大器，其输出端与整流器相联，整流器通过电压频率转换器，与微处理器相联，微处理器连接存储器；电路部分还包括一与微处理器联结的定位电路；所述的定位电路包括由多个光电管组成的光电管阵列，每一个光电管经过绝缘子伞裙发出位置信号给检测仪微处理器，使检测仪既能检测到某一伞裙附近的电场，也能够检测到两片伞裙之间的电场；所述的电场测量探头由两块极板组成，两块极板均设置在检测仪电路部分的屏蔽盒靠近绝缘子高电压端的一侧。

一种绝缘子的带电检测方法，其步骤是：

1)将检测仪置放于绝缘子的周围空间，位于检测仪同一支架上的电场测量探头与电路部分的定位电路配合工作，A、电场测量探头感应绝缘子周围空间电场，将电场信号经过放大器、整流器、电压频率转换器，变换成频率随电场变化的方波信号，由微处理器接收并统计该信号；B、定位电路中设有的光电管阵列探测绝缘子空间位置和产生绝缘子的位置信号，将此信号作为触发信号送入微处理器；微处理器在得到触发信号后将检测到的电场信号存入存储器；

2)将检测仪沿绝缘子的表面滑过，检测仪上的光电管阵列发出信号给微处理器，微处理器就自动测量一组电场数据；当检测仪从绝缘子一端向另一端滑过，光电管阵列中的每一个光电管经过一片伞裙时，定位电路都会发一次信号给微处理器；

3)检测仪接到触发信号就顺序地测量并记录所在位置的电场数值，通过计算机将这些数据连成曲线，就可以通过曲线的形状判断绝缘子的缺陷状况，找到绝缘子高压端的导通性缺陷。

本发明的优点在于：由于使用设置在屏蔽盒靠近高电压端一侧的两块极板进行测量，并应用多点测量的方法，可有效地测量到绝缘子附近电场的真实情况，测量到的电场数据越多，就能检测到越微小的缺陷，提高了测量的精度，可以检测到高压端5cm甚至更加微小的缺陷，此时缺陷还限制在高压端第一片伞裙之内。

附图说明

图1为电场法检测原理示意图

图2为本发明的电路结构框图

图3为光电管阵列测量示意图

图4a、4b、4c、4d为高压端缺陷绝缘子不同采样点数的测量结果曲线图

具体实施方式

如图2所示，绝缘子1带电检测仪由支架2、电场测量探头3和电路部分4组成。当复合绝缘子含有导通性缺陷或者瓷质绝缘子串中含有零值绝缘子时，其周围的电场将发生畸变，通过与无缺陷时的标准电场分布进行比较，就可以达到检测目的。电场测量探头3感应绝缘子1周围空间电场，将电场信号经过放大器5、整流器6、电压频率转换器7，变换成频率随电场变化的方波信号，由微处理器8接收并统计该信号；电路部分还包括定位电路9，它探测绝缘子1空间位置和产生绝缘子1的位置信号并送入微处理器8；微处理器8将检测到的电场信号存入存储器10。电场测量探头3是由两块极板11组成，为了能避免高压信号对电路的影响，将所有电路结构安放在屏蔽盒12内；测量探头3的极板11和屏蔽盒12的位置结构是将两块测量极板11都放置在屏蔽盒12靠近高电压方向的一侧；电场测量探头3测量到的电场数值，是两块测量极板11各自所处位置电场的平均值，而屏蔽盒12都具有一定厚度(不小于2cm)，所以当测量极板11放置在屏蔽盒12两侧时，测量到的电场数据实际上是两块极板11中间位置的电场数值；将电场测量探头3的两块极板11放置到屏蔽盒12靠近高压端一侧，这样测量到的电场数据就是屏蔽盒12靠近高压端一侧的电场数值，相比以前的方法更加靠近高压端，而且消除了屏蔽结构的影响，因此能检测到高压端更小的导通性故障，从而提高了检测仪的灵敏度。

如图3所示，检测仪定位电路9设有多个光电管组成光电管阵列13，当检测仪在绝缘子1表面滑动时，每个光电管经过绝缘子伞裙14时，反射光引起光电管阵列13发出信号给检测仪微处理器8，使微处理器8记录当前位置的电场数值，每个光电管经过每一片绝缘子伞裙14时都会记录一组电场数据，这样检测仪就可以得到多个触发信号，即测量到一系列的电场数据，通过计算机得到绝缘子1表面电场分布的曲线；其测量位置可以在某一伞裙14附近，也可以在两片伞裙14之间，增加每两片绝缘子伞裙14之间测量点数的方法是，设置光电管阵列13的触发测量结构可以在每两片伞裙14之间顺序测量多个位置的电场数据，从而提高了测量的精度。如果光电管阵列13的光电管数目只有一个，那么只能在每片伞裙14处测量电场数值，这样在两片伞裙14之间小于伞裙间距的电场畸变就不能被检测到。如果光电管的数目增加到两个，那么就可以在每两片伞裙14之间增加一个测量点，使测量点数增加到以前的2倍，所以测量到的电场曲线比只有一个光电管时更接近真实情况。同样，如果光电管的数目增加到三个，就可以在两片伞裙14之间增加两个测量点，测量到的电场曲线会更加逼近真实情况。所以，增加测量点数的方案提高了检测的灵敏度。

如图4所示为高压端5cm缺陷绝缘子不同采样点数的测量结果，即每两片伞裙14之间测量1次、2次或多次电场数据得到的曲线和实际绝缘子1表面电场曲线分布的比较结果；图4a显示每两片伞裙检测一次时的电场强度分布曲线；图4b显示每两片伞裙检测两次时的电场强度分布曲线；图4c显示每两片伞裙检测三次时的电场强度分布曲线；图4d显示实际电场强度分布曲线；由此可见，要想找到绝缘子1高压端5cm的导通性缺陷，每两片伞裙14之间测量的数据不能少于两次。如果绝缘子伞裙14之间的距离更长，则每两片伞裙14之间测量数据的次数还要增加。改变测量极板11的位置的方法是，将测量电场的两片极板11的位置放置到检测仪的同侧(靠近高压端的一侧)，检测仪的存在将使绝缘子1附近的电场发生畸变，因为检测仪内部为电子电路，必须有屏蔽结构以降低高压设备的干扰，而此金属屏蔽结构对电场的畸变作用会降低检测仪的灵敏度。将极板的11位置选择在检测仪屏蔽结构的一侧，可以明显地降低屏蔽结构的影响，使检测仪灵敏度有所提高。

Claims (2)

1. 一种绝缘子带电检测仪，包括支架、电场测量探头和电路部分，其特征在于：

所述的电路部分(4)包括放大器(5)、整流器(6)、电压频率转换器(7)、微处理器(8)、存储器(10)，还包括一与微处理器(8)联结的定位电路(9)；所述放大器(5)与电场测量探头(3)相联，放大器(5)输出端与整流器(6)相联，整流器(6)通过电压频率转换器(7)，与微处理器(8)相联，微处理器(8)连接存储器(10)；

所述的定位电路(9)包括由多个光电管组成的光电管阵列(13)的电路，每一个光电管经过绝缘子伞裙(14)发出位置信号给检测仪微处理器(8)，使检测仪既能检测到某一伞裙(14)附近的电场，也能够检测到两片伞裙(14)之间的电场；

所述的电场测量探头(3)由两块极板(11)组成，两块极板(11)均设置在屏蔽盒(12)靠近绝缘子(1)高电压端的一侧，所述电路部分(4)安放在屏蔽盒(12)内。

2. 一种利用权利要求1所述的绝缘子带电检测仪的绝缘子的带电检测方法，其特征在于，其步骤是：

1)将检测仪置放于绝缘子(1)的周围空间，位于检测仪同一支架上的电场测量探头(3)与电路部分的定位电路(9)配合工作，

A、电场测量探头(3)感应绝缘子(1)周围空间电场，将电场信号经过放大器(5)、整流器(6)、电压频率转换器(7)，变换成频率随电场变化的方波信号，由微处理器(8)接收并统计该信号；

B、定位电路(9)中设有的光电管阵列(13)探测绝缘子(1)空间位置和产生绝缘子(1)的位置信号，将此信号作为触发信号送入微处理器(8)；微处理器(8)在得到触发信号后将检测到的电场信号存入存储器(10)；

2)将检测仪沿绝缘子(1)的表面滑过，检测仪上的光电管阵列(13)发出信号给微处理器(8)，微处理器(8)就自动测量一组电场数据；当检测仪从绝缘子(1)一端向另一端滑过，光电管阵列(13)中的每一个光电管经过一片伞裙(14)时，定位电路(9)都会发一次信号给微处理器(8)；

3)检测仪接到触发信号就顺序地测量并记录所在位置的电场数值，通过计算机将这些数据连成曲线，通过曲线的形状判断绝缘子(1)的缺陷状况，找到绝缘子(1)高压端的导通性缺陷。

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