特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

江澤 蔣興元

摘要：特高壓類型的輸電線路具有分布廣泛的特點(diǎn)，電網(wǎng)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作取決于輸電能否穩(wěn)定。狀態(tài)監(jiān)測(cè)是目前應(yīng)用較多的一種現(xiàn)有技術(shù)，常用到的技術(shù)有超聲波、紫外與紅外監(jiān)測(cè)等，以保證各區(qū)域所布置電網(wǎng)線路狀態(tài)的穩(wěn)定，從而保證電網(wǎng)可以安全運(yùn)轉(zhuǎn)。全天候的監(jiān)測(cè)可以準(zhǔn)確確認(rèn)輸電線路的實(shí)時(shí)輸電狀態(tài)，基于此，本文針對(duì)輸電線路狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)所用到的常見(jiàn)技術(shù)進(jìn)行了分析，以便于應(yīng)用合適的監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)特高壓輸電線路。

關(guān)鍵詞：特高壓;輸電線路;在線監(jiān)測(cè)技術(shù);新型檢測(cè)技術(shù);應(yīng)用

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)于輸電也有著比過(guò)去更高的要求，輸電線路的布置與各個(gè)區(qū)域相銜接，具有復(fù)雜性的特點(diǎn)。特高壓類型的輸電是總體輸電網(wǎng)絡(luò)的根基，它的日常輸電決定了區(qū)域范圍內(nèi)的供電水平，這就對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)有著很高的要求，配有實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)技術(shù)才能有效的避免輸電路徑可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生的多樣性故障，以便于選擇最佳防控對(duì)策[1-2]。基于此，有必要對(duì)現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)進(jìn)行整理歸納，以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)隱含輸電故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輸電的安全性。

1.在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

由于目前電表呈現(xiàn)出日益增加的總壓力值，可以判斷各區(qū)線路所經(jīng)由的負(fù)荷量也在日益增加，因此，為了解決隱含的風(fēng)險(xiǎn)，使得各區(qū)的供電能夠具有穩(wěn)定性，須及時(shí)予以相應(yīng)的調(diào)控，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。目前關(guān)于特高壓類型輸電線路的在線監(jiān)測(cè)可以分為以下幾種路徑。

1.1針對(duì)突發(fā)性雷擊的監(jiān)測(cè)路徑

突發(fā)性的雷擊極易對(duì)處于工作狀態(tài)線路造成損壞，尤其是在雷雨較多的夏季，雷擊具有突發(fā)性、活躍性的特點(diǎn)，很容易對(duì)區(qū)域內(nèi)特高壓線路造成損壞。有雷擊所造成的線路損壞是不可逆的，電線會(huì)被瞬間燒毀甚至發(fā)生破裂[3]?；诖耍斜匾髦乇O(jiān)測(cè)雷擊性的故障，例如可以根據(jù)波形的辨別來(lái)判斷線路所承載的電流強(qiáng)度，再根據(jù)理論數(shù)值參數(shù)進(jìn)一步判斷真實(shí)電流強(qiáng)度，以此來(lái)預(yù)估潛在的危險(xiǎn)，判以預(yù)估雷擊發(fā)生的可能性，實(shí)施綜合防控對(duì)策，針對(duì)雷擊采取有針對(duì)性的預(yù)防措施。

1.2針對(duì)絕緣子的監(jiān)測(cè)路徑

特高壓類型輸電線路的正常運(yùn)作離不開(kāi)絕緣子，絕緣子表面沾染了一定的灰塵時(shí)則輸電線路將會(huì)發(fā)生內(nèi)側(cè)漏電。其基本原理是漏電發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致絕緣子覆著的絕緣層發(fā)生溶解，從而降低了實(shí)際的絕緣功效。實(shí)際絕緣子沾染灰塵后的表面比較污穢，必須斷電才能進(jìn)行測(cè)定。很多企業(yè)實(shí)際采取解決方案時(shí)注重于解決絕緣子表面的外層污穢，這種防控技術(shù)還處于起步階段，后續(xù)還需要進(jìn)一步的研究與提升[4]。目前現(xiàn)有的比較成熟的技術(shù)是對(duì)等值密度的測(cè)定技術(shù)，通過(guò)測(cè)定來(lái)對(duì)絕緣子表層的潛在漏電風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判斷，并對(duì)經(jīng)由電流進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1.3針對(duì)周圍自然環(huán)境的監(jiān)測(cè)路徑

特高壓類型的線路一直以來(lái)都具有暴露性的特征，因此，很容易受到人為因素與自然因素等一些外在因素的影響而發(fā)生損壞。周圍自然環(huán)境對(duì)于線路可能造成損壞的因素的一般分為導(dǎo)電率降低、溫度與濕度侵蝕以及酸堿度腐蝕等[5]。長(zhǎng)期處于不利于線路運(yùn)轉(zhuǎn)的外在環(huán)境下將會(huì)對(duì)絕緣子與絕緣外皮乃至線路塔架等造成損壞?；谝陨戏治觯胱龅綄?duì)自然環(huán)境所隱含潛在風(fēng)險(xiǎn)的全面辨析并采取有效的防控對(duì)策，對(duì)外在實(shí)時(shí)發(fā)生變化的線路運(yùn)作時(shí)所處的環(huán)境進(jìn)行正確辨別，就要針對(duì)線路配備一套系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)體系。在這種配備體系的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際狀況配備一定的配套防控系統(tǒng)。如此不僅可以省去不必要的額外送電相關(guān)資源的消耗，又可以很好的保護(hù)線路。例如架設(shè)的初級(jí)階段某區(qū)線路布置有空間間隔比較大的塔架，這樣就導(dǎo)致空中要牽扯很長(zhǎng)的電線線路。當(dāng)遇到大風(fēng)時(shí)電線線路會(huì)隨著風(fēng)向不斷搖擺，震蕩中會(huì)使得原有表層線路發(fā)生磨損。風(fēng)級(jí)較大時(shí)很可能還會(huì)發(fā)生線路的嚴(yán)重碎裂。在風(fēng)振較緩狀態(tài)下，線路的損壞屬于自然性的，這類積累性的損壞屬于隱含性的?；诖?，要想真正做到對(duì)該類型損壞的防控與阻止，就要配備可實(shí)施實(shí)時(shí)管控的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境風(fēng)力針對(duì)某時(shí)刻的風(fēng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)，并統(tǒng)計(jì)出有關(guān)風(fēng)力值，當(dāng)測(cè)得的風(fēng)力值與設(shè)定的報(bào)警臨界值相吻合時(shí)，則可以實(shí)施線路修護(hù)。

1.4視頻監(jiān)測(cè)路徑

視頻監(jiān)測(cè)屬于較常用的監(jiān)測(cè)，可進(jìn)行直接性監(jiān)測(cè)，應(yīng)用較廣。由于我國(guó)城鄉(xiāng)地區(qū)各區(qū)大都有著較廣范圍分布的特高壓線路，且線路所在區(qū)域比較復(fù)雜，輸電線路的周圍大都有很多隱含的安全隱患，因此需要配備視頻監(jiān)測(cè)，然而由于情況復(fù)雜，要想進(jìn)行視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的全面配備仍然比較困難。另外，視頻監(jiān)測(cè)也可以用于經(jīng)常發(fā)生故障的一些區(qū)域，如此可以測(cè)定期間所隱含的潛在風(fēng)險(xiǎn)信號(hào)，為更高水平的監(jiān)測(cè)提供一定的保障。

2.新型監(jiān)測(cè)技術(shù)

除了以上幾種常見(jiàn)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)外，關(guān)于特高壓類型輸電線路的監(jiān)測(cè)還有以下幾種帶電監(jiān)測(cè)技術(shù)。

2.1超聲波的判斷

超聲波具有穿越不同介質(zhì)的特性，可以對(duì)不同介質(zhì)表層進(jìn)行反射與折射，超聲監(jiān)測(cè)可以對(duì)表面有裂痕的絕緣子進(jìn)行識(shí)別，監(jiān)測(cè)其芯部[6]。超聲波監(jiān)測(cè)設(shè)備需配有可發(fā)射不同介質(zhì)脈沖的發(fā)生器，這是發(fā)揮超聲波檢測(cè)功能的必要條件。絕緣子含如果內(nèi)部有裂痕，使用超聲監(jiān)測(cè)時(shí)時(shí)間軸就可以凸顯出一定的發(fā)射波，將內(nèi)在隱含的細(xì)微裂紋缺陷監(jiān)測(cè)出來(lái)，有助于對(duì)超聲波位置進(jìn)行精準(zhǔn)判別，進(jìn)一步地判斷出絕緣子內(nèi)部細(xì)微裂紋的具體情況[7]。超聲測(cè)定具有便捷、簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)，還能夠抵抗干擾。值得注意的是，超聲監(jiān)測(cè)途徑實(shí)際上也暗含著換能器缺陷、衰減、與耦合的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得超聲監(jiān)測(cè)不適合應(yīng)用在距離較大的線路。另外，超聲監(jiān)測(cè)可以應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。超聲波監(jiān)測(cè)可設(shè)定有一定的復(fù)合裝置，諸如激光定位器、框架、瞄準(zhǔn)器、放電裝置、耳機(jī)等復(fù)合裝置，可在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。其測(cè)定原理為：可應(yīng)用激光對(duì)絕緣子進(jìn)行定位，進(jìn)而將準(zhǔn)確的超聲波搜集出來(lái)，并使用音頻進(jìn)行替換。再通過(guò)耳機(jī)的使用來(lái)辨識(shí)超聲波，使用儀表也能將超聲波強(qiáng)度通過(guò)數(shù)值的形式顯示出來(lái)。而對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定而言，超聲波的應(yīng)用仍然存在有一定的缺陷，缺少敏銳性，此時(shí)，高壓端金具融匯在噪聲較大的現(xiàn)場(chǎng)背景中，這些噪聲會(huì)掩蓋一些欲測(cè)定的構(gòu)件所發(fā)射出的細(xì)小聲波，如此便干擾了監(jiān)測(cè)，產(chǎn)生一定的偏差。

2.2成像測(cè)定

成像測(cè)定包括紅外測(cè)定與紫外測(cè)定。（1）當(dāng)待測(cè)定的設(shè)備內(nèi)隱含一定的潛在故障時(shí)，其表面會(huì)顯現(xiàn)出熱度異常的特點(diǎn)，此時(shí)可使用紅外線測(cè)定出設(shè)備相關(guān)的異常。紅外線可輻射至設(shè)備的表層，將其異常以信號(hào)形式表示出來(lái)，以此為前提進(jìn)一步對(duì)設(shè)備隱含的多樣性故障、故障嚴(yán)重程度以及突發(fā)性故障實(shí)際位置等進(jìn)行測(cè)定。紅外成像手段與其他手段相比，具有精準(zhǔn)、安全、可靠、高效與非接觸性等多樣優(yōu)勢(shì)綜合的特點(diǎn)。

通過(guò)紅外線可對(duì)設(shè)備接觸與過(guò)熱狀態(tài)下的實(shí)際故障進(jìn)行詳細(xì)的了解，從而將回路導(dǎo)流以及絕緣等表征測(cè)定出來(lái)。紅外監(jiān)測(cè)使用方便，且具有實(shí)效性，可以從在本質(zhì)上解決設(shè)備的故障。常用的儀器設(shè)備有紅外熱像儀、熱電視以及測(cè)溫設(shè)施等?？筛鶕?jù)實(shí)際狀態(tài)選用適合的測(cè)定設(shè)備，對(duì)線路設(shè)備的表征予以有效識(shí)別。熱像圖譜可以存儲(chǔ)溫差性數(shù)據(jù)，擬定分析報(bào)告，將固定時(shí)點(diǎn)發(fā)生故障的設(shè)備測(cè)定出來(lái)。（2）紫外成像可通過(guò)成像儀的應(yīng)用將具有放電性特質(zhì)的電暈信號(hào)識(shí)別出來(lái)，并將圖像加以疊加處理，直至形成可見(jiàn)圖形，從而將電暈強(qiáng)度顯現(xiàn)出來(lái)。該技術(shù)的敏銳性極強(qiáng)，可用于識(shí)別電暈強(qiáng)度的實(shí)際狀態(tài)，為輸電提供了必備的理論依據(jù)。紫外成像這一特性可應(yīng)用于對(duì)散落、斷股或損壞電路的測(cè)定。紫外線也可應(yīng)用于絕緣子隱含故障缺陷的測(cè)定，諸如對(duì)潮濕電腐蝕、復(fù)合護(hù)套損壞與其他缺陷等的測(cè)定。紫外線監(jiān)測(cè)手段與其他的手段相比，更適合應(yīng)用于對(duì)絕緣子的缺陷識(shí)別，更快識(shí)別線路故障表征。

2.3電場(chǎng)辨識(shí)

電場(chǎng)辨識(shí)法可將詳細(xì)的電場(chǎng)分布予以測(cè)定，適合應(yīng)用于監(jiān)測(cè)線路狀態(tài)，如此便可以獲得各區(qū)絕緣信息，以辨識(shí)是否存在絕緣缺陷。正常運(yùn)作時(shí)軸線的曲線光滑，可將不同時(shí)段的電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)展現(xiàn)出來(lái)。絕緣子內(nèi)部所表現(xiàn)出來(lái)的缺陷是有導(dǎo)通性的，此時(shí)其相關(guān)缺陷的具體位置變化的形態(tài)可以通過(guò)電場(chǎng)凸顯出來(lái)?；诖耍瑢?duì)絕緣子的軸向電場(chǎng)進(jìn)行有關(guān)的測(cè)定，則可以找出其關(guān)鍵的隱含缺陷。目前我國(guó)已將測(cè)定有關(guān)隱含缺陷的帶電線路的配置設(shè)備已研制出來(lái)，而更加快捷方便的新型設(shè)備還未研發(fā)出來(lái)，還需進(jìn)一步的研究與推廣使用。帶電監(jiān)測(cè)耗資高，監(jiān)測(cè)也不便捷，所以該類型的監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)慎用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升，特高壓類型的輸電線路顯現(xiàn)出很大的輸電壓力，對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷的承載較大。因此，為了有效的實(shí)施各種安全隱患的防控措施，應(yīng)利用好現(xiàn)有的絕緣子、突發(fā)性雷擊、視頻與周圍自然環(huán)境等有關(guān)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況利用超聲波診斷、成像測(cè)定與電場(chǎng)識(shí)別等技術(shù)手段進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)。實(shí)施監(jiān)測(cè)的有關(guān)技術(shù)人員也要提高自身專業(yè)技術(shù)水平與防控安全隱患的意識(shí)，杜絕輸電威脅。

參考文獻(xiàn)

[1]李明.特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，（19）：58-59.

[2]陳德風(fēng)，王春寧，鞠彥波.特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].電工文摘，2015，（6）：23-25.

[3]原瑋.特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的作用分析[J].環(huán)球市場(chǎng)，2018，（9）：363.

作者簡(jiǎn)介：江 澤（1993-），男，江西九江人，本科，助理工程師，研究方向?yàn)檩旊娋€路運(yùn)行維護(hù)。

蔣興元（1985-），男，云南保山人，本科，工程師，研究方向?yàn)檩旊娋€路運(yùn)行維護(hù)。