图1　电场分布测量法示意图

　　2　合成绝缘子检测仪的工作原理

　　检测仪包括测量电场用的探头、安装探头的托架、绝缘杆以及数据显示系统等。探头内有电场测量、数据采集、数据存储等电路和可与微机通讯的RS232接口、记录伞片位置的发光二极管电路。检测时用绝缘杆将探头沿绝缘子来回滑动一周，将绝缘子轴向电场数值存入探头中的存储器，经RS232接口传入计算机，做出电场分布曲线并据其形状判断内绝缘缺陷。该仪器可连续检测300只合成绝缘子，每只绝缘子的伞裙数目可多达150个。

　　3　电场法测量的实验研究

　　3.1　可行性测量
　　清华大学制作的4个110kV硅橡胶合成绝缘子中#1绝缘子高压端有人工短路缺陷(在外覆层与芯棒之间嵌有一个直径1.2mm、长15cm的细铜丝，且与高压金属接头相连)；#2绝缘子高压端有半导体短路缺陷(在外覆层与芯棒之间嵌有16cm长的半导体铅笔芯，且与高压金属接头相连)；#3绝缘子有悬浮缺陷(在外覆层与芯棒之间嵌有15cm长细铜丝，距高压金属接头9cm)；#4绝缘子是良好绝缘子。检测前外观不能区分。从测量结果图2中看出，#1、#2绝缘子的曲线在高压端都有明显下降，但#2绝缘子曲线的下降过程较缓。因此可判断出#1绝缘子高压端是导体短路，#2绝缘子高压端是半导体短路；#3和#4绝缘子的曲线都比较光滑，无明显下陷，但#3绝缘子第19号伞裙处与#4的曲线相比有微小波动，表明它有悬浮缺陷，#4绝缘子为良好绝缘子。上述判断与后来制造者提供的信息完全一致，证明电场法检测合成绝缘子的内绝缘故障是可行的，但对于中部悬浮性缺陷反映不太灵敏。
 

图2　清华绝缘子的场强曲线

　　3.2　灵敏度的测量
　　确定电场法灵敏度时，用导体将良好绝缘子的部分伞片短接以模拟内绝缘短路的各种缺陷，测量结果见图3。曲线A对应良好绝缘子，形状光滑；曲线B对应于绝缘子中部短路(第18～19两片伞裙短路)的缺陷，其相应位置曲线下陷；曲线C对应绝缘子高压端短路(第25片伞与高压端金属接头相连)，最大场强从高压端接头处移到缺陷末端，相当于绝缘子承担电压的有效长度减小，缺陷处电场强度急剧下降，但由于测量探头具有一定尺寸，且探头与芯棒间有一段距离，故缺陷处的电场强度不会降到零值。
　　图3表明电场法对高压端的内绝缘短路缺陷反映灵敏，可测出1片伞裙短路的缺陷(约4cm)；对中部的内绝缘短路缺陷有一定的测量灵敏度，在干燥情况下可测出2片伞短路的缺陷(约8cm)。
 

图3　灵敏度测量

　　3.3　水分和污秽对电场法测量的影响
　　污秽、水分和缺陷的导电性能对灵敏度影响的实验结果见图4。

图4　水分与污秽的影响

　　实验发现，表面有污秽但干燥的良好绝缘子和清洁但潮湿的良好绝缘子电场分布曲线均与清洁干燥的良好绝缘子相同，即污秽和水分单独不影响绝缘子电场的分布。但良好绝缘子既受污又受潮时，曲线A波动明显，曲线本身的波动会掩盖一些由微小缺陷引起的畸变，因此在检测潮湿污秽绝缘子时灵敏度会有所下降，而且需要良好绝缘子的曲线作为参考，但仍可检出中部短路3片伞裙和高压端短路1片伞裙的导体短路故障，如曲线B、C所示。
　　合成绝缘子缺陷的导电性一般由绝缘物质的老化、炭化和缺陷处渗入含盐水分等因素所致，并非所有缺陷都有良好的导电性。当缺陷的导电性能不太良好时，电场强度的畸变不会很大，检测灵敏度将降低。电场法的灵敏度见表1。

表1　电场法的灵敏度

情况 位置
性质
环境 中部 高压端 导体 半导体 导体 半导体 干燥 湿污 干燥 湿污 干燥 湿污 干燥 湿污 可测片数 2 3 2 3 1 1 1 1

　　4　结　论
　　模拟实验表明电场法可检测出合成绝缘子内绝缘的大多数故障，对能够产生短路危险的、损坏严重的绝缘子具有较高的灵敏度，能检测出绝缘子高压端1片伞裙发生短路的故障和绝缘子中部3片伞裙发生短路的故障，但尚需在实际线路测量中证明。

作者简介：李成榕　1957年生，博士，教授，现从事高压试验与绝缘检测诊断等方面的研究。电话：(010)62915501。
　　　　　程养春　1974年生，1955年西安交通大学毕业，硕士，现从事高电压信号检测与处理方面的研究。电话：(010)62915501。

作者单位：华北电力大学(北京100085)　李成榕　程养春
　　　　　兰州供电局(兰州730000)　陈宇　潘弘

　　参考文献

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　[2]Spangenterg E, et al. In service diagnostic of composite insulators EDF’s test results. 10th ISH, 1997, (2):139
　[3]Vaillancourt G H, et al. Experience with two fault composite insulators detection methods in Hydro-Quebec. 10th ISH, 1991, (2):1467
　[4]Houlgate R G. Field experience and laboratory research on composite insulators for overhead lines, CIGRE, 1986, 15-12
　[5]Rarraud R. Comparative electric field calculations and measurements on High Voltage insulators. Electra, 1992, (141):68