一、绝缘子串上的电压分布悬式绝缘子主要由铁帽、铁脚和瓷件三部分组成。从理论分析，可将这三部分看成一个电容器，其铁帽和铁脚分别为两个极，瓷件可作为介质。假设每个绝缘子的电容为C0，绝缘子串可以看成由几个电容C0串联的等值电路。此外，绝缘子上的金属部分又分别和接地杆塔以及和导线形成电容C1和C2。因此，绝缘子串的电压分布可由电容所组成的等值电路来表示，如图4—2所示。实际上，每个绝缘子的电容C1和C2互不相等，其大小决定于该绝缘子对杆塔和导线的相对位置。但是，为了分析方便，可以近似地假设对于每个绝缘子都相同。这样，电路在交流电压作用下，每个电容都将流过电容电流，并在电容上产生压降。流过每个串联电容C0的电流，包括三个分量：(1)贯穿所有串联电容的电流分量I0对每个C0都相同，如图4—2(b)所示。(2)由对地电容C。引起的电流分量为I1，流过每个C0的I1值都不相等，并随着离横担距离增加而增加，因此靠近导线的绝缘子流过的电流最多，电压降也最大，如图4—2(c)所示。(3)由对导线电容C2引起的电流分量为I2，流过每个C0的I2值也不相等，并随着离导线的距离 增加而增加，同样可知靠近横担的绝缘子流过的电流最多，电压降也最大，如图4—2(d)所示。
由此可见，每个C0上分布的电压是由这三个电流分量的总和在C0上引起的压降。因此，由于C1和C2的影响，沿绝缘子串电压分布是不均匀的。从图4—2(a)中绝缘子上电压和绝缘子序号的关系曲线可以看出，从导线算起的第一个绝缘子承受的电压最大。故该绝缘子上的电场强度较大，会引起电晕甚至闪络放电，从而加速了绝缘子老化。为此，在超高压绝缘子串的上、下端装有均压环，如图4—3所示。这是为了增加绝缘子对导线的电容C2，以改善电压的分布，降低了靠导线第一片绝缘子的电压。
二、绝缘子串电压分布的测定架空线路在运行中，除了加强巡线从外部观察绝缘子外，还必须采用特制的工具进行带电试验。主要测量绝缘子串上每个绝缘子上的电压分布是否符合标准，悬式绝缘子串电压分布标准见表4—8。如果在某一绝缘子串中带有损坏的绝缘子，则损坏的绝缘子上没有电压分布，而加在该绝缘子上的电压将分布在其他良好的绝缘子上。 (一)火花间隙法零值绝缘子检测主要是检测66kV及以上的悬式绝缘子串中的零值绝缘子。检测是在运行电 压下进行的。
随着科学技术的发展，劣化悬式绝缘子检测方法有了新的进展，如光电式检测自爬式检测仪、超声波检测仪、红外成像技术检测等。但真正被广泛用于生产实践的还是火花问隙检测装置。
从我国目前使用的火花间隙装置来看，大体可分为固定式和可变式两种类型。
表4—8 瓷绝缘子串电压分布典型标准
工作电压(kV) | 个数 | 按由导线起绝缘子元件顺序的分布电压(kV) |
线 | 相 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
35 | 20 | 3 | 9 | 5 | 6 | | | | | | | | | | | |
4 | 8 | 4.5 | 3.5 | 4 | | | | | | | | | | |
110 | 65 | 7 | 18.5 | 10 | 8.5 | 7 | 5 | 6 | 9 | | | | | | | |
220 | 127 | 8 | 17 | 10 | 8 | 6.5 | 4.5 | 5 | 5 | 8 | | | | | | |
13 | 22.5 | 18.2 | 12.1 | 12.1 | 9 | 7.5 | 7.1 | 6.9 | 6 | 6 | 6 | 6.5 | 7.5 | |
500 | 288 | 14 | 13 | 16 | 12 | 9 | 7 | 6.5 | 6 | 5 | 5 | 5 | 5 | 6.5 | 6 | 8 |
28 | 21.5 | 19.5 | 17.5 | 16 | 14.5 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9.5 | 9 | 8.5 | 8 | 7.5 |
续编号 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 |
| 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7.5 | 8 | 8.5 | 9.5 | 10.5 | 11.5 |
| | | | | | | | | | | | | | | | |
1． 固定式
固定式，就是在检测过程中，其间隙是固定不变的。利用此种间隙的两根探针短接绝缘子两端部件瞬间的放电与否来判断绝缘子的好坏。此种火花间隙检测装置又分为可调式和不可调式两种。
(1)不可调式。短路叉是检测零值绝缘子最常用、最简便的火花间隙检测装置，其检测方法如图4—4所示。
检测杆端部装上一个金属丝做成的叉子，把短路叉的一端2和下面绝缘子的钢帽接触，当另一端1靠近被测绝缘子的钢帽时，1和钢帽间的空气隙会产生火花。被测绝缘子承受的分布电压愈高，出现火花愈早，而且火花的声音也愈大，因此根据放电情况可以判断被测绝缘子承受电压的情况。如果被测绝缘子是零值的，就不承受电压，因而就没有火花。据此，可以检查出零值绝缘子。
使用短路叉检测零值绝缘子时应注意当某一绝缘子串中的零值绝缘子片数达到了表4—9中的数值时，应立即停止检测。此外，针式绝缘子及少于3片的悬式绝缘子串不准使用这种方法。
图4—4短路叉检测法
表4—9 使用短路叉检测时零值绝缘子的允许片数
电压等级(kV) | 35 | 110 | 220 |
串中绝缘子片数(片) | 3 | 7 | 13 |
串中零值片数(片) | 1 | 3 | 5 |
| | | |
(2)可调式。图4—5为可调式火花间隙检测装置。示意图可以根据检测绝缘电阻等级不同来调整其间隙距离，以适应不同电压等级的需要。
我国以往使用的火花间隙电极大都为尖对尖，而球对球的电极形状放电分散性较小。考虑到分散性小和过去实际使用的电极形状，故在行业标准《带电作业用火花间隙检测装置》中采用了球对球和尖对尖两种电极。测量时的间距如表4—10所示。
表4-10 各级电压等级火花间隙距离
额定电压(kV) | 绝缘子串最低正常分布电压值(kV) | 50％最低正常分布电压值(kV) | 按50％最低正常分布电压的0.9得出的相应间隙距离(mm) |
球一球 | 尖一尖 |
63 | 4.0 | 2.0 | 0.4 | 0.4 |
110 | 4.5 | 2.25 | 0.5 | 0.5 |
220 | 5.0 | 2.50 | 0.6 | 0.65 |
330 | 5.0 | 2.50 | 0.6 | 0.65 |
| | | | |
当测得的分布电压下降到最低正常分布电压50％时，则认为是不合格的，需要更换。
固定可调式火花间隙检测装置具有结构简单、轻巧、可快速定性等优点。它适用于不同电压等级的悬式绝缘子零值和低值的检测。
2．可变式
可变式，则是在检测过程中可变动间隙的距离。
图4—6所示为一种可调火花间隙的检测杆，其测量部分是一个可调的放电间隙和一个小容量的高压电容器相串联，预先在室内校好放电间隙的放电电压值，并标在刻度板上，测杆在机械上可以旋转。这样，在现场当接到被测的绝缘子上后，便转动操作杆，改变放电间隙，直至开始放电，即可读出相应于间隙距离在刻度板上所标出的放电电压值。如果某一元件上的分布电压低于规定标准值，而相邻其他元件的分布电压又高于标准值时，则该元件可能有缺陷。为了防止因火花间隙放电短接了良好的绝缘元件而引起相对地闪络，．可以用电容C与火花间隙串联后再接到探针上去。C值约为30pF，和一片良好的悬式绝缘子的电容值接近。因为和C串联的火花间隙的电容量只有几皮法，所以C的存在基本E不会降低作用于间隙上的被测电压。
悬式绝缘子
图4—5火花间隙检测装置示意图 图4—6可调火花间隙测杆
1一支承板；2一电极；3一调整螺母；4一垫圈；
5一电极、探针固定架；6一探针固定架；
7一探针；8一工作头
这种检测工具的缺点是，动电极容易损伤而变形，放电电压受温度影响，检测结果分散性大，这些都是其检测的准确性较差，而且测量时劳动强度较大，时间也较长。因此，它仅用于检验性测量，对于零值绝缘子的检测还是有效的。
综上所述，选择固定式可调火花间隙检测装置作为检测零值和低值绝缘子工具是适当的。
(二)电阻分压杆
电阻分压杆的内部结构和接线如图4—7所示，其中图4—7(a)、图4—7(b)是表示测量两点之间电位差的外部结构和内部连接图；图4—7(c)、图4—7(d)是表示测量某点对地电位的外部结构和内部连接图。前者适用于110kV及以上的变电站和线路绝缘子串测量；后者适用于35kV变电站内支柱绝缘子的测量。图4—7中的C是滤波电容，一般采用0．1～5μF的电容(有时也可不用此电容)。微安表可采用50～100μA的表头。电阻杆的电阻值可按10～20k
Ω/V选取，电阻表面爬距宜按0.5～1.5kV/cm考虑，每个电阻的容量为1～2W。整流管可选用普通的硅二极管。
图4—7电阻分压杆
(a)测量两点电位差的外部连接；(b)测量两点电位差的内部连接；
(c)测量某点电位的外部连接；(d)测量某点电位的内部连接
这种检验杆应预先在室内求出端部电压和微安表读数的关系，并应经常校准。在强电场附近测量时，要注意外界电场对表读数的影响，必要时需采用适当的抗干扰措施。用于测量的接地线要连接牢靠，防止测量过程中脱开，造成危险。
(三)电容分压杆
电容分压杆与电阻分压杆类似，只是将电阻串和带有桥式整流的微安表，换成一个或几个串联且能承受被测电阻的高压电容器与一个小量限指针式的静电电压表(或仍用桥式整流的微安表)相串联。当电容器的电容量取得足够小的时候，被测量的电压都分布在电容器上，因此小量限的电压表就可测量几千到几万伏的电压。为了做到指示准确，要求电容器的电容量稳定不变。这种检验杆的结构简单、操作方便，也能满足测量要求。
(四)SG系列数字式高电压表
SG系列数字式高电压表，可用于测量绝缘子表面某点对地电位。其测量范围是100～150kV，它具有自动变换量程、液晶显示、数据保持等特点。还可配备微型数据存储器和打印设备，使用方便。
检查绝缘子的顺序是从靠近横担绝缘子开始，直至把这一串绝缘子试完为止。测试时必须做好记录，在测量过程中，需要特别谨慎地注意电压分布较低和火花间隙小(1～2mm)的一些绝缘子。
在一串绝缘子中，若发现不良的绝缘子(或零值绝缘子)接近半数，则应停止测量，再不能继续向电压分布高的绝缘子测试了，以免造成事故。
在雨、雾、潮湿天气或大风时，禁止进行绝缘子电压分布的测定。操作人员在操作时，应对带电部分保持足够的安全距离。
三、运行中瓷绝缘子的带电测试
(一)用分布电压法带电测量绝缘子
推荐使用绝缘子分布电压测量仪对运行中绝缘子逐片检查、取得测值后与表4—7输电线路绝缘子串分布电压标准值对照，判定绝缘子绝缘优劣。它适用35～500kV线路瓷绝缘子串的带电测试。
1．分布电压法带电测量瓷绝缘子判定标准及分析方法
(1)35～220kV输电线路绝缘子串分布电压标准值如表4—8所示。
(2)如果被测绝缘子的测值低于标准值，而相邻两片被测绝缘子值高于标准值，则提示低于标准值的该绝缘子有缺陷。
(3)如果被测绝缘子的测量值低于标准值的1／2时，则提示该片绝缘子有缺陷。
(4)如果被测绝缘子的测量值低于标准值降低70％时，则提示该片绝缘子是劣质绝缘子。
(5)如果一串绝缘子的各片电压测量值接近相等时，则提示该串绝缘子积污严重。
(6)如果被测绝缘子测量值低于标准值，而相邻两片绝缘子测量值未见升高，则提示测量可能不准确。
(7)如果被测绝缘子串测量值低于标准值，而相邻两串绝缘子的测量值并无升高现象，应检查测试设备或测量方法的正确性。
2．瓷绝缘子分布电压带电测量注意事项
(1)测量应在干燥天气进行。
表4—11操作杆有效长度最小值
电压等级(kV) 有效绝缘长度(m)
110 1.3
220 2.1
(2)测量时应先从横担侧测量，最后测导线侧。
(3)测前应检查操作杆，并进行放电电压试验，操作前应用5000V摇表测定操作杆有效长度的绝缘电阻不低于10000MΩ,，操作杆有效长度不得小于表4—11中的规定。
(4)测量时应使探针可靠接触绝缘子上下片的钢帽，保证仪器连续两次及以上报出数值一致，方可记录被测值。
(5)仪器进入强电场，均会显示数据，此数据不会影响测值。
(6)操作时应防止电子仪器引线下垂短接绝缘子串。
(二)用火花间隙带电测量瓷绝缘子
使用火花间隙测量仪测量瓷绝缘子是检验绝缘子优劣简便快捷的方法，它能利用放电声响进行判断，它适用于110～220kV瓷绝缘子的带电测量。
1．火花间隙法带电测瓷绝缘子的判定标准及分析方法
(1)测量时应逐片进行，当放电间隙发出“噬噬”响声，可判定为合格绝缘子。
(2)测量时放电间隙无放电声或放电声很小的，可判定为零值或低值绝缘子。
2．瓷绝缘子火花间隙支测量注意事项
(1)测前应对操作杆进行检查，应满足规定。
(2)测前应根据电压等级，使用塞尺调整火花间隙，如表4—12所示。
(3)带电测量时应先从导线侧开始，用测针逐片短接瓷绝缘子，发现下列情况应停止测量，改用分布电压法测量：
110kV，绝缘子为8片／串时，3片零值或低值绝缘子。
110kV，绝缘子为7片／串时，2片零值或低值绝缘子。
220kV，绝缘子为14片／串时，5片零值或低值绝缘子。
220kV，绝缘子为13片／串时，4片零值或低值绝缘子。
表4—12 调整火花间隙数据
电压等级(kV) 绝缘子串个数(片) 火花间隙(mm) 电压等级(kV) 绝缘子串个数(片) 火花间隙(mm)
110 7 0.8 220 13 1.0
8 0.7 14 0.8
(4)带电测量应在干燥天气中进行。
(5)检测时发现零值绝缘子，为防止因绝缘子串中间分布电压低而造成误判零值，可将放电间隙调小，再次测量，重新判定。具体调整数据如下：
110kV，调为O.5mm。
220kV，调为0.6～0.65mm。
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