随着社会经济的不断发展，对电力运行的安全性和可靠性提出了更高的要求。资料表明:高压电网运行故障多半是由于绝缘不良所引起的，而高压线路绝缘子是高压电网绝缘的薄弱环节。因此对线路绝缘子的运行状态进行带电检测，对于保证电网安全、稳定运行具有重要的现实意义。

　　复合绝缘子以重量轻、机械强度高，耐污性能好、运行维护方便等优点在各国电力系统中得到了广泛应用[1]。但随着线路复合绝缘子的大量使用，复合绝缘子在运行中已经出现了各种各样的问题，(例如不明原因闪络等)。这些问题已引起各国学者和电力系统工作人员的高度重视。因此，研究复合绝缘子绝缘缺陷检测技术，是保证电力运行可靠性的一项重要工作，对于保证电网安全运行具有十分重要的意义。

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　　对本文所述静电场而言，满足泊松方程和对应的边值：

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　　其所对应的等价变分问题为：

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　　式中，V为求解域，Г为求解域边界。剖分整个求解域V成ne个单元，则总体泛函式为：

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　　式

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　　为泛函F达到极值时可得单元矩阵方程，式中上标"e"的矩阵为单元"e"的贡献。复合为总体系数矩阵[K]和总体右端列向量[F]。总体复合为:

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　　式中，[Φ]为求解域内全部节点电位所形成的电位列阵，由此即可得到各节点的电位值。

　　3.建模仿真及结果分析

　　研究表明，复合绝缘子的电场分布是一个无界域内的不对称三维场，如不采用适当的处理方法，则计算较困难。为此在建模时作以下简化[4]：忽略相间、杆塔、横担和导线的影响。并将无穷远处的边界移至靠近绝缘子适当的距离处，即以有限边界代替无限远边界。这样处理使绝缘子电场计算大为简化，而引起的误差却不大。

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　　图1-复合绝缘子示意图

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　　复合绝缘子的电场可分解成沿绝缘子的纵向分量和沿绝缘子的径向分量，由计算可知，径向电场分量所占的比例很小，可忽略不计。纵向电场分量约等于复合绝缘子的电场,在现场可用纵向电场分量检测复合绝缘子的缺陷。图2是无缺陷复合绝缘子电场强度纵向分量E沿绝缘子轴向的变化曲线。由图可知，复合绝缘子沿面场强分布很不均匀，高压电极附近电位线密集，为高场强区，中间部分电场分布较均匀，低压电极附近电场有所回升。显"U"字形。图3是无缺陷复合绝缘子电位沿绝缘子轴向的变化曲线。由图可知，复合绝缘子沿面电位分布很不均匀。

　　当绝缘子存在导通性缺陷时(包括护套中导通性缺陷和芯棒中导通性缺陷)，此处的电位变为一常数，由于电场强度E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)，本文缺陷人为设定为护套中三角状导通性缺陷，缺陷状态下复合绝缘子沿面电场分布见图3。图4为其局部放大图。沿面电位分布无明显变化，此处省略。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。

　　当绝缘子存在空气隙时(包括护套中空气隙缺和芯棒中空气隙)，在外部电场的极化下，气隙中的局部场强随气隙形状的不同而有不同倍数的升高，气隙中有可能发生电离。因此此处的纵向电场强度将突然增大，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(中间上升，两端下陷)，本文缺陷人为设定为护套中三角状空气隙缺陷，缺陷状态下复合绝缘子沿面电场分布见图5。图6为其局部放大图。沿面电位分布无明显变化，此处省略。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气隙性缺陷。

　　本文通过计算得出无缺陷复合绝缘子电场分布曲线和不同类型缺陷复合绝缘子电场分布曲线。通过对比可知，电场法可以探测出复合绝缘子的内绝缘缺陷的位置和长度。当然，还要通过现场实测来验证水分、污秽等对电场分布的影响，以及积累大量数据以预测绝缘缺陷的危害程度。

　　4.结论

　　复合绝缘子沿面场强、沿面电位分布极不均匀。复合绝缘子沿面场强分布很不均匀，高压电极附近电位线密集，为高场强区，中间部分电场分布较均匀，低压电极附近电场有所回升。显"U"字形，电场分布曲线光滑。当复合绝缘子内绝缘存在缺陷时，电场分布曲线不再光滑，而是在相应的位置上有畸变。因此，通过测量复合绝缘子的纵向电场分布，可以探测出复合绝缘子的内绝缘缺陷的位置和长度。复合绝缘子电场计算的研究工作进行地还不够充分，没有一个很有效的工具用来计算复合绝缘子特别是特殊环境条件下(如污、湿)复合绝缘子的电场分布，还需要作进一步的研究。

　　参考文献:

　　[1]张文亮,吴维宁,吴光亚,等.我国绝缘子的发展现状与应用前景[J],高电压技术,2004.30(1):10-12.

　　[2]陈熹.用电场法带电检测合成绝缘子内绝缘缺陷[J],电世界,2007:41-43.

　　[3]盛剑霓.工程电磁场数值分析[M].西安:西安交通大学出版社,1991.