探討變電站電氣設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的方法

身份證：450104196905192011

摘要：論述了變電站電氣設(shè)備絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理，介紹了油中溶解氣體、介損、M OA陰性電流的監(jiān)測(cè)方法，并對(duì)基于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的絕緣維護(hù)技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：變電站；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；絕緣；維護(hù)

1概述

從技術(shù)上看，一般的預(yù)防性試驗(yàn)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于運(yùn)行電壓，預(yù)防性試驗(yàn)所測(cè)結(jié)果不如在運(yùn)行電壓下在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的結(jié)果符合實(shí)際，往往不能發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷；絕緣故障總是有一定的潛伏和發(fā)展時(shí)間，而預(yù)防性試驗(yàn)是定期進(jìn)行的，不能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障，造成漏報(bào)或誤報(bào)。從經(jīng)濟(jì)角度看，定期的電網(wǎng)停電試驗(yàn)會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成一定損失，定期大修和更換部件也需投資，故預(yù)防性試驗(yàn)不是最經(jīng)濟(jì)的方式。

為降低停電和維修費(fèi)用，人們開(kāi)始關(guān)注在帶電測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新的監(jiān)測(cè)技術(shù)—在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，并探索以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)維修。狀態(tài)維修的基礎(chǔ)是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的重要特征是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用高靈敏度的傳感器對(duì)反映電氣設(shè)備絕緣在運(yùn)行中劣化的信息（特征量）進(jìn)行采集，信息的處理和診斷依賴(lài)于具有豐富軟件支持的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。由于它能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)運(yùn)行中設(shè)備的絕緣狀態(tài)，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠的保證。

2絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理

電力設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)是一.種利用運(yùn)行狀態(tài)來(lái)對(duì)高壓設(shè)備絕緣狀況進(jìn)行試驗(yàn)的方法，通常一種電力設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器或系統(tǒng)，由傳感器系統(tǒng)、信號(hào)采集系統(tǒng)、分析診斷系統(tǒng)組成。目前常用的傳感器有電磁傳感器、力學(xué)量傳感器、聲參數(shù)傳感器、熱參數(shù)傳感器、化學(xué)量傳感器等；信號(hào)采集系統(tǒng)是將傳感器得到的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行傳輸，應(yīng)用數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，抑制和消除外界干擾和背景噪聲，提取真實(shí)信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)的還原，光電傳輸和光纖傳輸?shù)囊擞行У亟鉀Q了高壓隔離的問(wèn)題；分析診斷系統(tǒng)對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行分析、處理和診斷，得到所測(cè)電力設(shè)備絕緣的當(dāng)前狀況，并根據(jù)需要進(jìn)行絕緣診斷和壽命評(píng)估。圖1為在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的基本流程框圖。

油中溶解氣體監(jiān)測(cè)部分通過(guò)控制處理部分可以獨(dú)立構(gòu)成單元，實(shí)現(xiàn)油中溶解氣體的監(jiān)測(cè)，并且通過(guò)通訊部分轉(zhuǎn)接到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多臺(tái)變壓器油中溶解氣體的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。變壓器套管絕緣、電容性設(shè)備介損、MOA阻性電流的監(jiān)測(cè)，通過(guò)各自相應(yīng)的電流傳感器獲取信號(hào)，經(jīng)信號(hào)控制處理部分，再將數(shù)據(jù)聯(lián)系到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，這樣也方便實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)電容性設(shè)備和MOA阻性電流的監(jiān)測(cè)。最后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)遠(yuǎn)程通訊，傳送到供電局內(nèi)MIS系統(tǒng)上，實(shí)施對(duì)設(shè)備絕緣的及時(shí)監(jiān)督。

2.1變壓器油中溶解氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元

目前運(yùn)行中的大型電力變壓器，絕大多數(shù)是用變壓器油來(lái)浸漬的，浸漬后絕緣及散熱性能都有明顯提高。油與絕緣紙（紙板、紙筒等）一樣都是有機(jī)絕緣材料，在熱、電、氧、水等多種因素作用下，容易逐漸裂解變質(zhì)。色譜分析方法可用來(lái)對(duì)這些裂解出來(lái)的低分子氣體進(jìn)行分類(lèi)定量監(jiān)測(cè)，可在一定程度上反映出此油浸紙結(jié)構(gòu)中的故障或老化過(guò)程。

在現(xiàn)場(chǎng)，從油中脫出氣體的方法應(yīng)用較多的是利用某些合成材料薄膜的透氣性，讓油中所溶解的氣體經(jīng)此膜而透析到氣室里。整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可分為油氣分離單元、氣體檢測(cè)單元和微機(jī)處理、控制及診斷單元。

2.2變電站電容型設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)

高壓電容型設(shè)備絕緣的介質(zhì)損耗角正切值tg是反映其絕緣性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，運(yùn)行中的MOA陰性泄漏電流能反映閥片的受潮、劣化程度，因此二者是絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的主要參量。圖2為電容型設(shè)備介質(zhì)損耗和MOA阻性電流在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元原理圖。

3一數(shù)據(jù)采集單元與控制單元；4一光纖；5一計(jì)算機(jī)

圖2變壓器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)原理圖

對(duì)電容型設(shè)備tg的測(cè)量，被測(cè)的電壓和電流信號(hào)分別從電壓互感器（YH）副邊和容性設(shè)備末屏上獲取，MOA阻性電流信號(hào)從MOA的接地引下線(xiàn)上獲取，采用高精度電壓、電流傳感器將YH和設(shè)備上的電壓、電流變換成低壓小電流信號(hào)，經(jīng)電纜將信號(hào)送往前置處理板。

3絕緣維護(hù)技術(shù)探討

眾所周知，在預(yù)防性維修的非破壞性試驗(yàn)中，一般所加的交流試驗(yàn)電壓不超過(guò)10 kV，這比目前的35-r330 kV電網(wǎng)的運(yùn)行電壓低得多。在運(yùn)行電壓下設(shè)備的局部缺陷已發(fā)生了局部擊穿現(xiàn)象，而在預(yù)防性試驗(yàn)中仍可順利過(guò)關(guān)，但這種局部缺陷在運(yùn)行電壓下卻在不斷發(fā)展，以致在預(yù)防性試驗(yàn)周期內(nèi)可能導(dǎo)致重大事故。顯然，電壓等級(jí)高的設(shè)備，預(yù)防性試驗(yàn)的作用已經(jīng)大大減弱。目前普遍認(rèn)為電氣設(shè)備應(yīng)從定期的預(yù)防性維修逐步過(guò)渡到根據(jù)其狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)維修。

在運(yùn)行電壓下對(duì)電氣設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅可以真實(shí)地反映設(shè)備絕緣的運(yùn)行狀態(tài)，而且可以及時(shí)進(jìn)行診斷，確定是否需要停電維修（即狀態(tài)維修），同時(shí)減少停電所帶來(lái)的損失。

在目前尚未制定出狀態(tài)維修制標(biāo)準(zhǔn)的條件下，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)所測(cè)得的特征量只能是以“縱比”（與同一設(shè)備連續(xù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)相比）為主，以“橫比”（與同類(lèi)設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)值比較）為輔，預(yù)防性試驗(yàn)中的檢測(cè)數(shù)據(jù)可供參考。如果“縱比”時(shí)特征量發(fā)生了突變或持續(xù)增大，可以基本診斷為設(shè)備有某種潛伏性故障，再與同類(lèi)設(shè)備曾發(fā)生過(guò)故障的特征量或三相中的另兩相的特征量變化規(guī)律（要注意三相間電磁干擾導(dǎo)致三相監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的客觀(guān)差異）相比，可進(jìn)一步判斷屬于何種潛伏性故障。

目前，主要依據(jù)“縱比”并結(jié)合“橫比”的方式判定設(shè)備的絕緣狀態(tài)。在尚未有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可參照情況下，建議以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)為依據(jù)，適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)防性試驗(yàn)周期，建立良好的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理機(jī)制，及時(shí)反映監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化，監(jiān)督潛伏性故障的發(fā)展，防止事故的發(fā)生。

近年來(lái)，隨著傳感器技術(shù)、信號(hào)采集技術(shù)、數(shù)字分析技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了飛速發(fā)展。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)將成為絕緣檢測(cè)中的一個(gè)重要組成部分，它將在很多方面彌補(bǔ)僅靠定期停電預(yù)防性試驗(yàn)的不足，但目前還不能認(rèn)為在線(xiàn)檢測(cè)將全面替代停電預(yù)防性試驗(yàn)。一方面在線(xiàn)監(jiān)測(cè)原理和技術(shù)尚不完善，絕緣劣化的特征量是什么、如何在現(xiàn)場(chǎng)條件下準(zhǔn)確檢測(cè)、判定標(biāo)準(zhǔn)是什么等問(wèn)題均沒(méi)有很好解決，必須開(kāi)展進(jìn)一步的研究；另一方面，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)測(cè)量的是工頻電壓下的電力設(shè)備絕緣參數(shù)，電力系統(tǒng)內(nèi)時(shí)常發(fā)生的過(guò)電壓情況下的絕緣品質(zhì)無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。

4結(jié)語(yǔ)

目前，渭南供電局所有330 kV變壓器均裝有油氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，330 kV渭南變通過(guò)寬帶將在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息傳回局油化班，其余高明變、橋陵變、羅敷變通過(guò)電話(huà)線(xiàn)將信息傳回。110 kV畢家變主變、YH，LH、避雷器等裝置裝有介質(zhì)損耗角正切值tg及電容量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)測(cè)量裝置，通過(guò)電話(huà)線(xiàn)將測(cè)量信息傳回試驗(yàn)班，目前正在進(jìn)行改造，將其改為通過(guò)寬帶傳回局內(nèi)。實(shí)踐證明，變電站電氣設(shè)備絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值?；谠诰€(xiàn)監(jiān)測(cè)的電氣設(shè)備絕緣維護(hù)技術(shù)對(duì)于提高設(shè)備可靠性、防止事故的發(fā)生具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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