電容型高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)分析

張小福

摘 要：在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，為了保障電力設(shè)備的可靠運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和判斷設(shè)備的故障和狀態(tài)，需要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行絕緣在線監(jiān)測(cè)和診斷。電容型高壓電氣設(shè)備是當(dāng)前的電力系統(tǒng)運(yùn)行中較為廣泛使用的電氣設(shè)備，因其在運(yùn)行過(guò)程中電壓較大，對(duì)設(shè)備的絕緣性能要求較高，因此，對(duì)設(shè)備的絕緣在線監(jiān)測(cè)和診斷成為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要工作。

關(guān)鍵詞：電容型；高壓電氣設(shè)備；絕緣；在線監(jiān)測(cè)；技術(shù)

中圖分類號(hào)：U226.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）26-0023-02

1 概 述

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活對(duì)電力的需求逐漸增大，高壓電氣設(shè)備在電力的輸送過(guò)程中使用比較廣泛。電容型高壓電氣設(shè)備作為當(dāng)前電力系統(tǒng)使用最為廣泛的電氣設(shè)備之一，對(duì)我國(guó)電氣發(fā)展的安全性和穩(wěn)定性具有重要的影響作用。對(duì)電容型高壓設(shè)備的絕緣進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和診斷，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)行狀態(tài)和損壞情況，提高電氣設(shè)備的管理水平，確?？蛻舻挠秒姲踩凸╇娍煽啃浴?/p>

2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容與研究現(xiàn)狀

2.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

當(dāng)前的高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括：自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)流過(guò)絕緣介質(zhì)的電流、介質(zhì)損耗角正切（tanδ）、局部放電、絕緣油中含有的氣體、發(fā)電機(jī)過(guò)熱點(diǎn)、高壓斷路器和SF6全封閉組合電器，以及電力系統(tǒng)的全工況等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力技術(shù)的進(jìn)步，這些監(jiān)測(cè)技術(shù)逐步形成，并給電力設(shè)備的維護(hù)和管理提供了重要的技術(shù)保障。

2.2 研究現(xiàn)狀

在電力發(fā)展過(guò)程中，電力設(shè)備的故障大多發(fā)生在設(shè)備的絕緣問(wèn)題上，而且絕緣問(wèn)題會(huì)造成電力運(yùn)行中的安全事故，對(duì)電力運(yùn)維人員也會(huì)造成巨大的安全威脅。絕緣在線監(jiān)測(cè)可以通過(guò)對(duì)檢測(cè)對(duì)象的把握和控制，實(shí)現(xiàn)電力管理的自動(dòng)化和科學(xué)化。在當(dāng)前的高壓電氣設(shè)備的絕緣監(jiān)測(cè)過(guò)程中，還存在監(jiān)測(cè)儀器和監(jiān)測(cè)方法的問(wèn)題，導(dǎo)致相關(guān)數(shù)值的監(jiān)測(cè)不是特別準(zhǔn)確，無(wú)法達(dá)到對(duì)電氣設(shè)備的管理要求。

3 高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢驗(yàn)器的工作原理

高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)高壓標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)器是一臺(tái)可以帶電改變介質(zhì)損耗的電氣設(shè)備，被測(cè)設(shè)備可以工作在系統(tǒng)電壓下，其介質(zhì)損耗的改變是已知的，而且是經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的。該高壓標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)器主要由高壓無(wú)損標(biāo)準(zhǔn)電容器、低壓可調(diào)無(wú)感標(biāo)準(zhǔn)電阻、切換裝置等組成。

其高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電容量為1 000 PF，低壓無(wú)感標(biāo)準(zhǔn)電阻配以不同的數(shù)值組合成介質(zhì)損耗為0.33～1.337共7擋的高壓標(biāo)準(zhǔn)損耗檢驗(yàn)器，該高壓標(biāo)準(zhǔn)損耗檢驗(yàn)器可以在被測(cè)設(shè)備一直帶有運(yùn)行電壓的情況下調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)損耗檢驗(yàn)器的檔位。絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器接在該高壓標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)器的低壓端。

該高壓標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)器絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)的原理圖，如圖1所示。校驗(yàn)器主要由交流濾波穩(wěn)壓電源、30 kVA調(diào)壓器（B1）、80 kV串級(jí)式試驗(yàn)變壓器1臺(tái)（B2、B3）、高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器（C）、100 kV/100 V標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器（B4）、放電管（P-350）、標(biāo)準(zhǔn)無(wú)感電阻等元件構(gòu)成。

4 電容型高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 在線監(jiān)測(cè)信號(hào)的提取

對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的提取是對(duì)電容型高壓電氣設(shè)備進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)依據(jù)。在線監(jiān)測(cè)信號(hào)的提取，主要是提取電容設(shè)備的末屏電流信號(hào)，但是由于該信號(hào)在設(shè)備中的強(qiáng)度特別微弱，在實(shí)際信號(hào)提取過(guò)程中的難度較大。在傳統(tǒng)的電流信號(hào)提取過(guò)程中，主要采用電流傳感器測(cè)量電流信號(hào)，把電流傳感器套裝在電氣設(shè)備的接地線或者末屏回路中，進(jìn)而提取電流信號(hào)。

但是這種信號(hào)提取方式受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響較大，受到的干擾因素較多，再加上電流信號(hào)本身比較微弱，造成信號(hào)提取比較困難。

當(dāng)前，在電氣設(shè)備的接地線或者末屏回路中直接串入監(jiān)測(cè)電容成為一種更加有效的信號(hào)提取方式。電容型高壓電氣設(shè)備的電壓不容易發(fā)生突變，只要選擇合適的電容，并使輸出電壓在30～40 V之間，就可以有效降低干擾因素對(duì)電流信號(hào)的影響，確保測(cè)量過(guò)程中的穩(wěn)定性和最終數(shù)值的正確性。

4.2 絕緣材料介損的數(shù)字化測(cè)量

絕緣材料的介損情況是電氣設(shè)備絕緣性能的重要參考依據(jù)，對(duì)絕緣材料介損數(shù)值的測(cè)定也是電力管理過(guò)程中，確定電氣設(shè)備的更換需求和運(yùn)行狀態(tài)的重要判定指標(biāo)。

受電力運(yùn)行情況的影響，介損測(cè)量對(duì)精確度和測(cè)量方法的要求較高。在當(dāng)前的硬件處理方法中，過(guò)零法受諧波和零漂因素的影響較大，測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確性較差。而軟件處理的方法，可以采用對(duì)波形進(jìn)行分析，利用小波變換或雙濾波器濾波提取基波信號(hào)，再計(jì)算其自相關(guān)函數(shù)與互相關(guān)函數(shù)，最終得到絕緣材料的介損數(shù)值。這種方法可以有效避免測(cè)量過(guò)程中的諧波干擾。

5 電容型高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)的要點(diǎn)總結(jié)

在進(jìn)行高壓電氣設(shè)備的絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，監(jiān)測(cè)結(jié)果受天氣、環(huán)境、諧波和電磁干擾等因素的影響較大，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，對(duì)這些影響因素的處理是保障監(jiān)測(cè)數(shù)值正確性的重要措施，也是當(dāng)前絕緣介損監(jiān)測(cè)工作中的重要技術(shù)難題。

充分運(yùn)用當(dāng)前技術(shù)的進(jìn)步和電力設(shè)備運(yùn)行中的狀態(tài)特點(diǎn)及電壓電流的特點(diǎn)，采用先進(jìn)的儀器設(shè)備，并采取科學(xué)的技術(shù)操作手段對(duì)測(cè)量數(shù)值進(jìn)行科學(xué)的比對(duì)和試驗(yàn)，最終形成有效的監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以減少監(jiān)測(cè)過(guò)程中的安全影響和干擾因素，確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6 結(jié) 語(yǔ)

高壓電氣設(shè)備是我國(guó)當(dāng)前電力發(fā)展中普遍使用的電氣設(shè)備，是電力管理工作中的重要檢測(cè)對(duì)象。在電氣設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，都會(huì)采用一定的絕緣材料以保障電力設(shè)備和輸電系統(tǒng)的安全，但受變電因素的影響，這些絕緣材料都會(huì)受到一定程度的消耗損失，特別是高壓變電設(shè)備中的絕緣材料，會(huì)受到更多的影響和消耗。對(duì)絕緣材料的介質(zhì)損耗進(jìn)行測(cè)量，是電氣設(shè)備管理的重點(diǎn)工作，對(duì)輸電變電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電氣設(shè)備的更換具有重要的保障和參考意義。

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