淺談變電站設(shè)備的在線監(jiān)測

楊超　劉峰　馬曉卉

摘 要：隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，電力用戶對供電可靠性的要求越來越高。因此，對變電站設(shè)備進行在線監(jiān)測，確保供電系統(tǒng)安全可靠運行愈發(fā)重要。本文首先闡述了變電站在線監(jiān)測的重要意義，之后提出了在線監(jiān)測系統(tǒng)的要求。在對監(jiān)測系統(tǒng)簡介中，概括了系統(tǒng)的組成，介紹了六類變電站常用的在線監(jiān)測，最后從實際應(yīng)用角度出發(fā)，對各類在線監(jiān)測作了比較分析，對工程應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：變電站；在線監(jiān)測；可靠運行

變電站在線監(jiān)測分為三個部分：在線監(jiān)測裝置、綜合監(jiān)測單元和站端檢測單元。當前在線監(jiān)測系統(tǒng)必須做到以下三點：一是在線監(jiān)測系統(tǒng)必須要具備可靠性和安全性，監(jiān)測系統(tǒng)在接入設(shè)備時不能對變電站設(shè)備正常運行造成影響；二是在線監(jiān)測系統(tǒng)的科技含量要高，必須要做到功能多樣化、傳輸實時化和系統(tǒng)穩(wěn)定化；三是在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該具有經(jīng)濟性和實用性。

一、變電站設(shè)備在線監(jiān)測的意義

對變電站設(shè)備進行在線監(jiān)測對于確保供電系統(tǒng)的安全運行有著十分現(xiàn)實的意義。

首先，通過對電力設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)控和參數(shù)不斷監(jiān)控，可以提前發(fā)現(xiàn)整個供電系統(tǒng)存在的風險點，可以有效防止?jié)撛诘牟涣家蛩貙?dǎo)致斷電或者其他安全責任事故，造成設(shè)備損壞或失去電力供應(yīng)。

其次，通過在線監(jiān)測系統(tǒng)中提取的整個電力系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)可以對電力系統(tǒng)和設(shè)備的運行情況進行分析，從而評判設(shè)備是否需要檢修。

第三，在線監(jiān)測系統(tǒng)可以對整個電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在很短時間內(nèi)傳輸?shù)讲僮髑芭_，對于無人值守的智能化電站可實現(xiàn)遠程操控管理。

最后，通過在線監(jiān)測可存儲設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，有利于對數(shù)據(jù)進行保存和科學分析。

二、變電站在線監(jiān)測簡介

（一）儲油設(shè)備中的溶解氣體在線監(jiān)測

變壓器等儲油設(shè)備的油中溶解氣體（含微水）在線監(jiān)測，是使用層析法，對變壓器油罐中的溶解氣體及微水含量進行24小時監(jiān)測，監(jiān)測的氣體包括氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷，還可以監(jiān)測二氧化碳及微水。通過對被檢測對象的層析對變壓器的運行情況進行實時監(jiān)控。根據(jù)GB/T 7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》及變壓器生產(chǎn)廠商的使用原則，按照“唯一性識別、故障位置、故障模型（內(nèi)部放電式），風險程度（百分比）”的形式提供在線監(jiān)測情況報告。被監(jiān)測的變壓器等儲油設(shè)備應(yīng)配備層析法取樣要求的電力管路，并且可以再電力設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時維護。

（二）氣體絕緣開關(guān)中對氣體壓力和濕度實時監(jiān)測

氣體絕緣開關(guān)中，空氣是主要的絕緣滅弧介質(zhì)，空氣的絕緣強度和滅弧能力的強弱主要由氣體的壓力決定的。斷路設(shè)備的斷流容量是與滅弧室內(nèi)氣壓成正比的，氣體的壓力減小時，斷路設(shè)備的斷流容量也將隨之相應(yīng)減少。因此，氣體壓力和濕度開關(guān)設(shè)備是否正常運行就顯得特別重要的。氣體壓力降低，主要是由于氣體泄漏或溫度降低，氣體泄漏會導(dǎo)致環(huán)境的破壞。

（三）避雷器的在線監(jiān)測

避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)可以避雷器持續(xù)電流進行實時監(jiān)測，并且對避雷器的動作頻次進行記錄分析，還可以檢測三相避雷器持續(xù)電流（泄漏電流）數(shù)值和矢量。在線監(jiān)測系統(tǒng)使用電流、動作頻次和泄露電流的閾值3個指標與阻性電流量之間的對應(yīng)關(guān)系，可以有效檢測到避雷器的前期故障，并向變電站監(jiān)控中心發(fā)出預(yù)警信息。

（四）斷路器設(shè)備的監(jiān)測

斷路器設(shè)備通過監(jiān)測動觸頭運動特性的開關(guān)閘、速度、行程、超程來分析產(chǎn)生的同步性問題，并對動力和傳輸設(shè)備的運行情況以及連接狀態(tài)進行不間斷檢測。斷路器要有合適的開關(guān)閘時間才能起作用，如果停電時間過長，燃弧時間會更長，特別是當排除故障的時候，長弧可能會導(dǎo)致接觸點燃燒，甚至有發(fā)生爆炸的危險。開關(guān)閘時間的不同步，將會導(dǎo)致線路或變壓器非全相接入或切斷，出現(xiàn)甚至危及絕緣的過電壓?？梢婈P(guān)閘時間的把握和同步性是斷路器設(shè)備性能的重要保證。

（五）電氣設(shè)備局部放電的在線監(jiān)測

局部放電是指電力設(shè)備在超強電壓的影響下，其絕緣部位發(fā)生的發(fā)電現(xiàn)象。導(dǎo)致局部放電的因素可能有很多，可能是一種沒，也可能是多重因素交叉導(dǎo)致，主要有：電場強度太大導(dǎo)致電廠十分集中于某一部位，通常這些部分的雜質(zhì)沒有清除干凈或者固態(tài)介質(zhì)有空氣；有水或者空氣滲透到了絕緣油當中，導(dǎo)致局部電壓過高；不同元素的組合型介質(zhì)中，在交界處可能產(chǎn)生極大的電場突變。局部放電通常會在絕緣體表面留下肉眼可見的痕跡，在固態(tài)絕緣介質(zhì)上通常是小圓點或塊狀燃燒痕跡，在如絕緣油等液態(tài)材質(zhì)中，則會產(chǎn)生諸多的小氣泡。局部放電能量很小，但長期聚集會產(chǎn)生極大的危害性，絕緣部分放電會對絕緣材料產(chǎn)生強大的破壞性。

三、結(jié)論

當前，儲油設(shè)備中的溶解氣體在線監(jiān)測、氣體絕緣開關(guān)中對氣體壓力和濕度實時監(jiān)測和避雷器的在線監(jiān)測在工程施工中是應(yīng)有的比較廣泛的，同時監(jiān)測的準確性較高而且成本較低。局部放電在線監(jiān)測的費用和投入比較大，在實際中運行的比較少，在設(shè)備運行時檢測的穩(wěn)定性和精確性也不夠，目前在施工中尚沒有大量采用，但是是未來的一種發(fā)展趨勢。斷路器的實時監(jiān)測也比較復(fù)雜，不適合在施工中和設(shè)備檢測中推廣?？紤]到經(jīng)濟成本，可以使用在線監(jiān)測和離線監(jiān)測有機配合的形式在比較重要的部位布置在線監(jiān)測設(shè)備，如GIS局部放電，可以使用預(yù)置傳感器，保留數(shù)據(jù)接口，通過便攜式設(shè)備離線監(jiān)測，通過線上和線下的結(jié)合，實現(xiàn)綜合監(jiān)測的基礎(chǔ)上降低設(shè)備的成本。

參考文獻：

[1] 宋繼成.220-500kV變電站電氣接線設(shè)計[J].北京：中國電力出版社，2014.

[2] 武登峰.智能變電站1000問[J].北京：中國電力出版社，2014.

作者簡介：楊超（1984-），男，漢族，本科，一級建造師，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學自動化專業(yè)，主要從事變電站工程建設(shè)管理工作。