輸變電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測新技術(shù)及應(yīng)用

曾志國

摘 要：輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是電網(wǎng)正常運行的重要環(huán)節(jié)之一，文章針對輸變電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測的研究現(xiàn)狀、監(jiān)測技術(shù)、技術(shù)應(yīng)用實例以及輸變電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測的研究意義等方面進行簡要闡述。

關(guān)鍵詞：輸變電設(shè)備 ； 監(jiān)測技術(shù) ； 監(jiān)測應(yīng)用

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電力需求日益增多，這促使電力產(chǎn)業(yè)取得了很大進展。然而，在電力產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的同時，各種電網(wǎng)問題接踵而來，大面積停電故障發(fā)生率更是逐年提升。為了確保電網(wǎng)的安全運行，電網(wǎng)的輸變電設(shè)備監(jiān)測成了判斷電網(wǎng)安全性重要指標(biāo)之一，輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究也成為熱點 。

1 輸變電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測的研究現(xiàn)狀

輸變電設(shè)備運行狀態(tài)在現(xiàn)階段的監(jiān)測方式有預(yù)試方式、在線監(jiān)測、帶電檢測三個方面這些方式對掌握輸變電設(shè)備運行狀態(tài)以及整個電網(wǎng)的安全狀態(tài)有著很重要的意義。2 0世紀6 0年代美國首先開展設(shè)備維修技術(shù)的研究，并在工業(yè)領(lǐng)域中對設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測加以實踐。2 0世紀9 0年代美國和日本等發(fā)達國家的電廠已經(jīng)開始設(shè)施狀態(tài)維修但是在全球范圍內(nèi)只有少數(shù)的輸變電設(shè)備和配電變壓器配備了在線監(jiān)測裝置。而我國由于資金、技術(shù)成果不能產(chǎn)業(yè)化的限制，在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷方面有很大的的市場空白。2 1世紀智能電網(wǎng)逐漸成為主流西方發(fā)達國家已經(jīng)在這方面取得很大的進展。我國相較于發(fā)達國家研究時間略晚但是仍然在相關(guān)領(lǐng)域取得了一定的進展。

2 輸變電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)

輸變電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測包括在線監(jiān)測、離線監(jiān)測以及其他可得到運行設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)的手段?，F(xiàn)階段最常運用的技術(shù)手段是在線監(jiān)測。在線監(jiān)測是將相關(guān)的設(shè)備儀器安裝在被測對象本體上實時記錄和監(jiān)測被監(jiān)測對象的運行狀態(tài)。本文為研究輸變電設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)針對G I S組電路 、避雷器、電纜等設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)進行了總結(jié)。

2.1 GIS組合電路的在線監(jiān)測技術(shù)

GIS是一種完成傳遞切換電能任務(wù)的組合裝置，一般由斷路器、 電流互感器、電壓互感器、避雷器等設(shè)備構(gòu)成。因此，GIS的主要故障可分為局部放電、載流導(dǎo)體局部過熱、氣體質(zhì)量下降、機械故障等。

2.1.1局部放電。由于局部放電可引起電磁波和聲波的變化和S F 6 氣體電離，因此，局部放電的監(jiān)測手段可分為非電氣法和電氣法。非電氣法包括光學(xué)法、化學(xué)法、機械聲法。由于信號衰減速度快，使用非電氣法監(jiān)測的范圍受限制并不適用于永久固定的裝置。電氣法包括測量法和特高頻法。這種方法傳感效率高抗干擾能力強，但需要多個傳感器共同作用。

2.1.2 S F 6微水密度監(jiān)測。在一定程度上來說監(jiān)測 S F 6氣體密度就是在監(jiān)測 G I S 設(shè)備?，F(xiàn)有的監(jiān)測方法是在監(jiān)測 S F 6 氣體壓力，然后向遠方發(fā)送警報信號，這種方式不能及時確定泄漏點，造成嚴重的設(shè)備損壞等問題。在線監(jiān)測系統(tǒng)可以進行實時記錄分析遠程監(jiān)測能更好的進行監(jiān)測工作保證設(shè)備安全穩(wěn)定的運行。

2.2避雷器的在線監(jiān)測技術(shù)

避雷器容易發(fā)生的自身問題分為兩大類 ： 受潮和電阻片老化。在受潮后就會使設(shè)備整體伴有發(fā)熱現(xiàn)象而電阻片老化的現(xiàn)象會造成多個元件普遍發(fā)熱使電壓不均勻發(fā)熱程度不同。漏電流的大小是檢測避雷器運行狀況的重要依據(jù)。因此，脂波分析法 、信號重組法、相位補償法是避雷器在線監(jiān)測的主要技術(shù)手段。

2.3電纜的在線監(jiān)測技術(shù)

電纜在線監(jiān)測可以分為兩類：局部放電監(jiān)測和電纜溫度監(jiān)測。電纜的生產(chǎn)或使用過程中氣泡的殘留和雜質(zhì)的摻入都可能造成一些區(qū)域首先發(fā)生局部放電，現(xiàn)在的常用檢測方法有高頻電流檢測法、超聲波檢測法、超高頻檢測法等。電纜光纖測溫的監(jiān)測技術(shù)是通過測量監(jiān)測電纜外層的溫度計算出電纜線芯的溫度，判斷電纜的輸電能力。 通常運用光纖光柵測溫系統(tǒng)和DTS 測溫系統(tǒng)這種分布 性型光纖測溫系統(tǒng)可連續(xù)多點測溫規(guī)業(yè)距長、精度高、抗干擾性強等諸多特點。

3 應(yīng)用實例

3 . 1 國外實例

新加坡電網(wǎng)公司的電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是全部電纜化，電壓在240v低壓-4 0 0k v 高壓范圍內(nèi)，整體管理更容易出現(xiàn)問題。而在近十年來，及 該公司在狀態(tài)檢測技術(shù)上逐步提高，使電網(wǎng)供電質(zhì)量呈上升趨勢。 以電纜熱狀態(tài)監(jiān)測為例該公司在電纜上安裝了分布式光纖測溫系統(tǒng) （ DTS） .DTS可以根據(jù)光纖的光時域反射和光纖的后向拉曼散射溫度效應(yīng)準確的監(jiān)測電纜的發(fā)熱狀態(tài)，掌握電力電纜的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)各種故障實施在線監(jiān)測提高電纜的管理水平避免造成各種電纜事故造成不必要的損失。

3.2國內(nèi)實例

香港CLP電力公司在輸變電設(shè)備狀態(tài)技術(shù)方面已經(jīng)開始有了進 步的轉(zhuǎn)換開始實行狀態(tài)維修體制。以S F 6氣體泄漏離線監(jiān)測為例傳 統(tǒng)的監(jiān)測方式是利用電子探測器啟可以探測到S F 6氣體泄漏后發(fā)射的聲信號然后進行定位。這種方法有著一定的缺陷不能精準定位。目前CLP P使用了新式監(jiān)測方法運用激光成像技術(shù)，使S F 6氣體可視化 泄漏的S F 6氣體可以再視頻上呈“黑煙”圖像使泄漏點精準定位。

帶電檢測及在線監(jiān)測由于可不停電監(jiān)測的優(yōu)勢已經(jīng)在國內(nèi)大量 應(yīng)用，然而新式監(jiān)測方法的應(yīng)用效果并不理想，有人針對已投入使用的在線監(jiān)測設(shè)備。金屬氧化物避雷器、變壓器本體、電容型設(shè)備、斷路器四種設(shè)備進行調(diào)查統(tǒng)計。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)變壓器本體投入使用的臺數(shù)為85 0臺監(jiān)測警報成功的次數(shù)只有3 0次，然而監(jiān)測設(shè)備自身發(fā) 生故障就有4 0 0余次；電容型設(shè)備在監(jiān)測警報上沒有作用，對于正在使用的15 0 0臺左右機器來說，有1 3 %的機器自身存在故障淇余的調(diào)查對象都存在著這種現(xiàn)象。

4 研究意義

輸變電設(shè)備在整個電網(wǎng)的運行中處于核心地位，然而由于輸變 電設(shè)備本身投資回報率低，導(dǎo)致投資商更樂于投資電廠，關(guān)注電廠運營情況，而疏于對輸變電設(shè)備的關(guān)注，使設(shè)備老化、陳舊引發(fā)災(zāi)難性 的停電事故。 由此可見輸變電設(shè)備已經(jīng)成為了電網(wǎng)安全運行的主要影響因素，現(xiàn)如今對輸變電設(shè)備的關(guān)注卻遠遠不夠，在相應(yīng)的科研技 術(shù)投資上達不到應(yīng)有的要求技術(shù)水平還很落后。

5結(jié)束語

綜上所述，為了充分保障電網(wǎng)的安全運行，必須全面了解并及時掌握電網(wǎng)中各輸變電設(shè)備的運行狀態(tài)，并將先進的輸變電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)高效運用于電網(wǎng)運營中。輸變電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)輸變電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測手段主要包括在線監(jiān)測、離線監(jiān)測及一些其他能夠獲取設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測手段，其中在線監(jiān)測是目前最為常用的技術(shù)手段。

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