試論6kV廠用系統(tǒng)在線監(jiān)測技術

趙軍

（克拉瑪依石化有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834003）

電力系統(tǒng)經常因長期高負荷運行，氣候、溫差、腐蝕等自然條件的影響，其電纜、電機及開關器件等的絕緣狀況難以保證系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定的運行?，F(xiàn)有的保護系統(tǒng)均為當故障發(fā)生時或發(fā)生后，為防止事故的進一步擴大而根據(jù)具體情況動作跳開對應的開關而進行的故障隔離，不能在故障將要發(fā)生前進行預警性告知。

1 技術創(chuàng)新點和關鍵點

TXJK型絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用國際公認的“直流疊加法”，即將直流電壓信號疊加在運行中的交流高壓系統(tǒng)或電氣設備上，而直流電壓與交流電壓形成兩個不同的回路，直流高壓通過系統(tǒng)對地絕緣產生的電流值換算出系統(tǒng)對地絕緣水平。此次改造項目的總體思路為：在6kVIII(1)、III(2)段母線分別安裝一臺TXJK-I型絕緣在線監(jiān)測裝置，在熱電廠所有6kV系統(tǒng)PT回路中安裝電容。

高壓電力系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測技術，在國內石化行業(yè)電氣系統(tǒng)絕緣監(jiān)測方法和手段中，處于先進水平行列，能夠有效的杜絕全廠失電事故的發(fā)生，可以顯著的提高6kV廠用系統(tǒng)運行的可靠性和平穩(wěn)性。

第一，周期性。計劃檢修主要是根據(jù)相關試驗規(guī)定內容進行檢修，到了特定的周期需進行檢測和修理，周期性十分明顯。這樣做的好處在于能夠為工作安排提供便利，不足之處是忽視了設備的實際情況，存在一定的強制性和容易產生不必要的檢修，導致人力、物力被浪費，并且對于設備來說，對其進行試驗將會不可避免的對其產生新?lián)p傷等等。第二，短暫性。定期檢測的方式只能夠保障設備在特定的時間內處于絕緣狀態(tài)，不能保持長久，不能夠預測設備何時發(fā)生故障，難以準確檢測出設備中存在的絕緣缺陷，尤其是設備內部，由于檢查難度大，很容易產生較大的絕緣缺陷，檢測起來更加困難。在定期檢測中，通常情況下試驗的電壓要小于正常運行電壓，這將使缺陷檢測的準確性更難保證。第三，可靠性較差。由于在定期檢測時是在設備絕緣的情況下進行，需要在檢測的時間內拉斷電閘，這將在很大程度上對電網供電運行的可靠性產生影響，并且將為供電部分帶來較大的經濟損失。

在以往傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運行的過程中，本著“計劃檢修”的原則，根據(jù)高壓電氣設備相關試驗規(guī)定中的內容制定檢測時間，到達一定時間必須進行停電檢測。而“狀態(tài)檢修”是根據(jù)當前設備的運行狀態(tài)，對設備在絕緣情況下各項數(shù)值的變化情況，判斷其是否存在故障需要檢修，如若需要檢修則進一步判斷檢修的內容和類型，這樣在很大程度上提升了針對性與實時性，避免人力物力的浪費，簡單來說就是應該修的時候進行修，修的時候必須修好。

狀態(tài)檢修主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：一是實時性，利用高壓在線監(jiān)測技術能夠對設備絕緣狀態(tài)進行實時檢測，打破時間和運行狀態(tài)的制約，對設備的絕緣狀態(tài)進行隨時的檢測，一旦發(fā)現(xiàn)設備存在故障問題，則立即進行跟蹤處理，體現(xiàn)出較強的應用價值。二是真實性，通過在線監(jiān)測技術的應用，能夠將設備在運行中的狀態(tài)參數(shù)進行實時檢測，結果更加全面具體，具有較強的現(xiàn)實意義。三是針對性?？梢园凑赵O備絕緣缺陷產生的時間和變化趨勢，對檢測的內容、時間、類型等進行確定，由此體現(xiàn)出較強的針對性。

狀態(tài)檢修能夠使設備供電可靠性得到顯著提升，通過在線監(jiān)測設備的應用，能夠減少設備停電的時間和頻率，使設備供電可靠性顯著提升，在很大程度上減少了供電企業(yè)的損失，也使得電力部門的工作效率和質量得到顯著增強。在狀態(tài)檢修中，前提是需要掌握設備在帶電工作下的各項參數(shù)，然后通過在線監(jiān)測技術對其絕緣狀態(tài)進行分析，根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)的變化情況和趨勢，以此來判斷其是否存在故障。隨著科學技術的發(fā)展，高電壓設備在制造質量和水平等方面也得到了顯著的提升，使狀態(tài)檢修效率和質量得到顯著的增強，狀態(tài)檢修優(yōu)勢也更加突顯。

高壓電力系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)控安裝后，電氣6kV系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)絕緣的在線顯示功能，有效的提高了設備的預知性維修水平，由定期預防性絕緣試驗轉變?yōu)閷崟r在線絕緣監(jiān)測，有效的提高了廠用系統(tǒng)供電的可靠性，杜絕全廠失電事故的發(fā)生。

用“在線絕緣監(jiān)測方式”代替了“大檢修期間逐條母線的預防性絕緣試驗”。

例如可以通過日常的絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄，觀察設備的絕緣變化情況。通過備份絕緣數(shù)據(jù)歷史檔案，為定期檢修準確過渡到狀態(tài)檢修提供了有力的科學依據(jù)，既提高了選擇檢修時間的靈活性又給延長檢修周期提供了可能性。

2 技術要求

2.1 技術參數(shù)要求

（1）額定電壓：6kV。（2）額定頻率：50Hz。（3）儀表的工作電源為50～60Hz、220V交流，儀表耗電功率＜5W。

（4）絕緣電阻：儀表的輸入端，工作電源對地絕緣應＞50MΩ。

（5）工頻耐壓：儀表的輸入端，電源對地工頻電壓應≥2000V。

（6）電源電壓的波動：儀表的工作電源在交流220V±10%電壓范圍內能正常工作。

（7）顯示范圍：TXJK-I型絕緣電阻顯示0～199.9MΩ；TXJK-II型絕緣電阻顯示0～1999MΩ；泄漏電流顯示：0～1999mA。

（8）高壓電阻及隔直電容器與隔直電容柜的電壓等級應與所連接的系統(tǒng)配套。

2.2 儀表功能要求

（1）測量：儀表產生高頻脈沖直流電壓對系統(tǒng)中所有運行中的設備與地之間的絕緣狀況連續(xù)進行測量并顯示。

（2）每路儀表產生的高頻脈沖直流電壓輸出回路應設不小于50mm的明顯的斷開點，以保證檢修時，負載及電纜與裝置完全隔離。

（3）顯示范圍：TXJK-Ⅰ絕緣電阻顯示范圍：0～199.9MΩ，當超過最大量程時，數(shù)碼管呈閃爍狀態(tài)并有特定的顯示；TXJK-II絕緣電阻顯示范圍：0～1999MΩ，泄漏電流顯示范圍：0～1999mA，當超過最大量程時，時數(shù)碼管應呈閃爍狀態(tài)并有特定的顯示。

（4）報警：應能設定報警值，范圍為0～99MΩ，當被測絕緣電阻小于設定值時，報警并提供無源開關量觸點信號至外接端子。

（5）監(jiān)控儀的輸出可由4～20mA的模擬量（或脈沖量）信號輸出，轉換成RS-485通訊接口輸出，RS-485通訊接口輸出時采用標準Modbus規(guī)約。

2.3 高壓電阻安裝要求

（1）高壓電阻及其外套絕緣熱縮管的電壓等級應與所連接系統(tǒng)的電壓等級適配，熱縮管長度大于高壓電阻長度30～50mm。高壓電阻與高壓導線連接后套上熱縮管。熱縮管長度大于高壓電阻，使其與高壓導線一起熱縮。

（2）與電阻配套的紫銅角尺支架。

（3）中性線高壓導線的電壓等級應滿足實際要求。

2.4 數(shù)據(jù)通訊

TXJK設備提供常規(guī)模擬量輸出（4～20mA或1～5V等）或脈沖量輸出，轉換成數(shù)據(jù)通訊RS-485接口，下限值報警。

3 技術實施效果和改進措施

6kV電氣系統(tǒng)，目前系統(tǒng)母線段安裝了絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，具備了母線系統(tǒng)絕緣在線顯示功能，改造過程中廠用系統(tǒng)的PT、發(fā)電機系統(tǒng)的PT全部安裝了通交阻直的電容。從整個使用過程中來看，能夠很好的滿足日常巡檢及絕緣監(jiān)測的需求。電力系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測以及無損監(jiān)測是目前電氣絕緣檢查未來的發(fā)展方向。電氣設備絕緣在線監(jiān)測技術的推廣應用，對電氣設備的安全運行起到了積極作用，減輕了設備檢修工作量，提高了電網可靠性。

但是，由于技術的復雜性和電氣設備的多樣性，尚有一些問題值得研究。

（1）傳感器的特性和質量是在線監(jiān)測的關鍵。

（2）目前的高壓電氣設備均未考慮在線監(jiān)測問題，都是在線監(jiān)測設備廠家針對運行站內設備情況進行設計并安裝。

（3）運行設備有的能安裝和抽取信號，有的則不能。

（4）積累運行經驗，完善專家系統(tǒng)，制定監(jiān)測標準。高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測的絕緣參數(shù)往往與停電測試結果有一個“偏差”，但這個“偏差”往往存在一定規(guī)律，只要積累數(shù)據(jù)，加以分析就不難發(fā)現(xiàn)，并可以此為依據(jù)對照預防性試驗標準設定報警值，當設備絕緣參數(shù)超越報警值時，系統(tǒng)自動報警。完善專家系統(tǒng)，建立數(shù)據(jù)庫，強化分析功能，制定監(jiān)測標準仍是目前亟待解決的問題。（5）積極推行狀態(tài)檢修。在積累運行經驗的基礎上，實施狀態(tài)檢修，提高電氣設備可靠性，減少檢修工作量，又反過來推動在線監(jiān)測技術的發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉介才.工廠供電[J].機械工業(yè)出版社，2007，2.

[2]袁秀修等.電流互感器和電壓互感器[J].中國電力出版社，2011，3.