淺談智能變電站電子式電壓互感器運(yùn)行異常分析及處理

馬鑫 林智煒 鄭明輝 周長江

摘 要：隨著電力系統(tǒng)安全高效需求的增加，變電站的智能化維護(hù)成為人們關(guān)注的重點，為了使電力系統(tǒng)能夠健康高效的運(yùn)行，需要對運(yùn)行過程中的參數(shù)進(jìn)行測量、監(jiān)控。電壓互感器作為重要的電壓轉(zhuǎn)換部件在智能變電站中大量應(yīng)用。它的作用主要是將高電壓按照一定的比例轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓，將輸出的電壓傳輸?shù)綔y量儀器上。傳統(tǒng)的電壓互感器大多數(shù)是電磁式電壓互感器，這種互感器的往往存在著絕緣難度大，動態(tài)范圍小，并且容易產(chǎn)生鐵磁諧振的缺點，影響著互感器的變壓性能。近年來，數(shù)字化設(shè)備的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)逐步向更高層次的智能化水平邁進(jìn)。智能變電站作為智能電網(wǎng)建設(shè)的核心組件，它里面包含的中的器件的智能化水平應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提高，智能變電站電子式電壓互感器采用的是數(shù)字化輸出代替了電磁式的模擬量輸出，為數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，以及終端的智能數(shù)據(jù)分析提供了基礎(chǔ)。為了使電力互感器健康有效運(yùn)行，需要對運(yùn)行中的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并對異常狀況進(jìn)行分析，采取措施及時處理，針對以上問題，本文系統(tǒng)分析了電子互感器的異常分析與處理方式。

關(guān)鍵詞：智能變電站；電子電壓互感器；異常分析

1 引言

近年來，信息領(lǐng)域不斷出現(xiàn)新的研究成果，5G傳輸技術(shù)的突破與商用，人工智能技術(shù)的發(fā)展與商業(yè)落地，工業(yè)領(lǐng)域逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展。電力網(wǎng)絡(luò)作為傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，長久以來存在的智能化維護(hù)水平不高的問題。電力電壓式互感器是智能變電站中的關(guān)鍵部件，由于其良好的絕緣性能、優(yōu)秀的動態(tài)響應(yīng)性能而逐漸取代傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器。它的輸出為數(shù)字信號，搭配高速通信傳輸網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)實時性較高，精確度較高的性能參數(shù)的監(jiān)控。電子式電壓互感器在運(yùn)行中會出現(xiàn)不同類型的異常狀態(tài)，因此需要對提取出電子式互感器的不同故障類型并且建立相應(yīng)的分析方法。

2 電子式電壓互感器原理及分類

電子式電壓互感器主要由一個或者多個電壓或者電流傳感器組成，是一種配電裝置，電壓互感器根據(jù)不同性能分為幾下幾類：

1）按照電壓互感器中內(nèi)部傳感原理可分為電氣分壓傳感器和光學(xué)傳感器，其中電氣分壓傳感器包括混合分壓型、電阻串聯(lián)分壓型和電氣分壓型三類，光學(xué)傳感器主要是場效應(yīng)晶體傳感器。

2）按照電壓互感器的安裝位置主要分為戶內(nèi)式和戶外式，一般情況下，電壓為35KV以下的多為戶內(nèi)式，相反，電壓為35KV以下的多為戶外式。

3）按照電壓互感器的相數(shù)，一般分為單相和三相式，其中電壓為35kV以上不能制成三相式。

4）按照電壓互感器的絕緣方式，電壓互感器分為充氣式、油浸式、澆注式和干式，其中充氣式電壓互感器主要用于SF6全封閉電器中；油浸式主要用于電壓為10KV以上的配電裝置，此時配置地點為戶外式，并且互感器的絕緣性很好；澆注式主要用于電壓為3KV-35KV，配置地點為戶內(nèi)式，優(yōu)點在于維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)相對來說比較緊湊；干式主要用于電壓為6KV以下的配電裝置，次配置地點為戶內(nèi)式，相對于其他來說，結(jié)構(gòu)簡單，絕緣強(qiáng)度很低。

3 互感器運(yùn)行異常排查

為了排查變壓器運(yùn)行異常情況，需要了解導(dǎo)致故障的原因，包括全面分析繞組機(jī)器變形的軸向和徑向力，一般來說，核心變壓器的受力方向和失效機(jī)理不同于殼式電壓器，絕緣系統(tǒng)的剛度將會影響導(dǎo)體的強(qiáng)度和線圈的彈性。故障類型描述與分析，變電站在運(yùn)行初期整體運(yùn)行狀態(tài)良好，運(yùn)行一段時間后發(fā)現(xiàn)220KV的B相線的電壓輸出呈現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象時，首先，需要做的是對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行合理排查。首先，對電抗器的電阻值進(jìn)行檢測，并與出廠時所標(biāo)注的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對比，查看是否出現(xiàn)異常。如果異常則需要對其更換處理。否則繼續(xù)下一步排查工作。第一步未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象需要對設(shè)備進(jìn)行放電異常排查，對設(shè)備的各個部分進(jìn)行詳細(xì)的放電排查實驗并將參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。若存在放電現(xiàn)象則需要對排查放電部位是否出現(xiàn)裸露，或者積塵現(xiàn)象。若沒有發(fā)現(xiàn)異常，則進(jìn)行下一步排查，檢查電磁線圈的電磁性能是否良好，密封性能是應(yīng)該首先需要檢查的事項，多數(shù)研究表明，線圈的密封性能間接反映互感器的變壓能力。當(dāng)線圈出現(xiàn)裸露，或者積塵異物進(jìn)入時會引發(fā)短路現(xiàn)象。另外，瞬態(tài)電壓浪涌可能導(dǎo)致變壓器故障，對于這種故障，應(yīng)該使用避雷器放電檢測變壓器絕緣耐受性，故障形式多樣化，例如短路，局部放電等，后果也十分嚴(yán)重，將會導(dǎo)致所以磁場擾亂，力矢量也會變得異常。

4 電壓互感器改進(jìn)措施

電子式電壓互感器雖然有著絕緣性能良好，動態(tài)響應(yīng)能力突出等優(yōu)點，但是如果不采取合理的運(yùn)維方式也會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。根據(jù)以上介紹的電子互感器常見的故障類型以及排查方法有助于后續(xù)在電壓互感器的改進(jìn)上提供借鑒思路。針對互感器常見的異常現(xiàn)象所提出的改進(jìn)措施如下：

1）電子互感器的線圈多為樹脂密封，這種密封方式不利于互感器運(yùn)行過程中的散熱，長時間運(yùn)行發(fā)熱嚴(yán)重，可能導(dǎo)致互感器的變形甚至斷裂；

2）現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)維人員應(yīng)定期全面檢查設(shè)備的線圈狀態(tài)，避免出現(xiàn)短路問題；

3）電壓互感器的信號傳輸方面盡量將壓接光纖替換為多模尾纖避免信號傳輸間諧異常。

5 總結(jié)

電子式電壓互感器作為智能變電站系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其異常診斷與分析至關(guān)重要，通過分析電子式電壓互感器的類型以及常見的異常狀況制定了相應(yīng)的排查方法，并結(jié)合異常問題提出了電壓互感器相應(yīng)的改進(jìn)措施。電子互感器故障類型比較多，針對不同的故障類型采取相對應(yīng)的排查方法，及時處理電壓互感器出現(xiàn)的異常情況，本文主從電壓互感器的分類，電壓互感器的故障類型以及針對異?，F(xiàn)象提出相對應(yīng)的改進(jìn)措施三個方面詳細(xì)闡述。

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