淺析在線監測技術在變電檢修中的應用

【摘 要】隨著狀態檢修概念的普及，變電設備的在線監測技術也得到電力企業大力推廣。本文對設備在線監測的特征量、預防性試驗的結果數據、設備的歷史運行狀況和檢修情況，以及設備現在的運行參數狀況等進行了分析。

【關鍵詞】變電設備；在線監測；狀態檢修

從事故檢修→定期檢修→狀態檢修，是技術發展的必然。定期檢修以預防性試驗為基礎，而狀態檢修則必須以在線監測為基礎。在線監測、故障診斷、實施維修，構成了電氣設備狀態檢修的內涵。必須加強常規測試工作，堅持長期積累設備狀態參數，建立相應的臺帳和設備狀態評價記錄。使用在線監測手段，提高在不停電的情況下掌握設備狀態的方法和能力，更加有效的掌握設備的狀態。同時，充分利用在線監測技術，積極應用新的故障診斷技術，不斷積累經驗，以指導狀態檢修工作，提高電力設備的健康水平和電網電能質量，保證電網的安全穩定運行。

1 變壓器在線監測

1.1 變壓器油色譜在線監測

變壓器油是主變壓器的主絕緣和散熱的主要介質，必須定期對大型變壓器油進行試驗，通過對變壓器油的試驗，從而發現變壓器內部是否存在缺陷或異常狀況。然而定期檢驗的周期一般都比較長，出現還未到試驗周期電力設備就出現事故了，所以提出對變電站的對變壓器沒油進行實時在線監測足非常有必要的。變壓器油色譜在線監測過程，是將變壓器本體油經循環管路循環并進入脫氣裝置，再由脫氣裝置進入分析儀，經數據處理打印出可燃氣體等的譜圖及含量值。根據變壓器油中的溶解氣體，反映出變壓器內部的故障類型。如果是放電性故障，乙炔含量將明顯增長；如果是過熱性故障，總烴含量將明顯增大。油中特征氣體含量的變化是變壓器發生故障的前兆。通過監測確定特征氣體，油中溶解氣體分析已被證明對于發現油浸變壓器內部潛伏性故障相當有效和可靠。安裝油中特征氣體傳感器連續監測，可檢測到早期的潛伏性故障征兆，從而有助于用戶盡可能采取正確的檢修措施。

1.2 局部放電監測與定位

由于變壓器油、紙絕緣中含有氣隙或內部場強不均勻及導體中含有尖角、毛刺等，使局部電場過于集中，造成介質擊穿，出現局部放電。局部放電水平及其增長速率的明顯增加，能夠指示變壓器內部正在發生的變化。由于局部放電能夠導致絕緣惡化乃至擊穿，故值得進行局部放電參數的在線監測。最常遇到的局部放電源反映了絕緣中由于某些缺陷狀態而產生的固體絕緣的空洞、金屬粒子和氣泡。設法將很弱的局放信號從強烈的外界電磁干擾中檢測出來，關鍵在于有效地抑制干擾。目前的趨勢是采用數字信號處理技術，用軟件的方法消除干擾。在變壓器局部放電監測中將電氣法與超聲法結合起來進行局部放電量的監測和局部放電部位的定位，稱為電聲聯合測量法。

由于超聲波在油及箱壁中傳播的速度分別為140m/s及5500m/s，遠低于電信號的傳播速度，因此利用變壓器套管末屏和鐵心接地端的傳感器TA采集信號，經濾波、放大、處理和A/D模數轉換送至計算機，同時觸發示波器或記錄儀，記錄超聲傳感器CS所接收的超聲波信號，然后根據記錄經超聲傳感器所接收的超盧信號與電信號的時差大小，推算變壓器局部放電的位置。

1.3 鐵芯多點接地在線監測

變壓器技術標準要求變電站的主變壓器鐵芯只允許一點接地，如果鐵芯出現多點接地，會使主變過熱引起主變事故。監測鐵芯多點接地故障足利用鐵芯引出線的接地電流，經取樣后進行測量的。大型變壓器鐵芯通過外殼小套管引出變壓器箱體接地。對于變壓器鐵芯，為消除鐵芯產生懸浮電位造成對地放電，變壓器鐵芯要保持一點接地。為防止鐵芯硅鋼片間的短路形成環流造成故障，不允許多點接地。正常情況下鐵芯接地電流只有毫安級，但當鐵芯發生兩點以上接地故障時，該接地點的電流可增大為數安到數十安以上，嚴重時總烴成分明顯增大，油中產生氣體量的增加甚至造成氣體繼電器的動作。為了能及時發現鐵芯多點接地故障，以便采取相應的措施，應對變壓器鐵芯接地電流進行監測，一旦發現鐵芯接地電流出現突變或較大時，應對變壓鐵芯進行檢查，如果發生鐵芯多點接地必須及時進行處理，如果一時未能處理時，可以采取串入電阻等臨時措施以減小鐵芯接地電流。

2 高壓斷路器在線監測

2.1 操作運行特性的監測

隨著計算機及電力技術的發展，現在可以記錄開關的每一次合、分操作時的運行速度和時間，根據斷路器的行程一時間特性可以提取各種機械動作參數，并分析其變化，可發現較多機械故障的隱患，并預測可能出現的故障――斷路器機械部分由于疲勞老化、磨損、變形、生銹、裝配不當等，影響正常機械性能的原因都可以從監測中反映出來。

2.2 操作線圈電流的監測

分、合閘操作線圈是控制斷路器動作的關鍵元件，應用霍爾元件電流傳感器可方便地監測多種信息的分、合閘電流波形分析每次操作監測到的波形變化，可以診斷出斷路器機械故障的趨勢。

2.3 斷路器觸頭磨損的監測

通過測量12t的累積量來實現。電流取自電流互感器的二次側，時間則由開關的輔助接點的動作時間決定。

2.4 主操作桿上機械負載特性的監測

監測主操作桿上機械負載特性，可以提供開關剛分、剛合的時刻、觸頭接觸壓力，還可以反映連桿松動、斷裂、卡死以及機械負載特性與機構輸出特性之間的配合情況。

3 高壓設備溫度在線監測

3.1 導電連接固定接觸和可動接觸

常有多種原因造成接觸不良，例如機械振動、觸動燒蝕而造成接觸處溫度升高，引起接觸處氧化，使接觸電阻進一步增加，溫度進一步上升，出現局部熔焊或產生火花甚至電弧放電，殃及周圍絕緣材料，最終造成電氣設備的損壞。因此，對開關設備導電連接處進行溫度監測，實現過熱報警，是避免重大事故發生或控制故障惡化的有力手段，從目前生產運行的情況看，溫度的在線監測有良好的應用前景。目前常用的是采用電工功能材料是高分子PTC（正的電阻溫度系數）熱敏材料，其電阻率隨溫度成非線性變化，能準確的反應設備的實際溫度，同時可以設定報警溫度，及時通知運行人員。

3.2 紅外熱像儀

在高壓電氣設備的溫度監測中，紅外熱像儀已被廣泛的應用，對高壓電氣設備異常發熱的診斷是十分有效的。對高壓斷路器而言，亦可通過檢測導電回路電阻是否正常，從而來判斷開關觸頭是否良好。如果觸頭接觸不良，其接觸電阻要增加，熱耗損功率必然增加。紅外熱像儀靈敏度很高，很方便地就能測出。

4 電能質量在線監測

在變電站實現對電網電能質量的在線監測有著非常重大的意義，近年來電力企業已投入大量的資金對該領域進行了深入的研究，目前已開發了很多關于電能質量在線監測系統，主要實現以下3個方面的目的：

（1）對各種電能質量指標進行實時更新測量與數據采集，保證對電力系統基本運行工況的觀察、記錄及動態分析；

（2）針對各質量指標的具體特征對電能質量問題進行分層檢測，完成對多種擾動信息的識別、提取和分析，并具有事故診斷能力，為制定改善電能質量和治理電網污染的具體措施提供可信的依據；

（3）完整了解電網安全、穩定、優質運行的技術經濟條件，對電能質量各項指標進行綜合評價，優化整個系統的監測體系，實現數據共享與交流。

5 主設備絕緣在線監測與診斷

在電力設備事故中，絕緣事故的發生率僅次于機械原因造成的事故，大都是因設備進水受潮、絕緣下降，內部帶電體對外殼放電所致。隨著設備運行時間的增加和操作次數的增多，電力設備出現絕緣事故的幾率就更高，運行中除加強巡視外，應盡可能安裝絕緣在線監測裝置，以便及早發現絕緣老化、絕緣降低等放電隱患，及時采取措施，遏制故障的發生。絕緣在線監測技術，主要針對絕緣早期缺陷及發展過程的變化特征和極限故障參數的預報警及報警。根據絕緣參數變化的速度和趨勢，提供對設備健康狀態診斷的輔助手段，準確的劌斷設備的運行狀況，減少停電時間，降低事故的發生，保證電網的安全穩定運行。主設備絕緣在線監測系統主要為電力系統110kV及以上電壓等級變壓器、電流互感器、避雷器、電容型套管、耦合電容器和斷路器等重要高壓設備提供絕緣在線監測及診斷。在不改變變電站高壓設備原有接地方式的情況下，連續監測、記錄高壓設備絕緣參數及其它數據：對于電容絕緣型設備（變壓器套管、電流互感器、電容式電壓互感器和耦合電容器）準確地測量介損、電容量以及泄漏電流；對于避雷器測量全電流和阻性電流，實時給出明確的狀態信息。

6 結束語

在線監測就是通過變電企業的數據采集系統、信息管理系統、分散控制系統等，通過監測設備在線顯示各變電設備的使用情況和狀態參數，以提高電力設備的健康水平和電網電能質量，保證電網的安全穩定運行。

[責任編輯：劉帥]