電氣高壓開關設備在線監測技術與優越性分析

安全喜

(河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467099）

電氣高壓開關設備在線監測技術與優越性分析

安全喜

(河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467099）

對電氣高壓開關來說，定期維修是維護設備正常運行的基礎，而維修是以監測為基礎的，無論設備是否出現了故障，都要借助相關的技術對其運行情況進行監測和故障診斷，這種按狀態維修的方法正在得到國內外業界的廣泛認可和使用。文章以此為基礎，首先對我國電氣高壓開關設備的技術現狀進行了分析，然后討論了相關的在線監測技術，最后從多個層面對電氣高壓開關設備在線監測技術的優越性進行了系統的分析。

電氣高壓開關設備；在線監測技術；優越性

當前，隨著經濟社會的不斷進步，以及社會對相關事業發展的要求越來越高，我國電網的復雜化也正在向縱深方向發展，其與社會的關聯度越來越高，同時，人們對供電質量與可靠性的要求也在持續提升,尤其對電氣高壓開關設備的正常、高效運行提出了更“苛刻”的要求[1]。在這種情況下，一些科研機構以及相關的科學技術部門以此為契機，借助多種技術手段和相關材料的應用，將高壓開關設備的技術水平提升到了前所未有的高度，供用電的可靠性得到了增強，開關設備的性能也在穩步提高。尤為重要的是，在微電子技術、計算機技術以及光纖技術、傳感器技術和通信技術的輔助下，對電氣高壓開關柜的實時監測技術有了飛躍式的提升，高壓電氣設備的運行狀態處在了更好的狀態之中[2]。本文旨在轉變傳統的維護和監測方式，使之沿著“按狀態維護”的方向運行，在統一設計和統一制造的過程中，最大限度地提高電氣產品的質量和運行效率。

1 我國電氣高壓開關設備的技術現狀

自上個世紀中葉以來，我國一直使用傳統的空氣斷路器，這和同期的國際水平相比處于極低的水平。經過了長時間的努力之后，在1968年，我國研制生產出了第一只商品化真空開關管，可是由于技術的原因以及歷史和現實因素的影響，當時的技術水平還十分有限，該產品和國外產品相比在性能和質量方面有明顯的差距。十年之后，我國開始引進SF6斷路器，時至今日，我國電力系統的高壓開關設備幾乎都以SF6斷路器與真空斷路器為基礎開展工作，這在很大程度上解決了供電系統的安全運行問題[3]。目前，我國電力系統借助電壓等級對斷路器的使用情況進行了明確的劃分，超過40kV的高壓開關使用SF6斷路器，低于40kV的使用真空斷路器。前者又分為兩種結構，一個是瓷柱式，一個是罐式[4]。當然，實踐表明，在低于40kV的電網中，真空開關得到了更為廣泛的應用，110kV雙斷口真空斷路器也在科研人員的努力下研制成功，并投入使用。

2 電氣高壓開關設備的在線監測技術

2.1 機械狀態監測技術

機械狀態監測技術是電氣高壓開關設備的主要在線監測技術，在新建變電站中裝位移傳感器與小電流傳感器能夠對斷路器的機械特性能進行全面、系統的監測。對于那些已經投入運行的變電站來說，在斷路器機構箱內安裝位移傳感器就顯得十分不適合，其原因在于，位移傳感器安裝在斷路器主軸之上目的在于對斷路器的位置信息進行測量。可是，在進行現場改造的過程中，就要改動斷路器操作機構，其中的部分機構應該更換斷路器主軸，或者將整個滅弧室提起，這會增加斷路器的安全風險[5]。因此，在安裝小電流傳感器時，要借助監測斷路器分閘和合閘線圈電流波形以及儲能電機的電流，對儲能狀態、儲能時間、頻率等信息進行計算和分析，以便能夠獲取操動機構的工作狀態、斷路器的工作狀態，這樣一來，就能夠最大限度地發現故障發生的信息，提前預防，提前維修，保證設備的順利運行。

2.2 局放監測技術

對于一些新建的變電站一般建議使用內置傳感器方式，把傳感器提前預埋在本體之中。對于那些已經投入運行的變電站來說，一般要進行改造，而改造的方式一般為內置局放傳感器與外置局放傳感器兩種。對前者來說，其測量精度相對較高，具有較強的抗干擾能力，可是在實際操作中，需要打開本體才能進行安裝，此外，對停電時間的要求較高；而后者的安裝相對簡便，不需要打開本體，對停電時間的要求也較低，可是在測量精度方面不如前者。對于監測模式來說，分為在線監測與離線監測兩種模式。前者能夠對GIS內部絕緣缺陷完成實時監測，其作用在于能夠做到提前預防，精確定位和定點檢修，能夠極大提高設備的運行效率和運行效果，但是其相對成本較高；后者一般只能對GIS內部絕緣缺陷進行定時監測，實效性較之于前者較差，可是相對成本較低，一般情況下，只需一套局放監測就能完成監測任務[6]。

2.3 避雷器狀態監測技術

該技術借助遠傳避雷器監測器工作，能夠監測流經避雷器的泄露電流與系統電壓以及動作次數等，并以此為基礎對阻性電流和有功損耗進行分析，可以高效地反映避雷器的絕緣狀態，同時，還可以把測量結果進一步上傳到后臺系統之中，便于后續工作的開展。這一技術在新建變電站與已投運變電站中都能夠加以實施，并且操作簡便，對條件的要求較低。尤其對已經投入運行的變電站來說，更換過程和安裝過程都極為簡便。

3 電氣高壓開關設備在線監測技術的優越性分析

3.1 智能化優勢

在這一技術體系中，現場總線、模塊化設計以及接插式安裝等方式得到了持續的推廣與使用，使得高壓開關設備現場快速安裝更為簡便。此外，操做起來也更加方便和可靠，性能也得到了極大的改善。更為重要的是，免維護設備和自動監測系統的應用極大地緩解了設備運行人員的工作壓力。而配網自動化系統和新型控制的應用，可以有效地把開關設備的運行狀態第一時間、準確地傳送到管理人員的后臺控制系統之中，能夠明顯降低工作人員的日常工作量。

3.2 綠色環保優勢

為了持續提升電氣設備在戶外環境中的適應性，需要將更多的有機絕緣材料應用至電氣產品的制造過程中。其中，比較典型的材料包括聚氨醋、環氧樹脂、陶瓷和硅橡膠等。此外，一些大型的高壓開關設備生產廠商不斷加大對金屬防腐技術的科學研究與實驗生產[7]。在相關統計中，在全球范圍內，有一半左右的六氟化硫氣體被應用到了電力行業之中，尤其在高壓開關設備中，應用更為廣泛。這些材料由于具有明顯的環保性能，使之在這一領域具有了明顯的優勢。

3.3 少維護優勢

近年來，電氣高壓開關設備的在線監測技術得到了持續的發展和進步，這樣一來，電容式分壓器和電流傳感器等在高壓開關設備中的應用變得越來越廣泛，使得高壓電氣設備體積不斷縮小，也為設備的少維修和免維修提供了便利條件。長期以來，高壓開關設備的維護一直困擾著電力工作者，影響了電網的正常供電。但是，這一技術的出現，使真空斷路器中的彈簧操動機構可以達到萬次以上，其使用壽命也不斷延伸。

4 結束語

近年來，我國的經濟水平不斷提升，社會各項事業穩步前進。在這種情況下，供電可靠性和有效性對社會的發展至關重要。電氣高壓開關設備作為電力系統中的重要設備之一，在科研人員的努力下，其運行的安全性與可靠性已經得到了明顯的提升，也使得電網的運行更加穩定。當然，為了更好地適應電網的發展趨勢，還需要以此為基礎，不斷進行技術改進和技術改造，尤其在在線監測技術方面要做出更多有價值的工作。文章以此為視角，對電氣高壓開關設備在線監測技術與優越性進行了分析，得出了一些結論，當然，這些結論還是初步的，需要不斷修正和完善。

[1]陳振生.智能高壓開關設備的在線監測技術[J].電力設備，2008（3）：5-8.

[2]GB/T11022，1999高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求[S].

[3]洪福賢.電氣高壓開關設備技術改進的優越性分析[J].機電信息，2012（18）：75-76.

[4]黃雪婷.關于高壓開關設備的溫升及制造技術的研究分析[J].北京電力高等專科學校學報，2011（12）：34-35.

[5]陳志勇，李偉.智能高壓開關設備在線監測方案淺析[J].科技論壇，2011（4）：67.

[6]周華，孟晨，張戰軍等.智能電網及高壓開關設備技術發展[J].電氣技術，2010（8）：9-11.

[7]郭兆成.斷路器短路開斷電流與開斷次數的關系及應用[J].高壓開關，2007（7）：30-31.

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1003-5168(2014)03-0077-02