探討變電站電氣設備在線監測的方法

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摘要：論述了變電站電氣設備絕緣在線監測系統的原理，介紹了油中溶解氣體、介損、M OA陰性電流的監測方法，并對基于在線監測的絕緣維護技術進行了探討。

關鍵詞：變電站；在線監測；絕緣；維護

1概述

從技術上看，一般的預防性試驗電壓遠遠低于運行電壓，預防性試驗所測結果不如在運行電壓下在線監測的結果符合實際，往往不能發現絕緣缺陷；絕緣故障總是有一定的潛伏和發展時間，而預防性試驗是定期進行的，不能及時準確地發現故障，造成漏報或誤報。從經濟角度看，定期的電網停電試驗會對國民經濟造成一定損失，定期大修和更換部件也需投資，故預防性試驗不是最經濟的方式。

為降低停電和維修費用，人們開始關注在帶電測量技術的基礎上發展起來的新的監測技術—在線監測，并探索以在線監測為基礎的狀態維修。狀態維修的基礎是在線監測技術。在線監測的重要特征是監測系統采用高靈敏度的傳感器對反映電氣設備絕緣在運行中劣化的信息（特征量）進行采集，信息的處理和診斷依賴于具有豐富軟件支持的計算機網絡。由于它能夠準確地監測運行中設備的絕緣狀態，為電力系統的安全運行提供了可靠的保證。

2絕緣在線監測系統的原理

電力設備在線監測技術是一.種利用運行狀態來對高壓設備絕緣狀況進行試驗的方法，通常一種電力設備的在線監測儀器或系統，由傳感器系統、信號采集系統、分析診斷系統組成。目前常用的傳感器有電磁傳感器、力學量傳感器、聲參數傳感器、熱參數傳感器、化學量傳感器等；信號采集系統是將傳感器得到的模擬量轉換成數字量進行傳輸，應用數字濾波技術對采集到的信號進行濾波處理，抑制和消除外界干擾和背景噪聲，提取真實信號，并進行信號的還原，光電傳輸和光纖傳輸的引人有效地解決了高壓隔離的問題；分析診斷系統對所采集的信號進行分析、處理和診斷，得到所測電力設備絕緣的當前狀況，并根據需要進行絕緣診斷和壽命評估。圖1為在線監測的基本流程框圖。

油中溶解氣體監測部分通過控制處理部分可以獨立構成單元，實現油中溶解氣體的監測，并且通過通訊部分轉接到工業控制計算機，實現了對多臺變壓器油中溶解氣體的在線監測。變壓器套管絕緣、電容性設備介損、MOA阻性電流的監測，通過各自相應的電流傳感器獲取信號，經信號控制處理部分，再將數據聯系到工業控制計算機，這樣也方便實現了對多個電容性設備和MOA阻性電流的監測。最后監測數據經遠程通訊，傳送到供電局內MIS系統上，實施對設備絕緣的及時監督。

2.1變壓器油中溶解氣體在線監測單元

目前運行中的大型電力變壓器，絕大多數是用變壓器油來浸漬的，浸漬后絕緣及散熱性能都有明顯提高。油與絕緣紙（紙板、紙筒等）一樣都是有機絕緣材料，在熱、電、氧、水等多種因素作用下，容易逐漸裂解變質。色譜分析方法可用來對這些裂解出來的低分子氣體進行分類定量監測，可在一定程度上反映出此油浸紙結構中的故障或老化過程。

在現場，從油中脫出氣體的方法應用較多的是利用某些合成材料薄膜的透氣性，讓油中所溶解的氣體經此膜而透析到氣室里。整個監測裝置可分為油氣分離單元、氣體檢測單元和微機處理、控制及診斷單元。

2.2變電站電容型設備的在線監測

高壓電容型設備絕緣的介質損耗角正切值tg是反映其絕緣性能的一項重要指標，運行中的MOA陰性泄漏電流能反映閥片的受潮、劣化程度，因此二者是絕緣在線監測的主要參量。圖2為電容型設備介質損耗和MOA阻性電流在線監測單元原理圖。

3一數據采集單元與控制單元；4一光纖；5一計算機

圖2變壓器在線監測診斷系統原理圖

對電容型設備tg的測量，被測的電壓和電流信號分別從電壓互感器（YH）副邊和容性設備末屏上獲取，MOA阻性電流信號從MOA的接地引下線上獲取，采用高精度電壓、電流傳感器將YH和設備上的電壓、電流變換成低壓小電流信號，經電纜將信號送往前置處理板。

3絕緣維護技術探討

眾所周知，在預防性維修的非破壞性試驗中，一般所加的交流試驗電壓不超過10 kV，這比目前的35-r330 kV電網的運行電壓低得多。在運行電壓下設備的局部缺陷已發生了局部擊穿現象，而在預防性試驗中仍可順利過關，但這種局部缺陷在運行電壓下卻在不斷發展，以致在預防性試驗周期內可能導致重大事故。顯然，電壓等級高的設備，預防性試驗的作用已經大大減弱。目前普遍認為電氣設備應從定期的預防性維修逐步過渡到根據其狀態進行狀態維修。

在運行電壓下對電氣設備的工作狀態進行監測，不僅可以真實地反映設備絕緣的運行狀態，而且可以及時進行診斷，確定是否需要停電維修（即狀態維修），同時減少停電所帶來的損失。

在目前尚未制定出狀態維修制標準的條件下，在線監測所測得的特征量只能是以“縱比”（與同一設備連續監測的數據相比）為主，以“橫比”（與同類設備的在線監測值比較）為輔，預防性試驗中的檢測數據可供參考。如果“縱比”時特征量發生了突變或持續增大，可以基本診斷為設備有某種潛伏性故障，再與同類設備曾發生過故障的特征量或三相中的另兩相的特征量變化規律（要注意三相間電磁干擾導致三相監測數據的客觀差異）相比，可進一步判斷屬于何種潛伏性故障。

目前，主要依據“縱比”并結合“橫比”的方式判定設備的絕緣狀態。在尚未有國家標準可參照情況下，建議以在線監測為依據，適當延長預防性試驗周期，建立良好的在線監測數據管理機制，及時反映監測數據的變化，監督潛伏性故障的發展，防止事故的發生。

近年來，隨著傳感器技術、信號采集技術、數字分析技術與計算機技術的發展和應用，在線監測技術得到了飛速發展。在線監測將成為絕緣檢測中的一個重要組成部分，它將在很多方面彌補僅靠定期停電預防性試驗的不足，但目前還不能認為在線檢測將全面替代停電預防性試驗。一方面在線監測原理和技術尚不完善，絕緣劣化的特征量是什么、如何在現場條件下準確檢測、判定標準是什么等問題均沒有很好解決，必須開展進一步的研究；另一方面，在線監測測量的是工頻電壓下的電力設備絕緣參數，電力系統內時常發生的過電壓情況下的絕緣品質無法進行測量。

4結語

目前，渭南供電局所有330 kV變壓器均裝有油氣在線監測裝置，330 kV渭南變通過寬帶將在線監測信息傳回局油化班，其余高明變、橋陵變、羅敷變通過電話線將信息傳回。110 kV畢家變主變、YH，LH、避雷器等裝置裝有介質損耗角正切值tg及電容量在線監測測量裝置，通過電話線將測量信息傳回試驗班，目前正在進行改造，將其改為通過寬帶傳回局內。實踐證明，變電站電氣設備絕緣在線監測系統具有實用價值。基于在線監測的電氣設備絕緣維護技術對于提高設備可靠性、防止事故的發生具有重要意義。

參考文獻：

[1]王昌長，李福琪.電力設備的在線監測與故障診斷〔M].北京：清華大學出版社，1996.

[2]嚴璋.電氣絕緣在線檢測技術〔M].水利電力出版社，1995.