淺談變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)與狀態(tài)檢修

劉慧娟

（中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原，030001）

淺談變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)與狀態(tài)檢修

劉慧娟

（中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原，030001）

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)過程中，我國對(duì)電能的穩(wěn)定性提出了更多、更高的要求。在電力系統(tǒng)中，變壓器是非常重要機(jī)制設(shè)備，我國電力系統(tǒng)提出了越來越高的要求。電力系統(tǒng)要想保持可持續(xù)發(fā)展，必須采用智能化故障診斷方法和在線監(jiān)測技術(shù)。通過運(yùn)用變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)與狀態(tài)檢修，能夠使變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變得更為穩(wěn)定和安全，有助于變電設(shè)備應(yīng)用時(shí)間的延長，提高變電設(shè)備的工作效率。因此，本文對(duì)變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)與狀態(tài)檢修進(jìn)行研究，具有重要意義。

變電設(shè)備；在線監(jiān)測技術(shù)；狀態(tài)檢修

1 變電設(shè)備在線檢測技術(shù)的運(yùn)用

1.1 變壓器中出現(xiàn)的一般故障

在變電站中，變壓器是一種關(guān)鍵變電設(shè)備，電能的輸送均是由變壓器來負(fù)責(zé)的。一般情況下，變壓器在室外環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)行，但是隨著電力設(shè)備運(yùn)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，一些變壓器逐漸由室外轉(zhuǎn)至室內(nèi)進(jìn)行運(yùn)行。由于變電設(shè)備安全工藝不夠完善，生產(chǎn)質(zhì)量比較差，再加上變電器的檢測技術(shù)和維修技術(shù)不夠完善，最終導(dǎo)致變壓器在運(yùn)行過程中發(fā)生多種故障問題。在導(dǎo)電材料、絕緣材料、導(dǎo)磁材料共同組成下，形成了變壓器。在一般情況下，通過運(yùn)用絕緣油，使得變壓器具有絕緣性能，而其他部分選用合成材料或者絕緣材料。在運(yùn)行過程中，變壓器會(huì)出現(xiàn)磁場，進(jìn)而影響變壓器的正常運(yùn)行狀態(tài)。因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，包含較多的附件數(shù)量，一旦某一個(gè)環(huán)境中出現(xiàn)問題，便會(huì)嚴(yán)重影響變壓器的正常運(yùn)行性能。其中，在運(yùn)行過程中，變壓器常常出現(xiàn)的故障有3種，如表1所示。

表1 變壓器的一般故障

（1）鐵芯故障。鐵芯故障主要存在以下幾種情況，即：其一，鐵芯多點(diǎn)接地，和變壓器之間產(chǎn)生閉合回路。電流穩(wěn)定在主磁通的影響作用下，會(huì)隨之大幅度上升，變壓器中產(chǎn)生的氣體不能進(jìn)行有效釋放，最終出現(xiàn)瓦斯動(dòng)作情況；其二，因?yàn)殍F芯接地，導(dǎo)致變壓器發(fā)生運(yùn)行不良現(xiàn)象。鐵芯在靜電感應(yīng)影響作用下應(yīng)處于懸浮狀態(tài)，導(dǎo)致鐵芯釋放一定數(shù)量點(diǎn)至大地上。

（2）繞組故障。當(dāng)變壓器內(nèi)繞組中產(chǎn)生短路、或者位移現(xiàn)象時(shí)，變壓器便會(huì)發(fā)生繞組故障。根據(jù)變壓器繞組內(nèi)部結(jié)構(gòu)，變壓器繞組故障大致存在4種類型，即并間短路、股間短路、層間短路、匝間短路。因?yàn)樽儔浩骼@組結(jié)構(gòu)和變壓器制造工藝之間存在著非常密切的聯(lián)系，所以一旦變壓器制造工藝水平偏低時(shí)，就會(huì)非常容易產(chǎn)生繞組故障。對(duì)變電器來說，繞組故障是一種主要故障，在其影響作用下，變壓器運(yùn)行溫度及時(shí)上升，當(dāng)情況比較嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)伴有輕重瓦斯動(dòng)作現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）分接開關(guān)故障。分接開關(guān)故障大致劃分為兩大種類，即：無載分解開關(guān)故障、有載分解開關(guān)故障，其中，最為常見的一種故障，就是有載分解開關(guān)故障。當(dāng)發(fā)生有載分解開關(guān)故障時(shí)，常常會(huì)產(chǎn)生兩種事故，即燒斷故障、過渡電阻擊穿故障。當(dāng)變壓器密封圈老化嚴(yán)重，或者密封性較差時(shí)，變壓器便會(huì)產(chǎn)生分解開關(guān)故障。

1.2 變壓器的在線檢測技術(shù)

（1）基于鐵芯多點(diǎn)接地的在線檢測技術(shù)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，一旦變壓器特性發(fā)生一點(diǎn)接地現(xiàn)象時(shí)，便只能產(chǎn)生較小的電流數(shù)值，不過，當(dāng)變壓器鐵芯發(fā)生多點(diǎn)接地現(xiàn)象時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)換流現(xiàn)象，其中非正常接地特點(diǎn)決定著換流的大小。一旦預(yù)警值低于鐵芯接地產(chǎn)生的換流值，繼電器便會(huì)進(jìn)行警報(bào)。對(duì)于鐵芯多點(diǎn)接地，它所對(duì)應(yīng)的在線檢測技術(shù)，主要是通過3大模塊組成的，即接地電流模塊、無線收發(fā)模塊、通信接口模塊。

（2）基于變壓器油色譜的在線檢測技術(shù)。一般來說，大型變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和電壓等級(jí)、變壓器容量之間存在著非常密切的聯(lián)系，油紙絕緣結(jié)構(gòu)是大型變壓器絕緣結(jié)構(gòu)的主要類型。目前，國內(nèi)采用的電壓器容量多種多樣，絕緣油體積也是多種多樣的。絕緣油中大致含有4種氣體，即CO、CO2、O2、NH4。當(dāng)變壓器在運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)，絕緣油便會(huì)產(chǎn)生一些氣體，如醛類氣體、氫氣等。目前，通過對(duì)變壓器絕緣油中釋放出來的氣體進(jìn)行判斷和研究，可以診斷變壓器產(chǎn)生的故障。針對(duì)變壓器中存在的各種安全隱患，通過采用基于變壓器油色譜的在線檢測技術(shù)，可以制定出有效的預(yù)防措施。目前，在變壓器故障檢測中，基于變壓器油色譜的在線檢測技術(shù)已被進(jìn)行廣泛運(yùn)用，相關(guān)技術(shù)、理論知識(shí)也比較成熟。

（3）基于變壓器熱點(diǎn)溫度的在線檢測技術(shù)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)變壓器內(nèi)部溫度存在不均勻現(xiàn)象時(shí)，變壓器局部溫度就會(huì)產(chǎn)生過高現(xiàn)象。盡管變壓器絕緣油溫度仍在規(guī)定范圍中，不過在溫度鍋蓋作用下，變壓器發(fā)熱源便極易會(huì)發(fā)生破損現(xiàn)象。基于變壓器熱點(diǎn)溫度的在線檢測技術(shù)，大致包括兩種類型，即紅外成像技術(shù)、紫外成像技術(shù)。其中，紅外成像技術(shù)并不會(huì)對(duì)變壓器的運(yùn)行造成影響。

2 變電設(shè)備狀態(tài)的評(píng)價(jià)方法

2.1 狀態(tài)評(píng)價(jià)相關(guān)理論概述

了解檢測目標(biāo)的屬性、檢測對(duì)象，計(jì)算定量，即為評(píng)價(jià)。同時(shí)，通過評(píng)價(jià)，能夠衡量管理對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)，通過采用合理方式來進(jìn)行判斷，比較分析預(yù)期目標(biāo)和預(yù)期結(jié)果，已獲得最好的結(jié)果。因?yàn)殡娏π袠I(yè)具有特殊習(xí)性，變電設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)內(nèi)容為：將電力行業(yè)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的歷史故障數(shù)據(jù)作為依據(jù)，采用先進(jìn)技術(shù)和方法，建立有效的數(shù)學(xué)模型，比較分析狀變電設(shè)備的狀態(tài)信息。數(shù)據(jù)信息是變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的基本條件，特別是在將變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息作為保證的條件下，要想通過人工模式進(jìn)行變電設(shè)備狀態(tài)的評(píng)價(jià)，這是很難整合原始數(shù)據(jù)的。

2.2 變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的流程

變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的流程，主要為：第一，對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行確定；第二，統(tǒng)計(jì)分析變電設(shè)備狀態(tài)的影響參數(shù)，加深了解變電設(shè)備的運(yùn)行能力，以對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)制定出有效的評(píng)價(jià)措施，建立科學(xué)的數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型；第三，為確保獲得合理的評(píng)價(jià)結(jié)果，應(yīng)驗(yàn)證變電設(shè)備狀態(tài)的評(píng)價(jià)結(jié)果。和實(shí)際情況相比，如果變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果和其存在著較大的不同之處，應(yīng)修改數(shù)學(xué)模型。

3 變電設(shè)備在線檢測與狀態(tài)檢修的提高措施

變電設(shè)備在線檢測與狀態(tài)檢修的提高措施，如表2所示。

表2 變電設(shè)備在線檢測與狀態(tài)檢修的提高措施

3.1 建立健全變電設(shè)備狀態(tài)檢修保證體系

第一，將電力系統(tǒng)自身特點(diǎn)作為依據(jù)，電力企業(yè)不斷完善電力系統(tǒng)質(zhì)量保證制度，提高變電設(shè)備檢修的規(guī)范化，明確變電設(shè)備檢修工作人員的工作職責(zé)。在檢修變電設(shè)備過程中，應(yīng)遵循以人為本原則，對(duì)變電設(shè)備安全管理制度不斷進(jìn)行完善。第二，對(duì)變電設(shè)備檢修驗(yàn)收制度不斷進(jìn)行完善。電力企業(yè)只能制定出完善的變電設(shè)備檢修質(zhì)量驗(yàn)收制度，將變電設(shè)備中可能存在的安全隱患予以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這樣才能使變電設(shè)備狀態(tài)檢修質(zhì)量得到有效提高。

3.2 引用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

因?yàn)樵跈z修變電設(shè)備過程中，常常會(huì)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，且變電設(shè)備故障產(chǎn)生原因多種多樣，如果采用人工檢修方法，要想在較短時(shí)間中，將變電設(shè)備故障產(chǎn)生的真正原因找出來，其難度是非常高的。所以，在檢修變電設(shè)備過程中，應(yīng)引用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。在變電設(shè)備檢修中，通過引用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，有助于變電設(shè)備檢修工作的開展和進(jìn)行，有助于提高變電設(shè)備檢修管理水平，制定出更為有效、合理的變電設(shè)備檢修方法，有助于變電設(shè)備檢修決策質(zhì)量的提高，有助于變電設(shè)備檢修數(shù)據(jù)信息的采集和分析。

4 結(jié)語

關(guān)于變電設(shè)備在線檢測技術(shù)和狀態(tài)檢測，我國對(duì)其的研究實(shí)踐并不上，相關(guān)理論知識(shí)和技術(shù)尚未形成和成熟。當(dāng)前我國的變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)與狀態(tài)檢修，能夠使變電設(shè)備檢修需求得以滿足，有助于變電站自動(dòng)化方向的發(fā)展，有助于變電設(shè)備運(yùn)行成本的減小，使變電站的運(yùn)行變得更為穩(wěn)定。

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Discussion on on line monitoring technology and condition based maintenance of substation equipment

Liu Huijuan
(China Energy Construction Group Shanxi Electric Power Survey & Design Institute Co., Ltd. , Taiyuan Shanxi, 030001)

In the process of power system automation construction, China put forward more and higher requirements for the stability of power. In the power system, the transformer is very important mechanism equipment, China’s power system put forward higher and higher requirements. In order to maintain the sustainable development of power system, intelligent fault diagnosis method and on-line monitoring technology must be adopted. By using the on-line monitoring technology of substation equipment and maintenance, can make the substation equipment operation state is more stable and safe, can help extend application time of electric equipment, improve the efficiency of electrical equipment. Therefore, this paper studies the on-line monitoring technology and condition based maintenance of substation equipment,which is of great significance.

substation equipment; on-line monitoring technology; condition based maintenance

劉慧娟（1982年），女，籍貫山西大同，工程師，從事變電站設(shè)計(jì)。