試論6kV廠用系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

趙軍

（克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834003）

電力系統(tǒng)經(jīng)常因長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行，氣候、溫差、腐蝕等自然條件的影響，其電纜、電機(jī)及開關(guān)器件等的絕緣狀況難以保證系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。現(xiàn)有的保護(hù)系統(tǒng)均為當(dāng)故障發(fā)生時(shí)或發(fā)生后，為防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大而根據(jù)具體情況動(dòng)作跳開對(duì)應(yīng)的開關(guān)而進(jìn)行的故障隔離，不能在故障將要發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警性告知。

1 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)

TXJK型絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用國(guó)際公認(rèn)的“直流疊加法”，即將直流電壓信號(hào)疊加在運(yùn)行中的交流高壓系統(tǒng)或電氣設(shè)備上，而直流電壓與交流電壓形成兩個(gè)不同的回路，直流高壓通過系統(tǒng)對(duì)地絕緣產(chǎn)生的電流值換算出系統(tǒng)對(duì)地絕緣水平。此次改造項(xiàng)目的總體思路為：在6kVIII(1)、III(2)段母線分別安裝一臺(tái)TXJK-I型絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置，在熱電廠所有6kV系統(tǒng)PT回路中安裝電容。

高壓電力系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，在國(guó)內(nèi)石化行業(yè)電氣系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)方法和手段中，處于先進(jìn)水平行列，能夠有效的杜絕全廠失電事故的發(fā)生，可以顯著的提高6kV廠用系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和平穩(wěn)性。

第一，周期性。計(jì)劃?rùn)z修主要是根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)規(guī)定內(nèi)容進(jìn)行檢修，到了特定的周期需進(jìn)行檢測(cè)和修理，周期性十分明顯。這樣做的好處在于能夠?yàn)楣ぷ靼才盘峁┍憷蛔阒幨呛鲆暳嗽O(shè)備的實(shí)際情況，存在一定的強(qiáng)制性和容易產(chǎn)生不必要的檢修，導(dǎo)致人力、物力被浪費(fèi)，并且對(duì)于設(shè)備來說，對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)將會(huì)不可避免的對(duì)其產(chǎn)生新?lián)p傷等等。第二，短暫性。定期檢測(cè)的方式只能夠保障設(shè)備在特定的時(shí)間內(nèi)處于絕緣狀態(tài)，不能保持長(zhǎng)久，不能夠預(yù)測(cè)設(shè)備何時(shí)發(fā)生故障，難以準(zhǔn)確檢測(cè)出設(shè)備中存在的絕緣缺陷，尤其是設(shè)備內(nèi)部，由于檢查難度大，很容易產(chǎn)生較大的絕緣缺陷，檢測(cè)起來更加困難。在定期檢測(cè)中，通常情況下試驗(yàn)的電壓要小于正常運(yùn)行電壓，這將使缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確性更難保證。第三，可靠性較差。由于在定期檢測(cè)時(shí)是在設(shè)備絕緣的情況下進(jìn)行，需要在檢測(cè)的時(shí)間內(nèi)拉斷電閘，這將在很大程度上對(duì)電網(wǎng)供電運(yùn)行的可靠性產(chǎn)生影響，并且將為供電部分帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

在以往傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，本著“計(jì)劃?rùn)z修”的原則，根據(jù)高壓電氣設(shè)備相關(guān)試驗(yàn)規(guī)定中的內(nèi)容制定檢測(cè)時(shí)間，到達(dá)一定時(shí)間必須進(jìn)行停電檢測(cè)。而“狀態(tài)檢修”是根據(jù)當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備在絕緣情況下各項(xiàng)數(shù)值的變化情況，判斷其是否存在故障需要檢修，如若需要檢修則進(jìn)一步判斷檢修的內(nèi)容和類型，這樣在很大程度上提升了針對(duì)性與實(shí)時(shí)性，避免人力物力的浪費(fèi)，簡(jiǎn)單來說就是應(yīng)該修的時(shí)候進(jìn)行修，修的時(shí)候必須修好。

狀態(tài)檢修主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是實(shí)時(shí)性，利用高壓在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)υO(shè)備絕緣狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，打破時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)的制約，對(duì)設(shè)備的絕緣狀態(tài)進(jìn)行隨時(shí)的檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障問題，則立即進(jìn)行跟蹤處理，體現(xiàn)出較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。二是真實(shí)性，通過在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⒃O(shè)備在運(yùn)行中的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，結(jié)果更加全面具體，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。三是針對(duì)性。可以按照設(shè)備絕緣缺陷產(chǎn)生的時(shí)間和變化趨勢(shì)，對(duì)檢測(cè)的內(nèi)容、時(shí)間、類型等進(jìn)行確定，由此體現(xiàn)出較強(qiáng)的針對(duì)性。

狀態(tài)檢修能夠使設(shè)備供電可靠性得到顯著提升，通過在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，能夠減少設(shè)備停電的時(shí)間和頻率，使設(shè)備供電可靠性顯著提升，在很大程度上減少了供電企業(yè)的損失，也使得電力部門的工作效率和質(zhì)量得到顯著增強(qiáng)。在狀態(tài)檢修中，前提是需要掌握設(shè)備在帶電工作下的各項(xiàng)參數(shù)，然后通過在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)其絕緣狀態(tài)進(jìn)行分析，根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)的變化情況和趨勢(shì)，以此來判斷其是否存在故障。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高電壓設(shè)備在制造質(zhì)量和水平等方面也得到了顯著的提升，使?fàn)顟B(tài)檢修效率和質(zhì)量得到顯著的增強(qiáng)，狀態(tài)檢修優(yōu)勢(shì)也更加突顯。

高壓電力系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)控安裝后，電氣6kV系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)絕緣的在線顯示功能，有效的提高了設(shè)備的預(yù)知性維修水平，由定期預(yù)防性絕緣試驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)在線絕緣監(jiān)測(cè)，有效的提高了廠用系統(tǒng)供電的可靠性，杜絕全廠失電事故的發(fā)生。

用“在線絕緣監(jiān)測(cè)方式”代替了“大檢修期間逐條母線的預(yù)防性絕緣試驗(yàn)”。

例如可以通過日常的絕緣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄，觀察設(shè)備的絕緣變化情況。通過備份絕緣數(shù)據(jù)歷史檔案，為定期檢修準(zhǔn)確過渡到狀態(tài)檢修提供了有力的科學(xué)依據(jù)，既提高了選擇檢修時(shí)間的靈活性又給延長(zhǎng)檢修周期提供了可能性。

2 技術(shù)要求

2.1 技術(shù)參數(shù)要求

（1）額定電壓：6kV。（2）額定頻率：50Hz。（3）儀表的工作電源為50～60Hz、220V交流，儀表耗電功率＜5W。

（4）絕緣電阻：儀表的輸入端，工作電源對(duì)地絕緣應(yīng)＞50MΩ。

（5）工頻耐壓：儀表的輸入端，電源對(duì)地工頻電壓應(yīng)≥2000V。

（6）電源電壓的波動(dòng)：儀表的工作電源在交流220V±10%電壓范圍內(nèi)能正常工作。

（7）顯示范圍：TXJK-I型絕緣電阻顯示0～199.9MΩ；TXJK-II型絕緣電阻顯示0～1999MΩ；泄漏電流顯示：0～1999mA。

（8）高壓電阻及隔直電容器與隔直電容柜的電壓等級(jí)應(yīng)與所連接的系統(tǒng)配套。

2.2 儀表功能要求

（1）測(cè)量：儀表產(chǎn)生高頻脈沖直流電壓對(duì)系統(tǒng)中所有運(yùn)行中的設(shè)備與地之間的絕緣狀況連續(xù)進(jìn)行測(cè)量并顯示。

（2）每路儀表產(chǎn)生的高頻脈沖直流電壓輸出回路應(yīng)設(shè)不小于50mm的明顯的斷開點(diǎn)，以保證檢修時(shí)，負(fù)載及電纜與裝置完全隔離。

（3）顯示范圍：TXJK-Ⅰ絕緣電阻顯示范圍：0～199.9MΩ，當(dāng)超過最大量程時(shí)，數(shù)碼管呈閃爍狀態(tài)并有特定的顯示；TXJK-II絕緣電阻顯示范圍：0～1999MΩ，泄漏電流顯示范圍：0～1999mA，當(dāng)超過最大量程時(shí)，時(shí)數(shù)碼管應(yīng)呈閃爍狀態(tài)并有特定的顯示。

（4）報(bào)警：應(yīng)能設(shè)定報(bào)警值，范圍為0～99MΩ，當(dāng)被測(cè)絕緣電阻小于設(shè)定值時(shí)，報(bào)警并提供無源開關(guān)量觸點(diǎn)信號(hào)至外接端子。

（5）監(jiān)控儀的輸出可由4～20mA的模擬量（或脈沖量）信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換成RS-485通訊接口輸出，RS-485通訊接口輸出時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus規(guī)約。

2.3 高壓電阻安裝要求

（1）高壓電阻及其外套絕緣熱縮管的電壓等級(jí)應(yīng)與所連接系統(tǒng)的電壓等級(jí)適配，熱縮管長(zhǎng)度大于高壓電阻長(zhǎng)度30～50mm。高壓電阻與高壓導(dǎo)線連接后套上熱縮管。熱縮管長(zhǎng)度大于高壓電阻，使其與高壓導(dǎo)線一起熱縮。

（2）與電阻配套的紫銅角尺支架。

（3）中性線高壓導(dǎo)線的電壓等級(jí)應(yīng)滿足實(shí)際要求。

2.4 數(shù)據(jù)通訊

TXJK設(shè)備提供常規(guī)模擬量輸出（4～20mA或1～5V等）或脈沖量輸出，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)通訊RS-485接口，下限值報(bào)警。

3 技術(shù)實(shí)施效果和改進(jìn)措施

6kV電氣系統(tǒng)，目前系統(tǒng)母線段安裝了絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具備了母線系統(tǒng)絕緣在線顯示功能，改造過程中廠用系統(tǒng)的PT、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的PT全部安裝了通交阻直的電容。從整個(gè)使用過程中來看，能夠很好的滿足日常巡檢及絕緣監(jiān)測(cè)的需求。電力系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測(cè)以及無損監(jiān)測(cè)是目前電氣絕緣檢查未來的發(fā)展方向。電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣應(yīng)用，對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行起到了積極作用，減輕了設(shè)備檢修工作量，提高了電網(wǎng)可靠性。

但是，由于技術(shù)的復(fù)雜性和電氣設(shè)備的多樣性，尚有一些問題值得研究。

（1）傳感器的特性和質(zhì)量是在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。

（2）目前的高壓電氣設(shè)備均未考慮在線監(jiān)測(cè)問題，都是在線監(jiān)測(cè)設(shè)備廠家針對(duì)運(yùn)行站內(nèi)設(shè)備情況進(jìn)行設(shè)計(jì)并安裝。

（3）運(yùn)行設(shè)備有的能安裝和抽取信號(hào)，有的則不能。

（4）積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，完善專家系統(tǒng)，制定監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)的絕緣參數(shù)往往與停電測(cè)試結(jié)果有一個(gè)“偏差”，但這個(gè)“偏差”往往存在一定規(guī)律，只要積累數(shù)據(jù)，加以分析就不難發(fā)現(xiàn)，并可以此為依據(jù)對(duì)照預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定報(bào)警值，當(dāng)設(shè)備絕緣參數(shù)超越報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。完善專家系統(tǒng)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，強(qiáng)化分析功能，制定監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)仍是目前亟待解決的問題。（5）積極推行狀態(tài)檢修。在積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)施狀態(tài)檢修，提高電氣設(shè)備可靠性，減少檢修工作量，又反過來推動(dòng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

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