電氣高壓開關設備在線監測技術與優越性分析

何文祥

摘要：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。

關鍵字：電氣高壓開關設備;在線監測技術;優越性

引言

斷路器作為電力系統中的重要設備，在電網中起到控制和保護作用。因此，開關設備的運行狀態非常重要。如果開關設備本身就出現故障，則無法起到應有的控制保護作用，對電網來說就會存在重大的隱患。隨著科學技術的發展，電力設備的診斷技術經歷了從定期檢修向狀態檢修的變化。所謂狀態檢修是指根據每臺設備的實際運行狀態，而不是按條文規定的動作次數、年限等孤立現象安排檢修。國家電網公司對此也發布了《輸變電設備狀態檢修試驗規程》。而設備的在線監測技術則是利用各種傳感器和測量手段對反映設備運行狀態的物理量進行檢測，為了判明設備是否處于正常狀態，找出設備故障類型、部位及嚴重程度，從而提出對設備的維修處理意見。

1高壓開關在線監測的意義

高壓開關的在線監測對開關設備的重要參數能進行實時持續的監測，不僅可以提供設備現有的運行狀態，而且還能分析各種重要參數的變化趨勢，判斷是否有故障的預兆，這樣電力設備可以由定期維修轉變為狀態維修，延長設備的維修周期，減少維修費用，提高設備的利用率和供電質量，因而具有重要的經濟意義。

2電氣高壓開關設備的在線監測技術

2.1局放監測功能

局部放電監測系統，可以有效的發現GIS內部絕緣缺陷，做到提前預防，定點檢修，可以大大提高設備的運行效率。根據不同的工程方案推薦兩種模式：a.內置局放傳感器;b.外置局放傳感器。對于新建變電站我們建議采用內置傳感器方式，將傳感器提前預埋在本體內。對于已投運變電站進行改造時推薦兩種方式：內置局放傳感器和外置局放傳感器。內置式局放傳感器測量精度高、抗干擾能力強，但需要打開本體進行安裝，相對停電時間較長。外置局放傳感器安裝方便，無需打開本體，相對停電時間較短，但測量精度不如內置式局放傳感器。對于監測模式推薦兩種：在線監測和離線監測。在線監測可以實時監測GIS內部絕緣缺陷，做到提前預防，定點檢修，可以大大提高設備的運行效率。但由于要裝局放在線監測IED，所以相對成本較高。離線監測只能定時監測GIS內部絕緣缺陷，實時性不是很好;但相對成本較低，而且后期改造為在線監測也非常方便，只需上一套局放監測IED即可。所以我們建議對于新建電站大面積預埋內置局放傳感器。

2.2機械狀態監測

設備狀態檢修判據的研究包括兩方面的內容，一是檢測到的故障征兆或老化與劣化的狀態評判，設備出現異常及即將出現的設備異常和事故的判斷。二是設備工作壽命終了的判定，即設備工作壽命結束，必須更換觸頭缺陷的開關。由于開關動作分散性很大，應以實際工作壽命的累計為判據，全面評估狀態健康水平。由于開關開斷電流的大小與電磨損量是線性關系，在壽命累計時應進行處理。在設備現場常出現的壓縮空氣開關漏氣、閥門損壞，設備壓縮機損壞等缺陷，包括SF6漏氣等缺陷，目前均可以在設備不停電的情況下進行直接檢修。設備的定期清掃和保證表面瓷瓶的絕緣狀態，我們也可以利用帶電水沖洗、涂硅膠等絕緣涂料的方法進行。所以在大的方面，設備年度的檢修量很小，只要確保了上述的主要參數和指標的正常，設備的停電量也就相應的大大減少了。

2.3SF6狀態監測功能

采用具有RS485遠傳功能的SF6密度繼電器，實時采集設備內SF6氣體的溫度、壓力、密度狀態信息，實現在線監測和自動報警，在無人值守的情況下實時掌握設備狀態。本方案不但適用于新建變電站的氣體狀態監測，對于已運行的變電站[2]來說改造起來也非常方便，只需將原來的機械表更換為具有RS485遠傳功能的SF6密度繼電器即可，更換過程中無需對本體進行放氣，也不需要更換三通閥塊，簡單快捷。

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。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在線監測技術降低了日常人工維護的頻率

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。

4在線監測系統的集成

起初的在線監測設備大都各自為陣，各自進行數據采集、數據分析和結果輸出，在技術發展過程中，各方逐漸意識到系統集成的必要性。采用統一的后臺主機對所有分散的系統進行集成、統一管理，實現信息共享和資源優化配置，圖4所示為典型的在線監測系統集成結構。是典型的集中分布式體系結構，各個電氣設備的監測由分散的監測設備完成，各個設備負責數據采集、分析處理，并將處理后的數據上傳至監測系統主機，由主機進一步處理，統一生成圖形、報表，并將數據存入數據庫。連接各監測設備與集成主機的是現場總線，各個監測設備之間的信息交換也通過總線完成。圖1所示的在線監測系統，提出了系統集成的理念，將目前已經應用成熟的計算機監控系統的體系結構應用到了在線監測系統中，建立了統一的數據平臺，對在線監測系統的發展具有里程碑式的意義。

結語

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。

參考文獻

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

[2]變電設備在線監測系統技術導則（Q/GDW534-2010）.

[3]變電設備智能化改造技術規范（Q/GDW414-2010）.

[4]王歡.電力系統設備狀態監測與故障診斷技術分析[J].電力系統自動化，2003.