電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的研究與發(fā)展

馮志偉

（河北 唐山 063500）

一、預(yù)防性試驗(yàn)與在線監(jiān)測

現(xiàn)行的定期維修制度并不適用于所有設(shè)備。對于有些初始運(yùn)行狀態(tài)很好的設(shè)備，經(jīng)過帶有一定盲目性的檢修后，反而破壞了原有的良好狀態(tài)，造成大量人力、物力的浪費(fèi)。傳統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)由于試驗(yàn)電壓低，而且是在離線停電狀態(tài)下進(jìn)行的，無法真實(shí)反映運(yùn)行電壓下的絕緣性能和整個設(shè)備工況，所以最終檢測結(jié)果的可信度大大降低，這就是雖然整體預(yù)防性試驗(yàn)合格，但仍時(shí)有故障發(fā)生的原因。

二、供電設(shè)備在線監(jiān)測

電力系統(tǒng)中的供電設(shè)備種類繁多，數(shù)量龐大，目前實(shí)施在線監(jiān)測的主要有變壓器、斷路器、避雷器和互感器等。所有這些在線監(jiān)測裝置，都是為了能更好地幫助我們分析和判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，減少工作中的盲目性和隨意性。

（一）變壓器在線監(jiān)測

變壓器在長期運(yùn)行中，由于絕緣的劣化及潛伏性故障，使其在運(yùn)行電壓下產(chǎn)生光、電、聲、熱等一系列的化學(xué)反應(yīng)。變壓器在線監(jiān)測主要包括油中氣體在線監(jiān)測、局部放電在線監(jiān)測和絕緣在線監(jiān)測等。

1.油中氣體在線監(jiān)測

自從1952年Martin等人提出氣相色譜法以來，很快被廣泛應(yīng)用于石油、化工研究和生產(chǎn)部門。1961年P(guān)ugh和Wagner等人首先提出用氣相色譜法檢測變壓器絕緣油中的氣體，為以后應(yīng)用氣相色譜法檢測變壓器早期故障奠定了基礎(chǔ)。變壓器油氣色譜在線監(jiān)測是監(jiān)測分析變壓器油中溶解氣體的組分及濃度，物理過程是油中的固體有機(jī)絕緣材料(紙和紙板等)在運(yùn)行電壓作用下，因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸變質(zhì)，裂解出包括H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6在內(nèi)的多種氣體。

2.局部放電在線監(jiān)測

局部放電(PartialDischarge，PD)既是設(shè)備絕緣老化的先兆，也是造成絕緣老化的一個重要原因。大量統(tǒng)計(jì)資料表明，影響變壓器可靠性的關(guān)鍵因素是絕緣性能的劣化，其中一個重要特征是局部放電信號的變化，油中氣體分析法可以從一個方面反映局部放電，而專門對部放電進(jìn)行測量也是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的一個重要內(nèi)容，很多故障都可以從放電量和放電模式的變化中反映出來。

3.絕緣在線監(jiān)測

變壓器絕緣在線監(jiān)測是保證變壓器可靠運(yùn)行的手段之一，變壓器絕緣的老化、失效是一個緩慢發(fā)展的潛伏性故障。絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠不間斷地對變壓器的泄漏電流、介質(zhì)損耗、等值電容、運(yùn)行電壓、環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行在線監(jiān)測，最終對絕緣性能是否正常做出評價(jià)。變壓器絕緣在線監(jiān)測主要有外殼接地線電流，高、低壓套管接地引下線電流和鐵心接地線電流等的監(jiān)測。電容套管監(jiān)測是為了檢測套管的正常運(yùn)行電容電流、電容量的變化和介損的變化；外絕緣泄漏電流監(jiān)測是為了監(jiān)測變壓器套管外絕緣的積污程度，并通過縱向、橫向的比較進(jìn)行判斷；鐵心接地在線監(jiān)測裝置能及時(shí)監(jiān)視主變壓器鐵心接地的情況。介紹了大型變壓器絕緣在線監(jiān)測報(bào)警裝置，能監(jiān)測5000pC以上的故障放電及鐵心多點(diǎn)接地故障，自動顯示、記錄局部放電幅值及工頻電流參量、報(bào)警次數(shù)。闡述了變壓器壽命管理的重要性，指出變壓器壽命終結(jié)的根源是絕緣的老化，并對老化的原因進(jìn)行了分析。

（二）其他設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測

電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測是對電容器的電容電流、介質(zhì)損耗、泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測。利用現(xiàn)場帶電檢測儀定期對運(yùn)行設(shè)備的泄漏電流Ig、介質(zhì)損耗tgW等絕緣參數(shù)進(jìn)行檢測可以達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的目的。高壓電纜大多以交聯(lián)聚乙烯作為絕緣材料，優(yōu)點(diǎn)是電氣性能好，高溫下熱變形小；缺點(diǎn)是劣化后形成水樹，極易擊穿和破壞絕緣。電纜的帶電測試主要是帶電劣化診斷，有直流成分法、直流重疊法、帶電tgW法和復(fù)合判斷法等多種方法。絕緣子在運(yùn)行過程中因長期經(jīng)受機(jī)電負(fù)荷、日曬雨淋、冷熱變化等作用，可能出現(xiàn)絕緣電阻降低、開裂甚至擊穿，對供電可靠性帶來潛在威脅，線路絕緣子在線監(jiān)測因其安裝位置的特殊及分布區(qū)域的廣泛性一直是絕緣在線監(jiān)測的一個難點(diǎn)。至今，以超聲波檢測法、激光多普勒振動法及紅外熱像法為代表的非電量測量法和以電壓分布檢測法、絕緣電阻法及脈沖電流法為代表的電量測量法已被嘗試用于解決絕緣子在線監(jiān)測問

三、在線監(jiān)測發(fā)展前景

信號處理技術(shù)、人工智能和專家系統(tǒng)的應(yīng)用依然是研究的熱點(diǎn)，今后在線監(jiān)測發(fā)展的方向主要在以下幾個方面：

（一）電力系統(tǒng)監(jiān)測與前沿性技術(shù)成果的緊密結(jié)合。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能和電力電子技術(shù)的發(fā)展，為在線監(jiān)測提供了巨大的技術(shù)支持，今后高速度的運(yùn)算處理器結(jié)合人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯和專家系統(tǒng)將應(yīng)用于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。這就需要研究人員在開發(fā)過程中，聯(lián)系供電企業(yè)的實(shí)際情況，追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，使用先進(jìn)技術(shù)來促進(jìn)供電技術(shù)的不斷提高。

（二）由以單臺設(shè)備為目標(biāo)的在線監(jiān)測向整體監(jiān)測延伸。電網(wǎng)是一個由眾多設(shè)備組成的有機(jī)整體，設(shè)備通常具有一定獨(dú)立性，但電網(wǎng)的發(fā)展趨向于很強(qiáng)的相互依賴性。維修管理將不再局限于某一設(shè)備個體，因?yàn)橐慌_設(shè)備的停運(yùn)檢修影響到整個輸電和變電系統(tǒng)的運(yùn)行，特別是大電網(wǎng)的停運(yùn)檢修還影響到整個區(qū)域的運(yùn)行方式和電力供求關(guān)系的調(diào)整。

（三）設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤。隨著分布式計(jì)算技術(shù)、大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和寬帶數(shù)字通信技術(shù)的長足發(fā)展，基于因特網(wǎng)的設(shè)備故障監(jiān)測將成為現(xiàn)實(shí)，將設(shè)備診斷技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的早期診斷和及時(shí)維修。