電力一次設備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修技術分析

國網河南省電力公司商丘供電公司 湯振國 侯大偉 國網河南省電力公司超高壓公司 陳亞洲

電力一次設備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修技術的應用，有助于提升電力一次設備檢測質量與效率，并能夠及時發(fā)現(xiàn)與消除故障問題，為供電系統(tǒng)的平穩(wěn)運轉奠定基礎。因此，要積極探索有效的在線監(jiān)測手段，并合理應用狀態(tài)檢修技術，確保供電系統(tǒng)處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。

1 電力一次設備在線監(jiān)測技術

1.1 一次設備在線監(jiān)測概況

在科學技術的不斷推動下，計算機技術得到了快速發(fā)展，并且得到了廣泛應用，借助計算機技術進行在線監(jiān)測，可以為電力一次設備的檢修維護提供有力支持。在線監(jiān)測借助接收傳感器獲取一次設備運行狀態(tài)方面的信息，并通過計算機進行信息整理與分析，對一次設備的運行狀態(tài)做出準確判斷，進而實現(xiàn)對一次設備的在線監(jiān)測。目前，在電力系統(tǒng)中涉及的一次設備無論是在種類還是在數(shù)量方面都有所提升，并且一次設備的結構更加復雜，科技含量也越來越高，這些都會給一次設備的監(jiān)測與檢修帶來更大的挑戰(zhàn)，而以往的定期監(jiān)測方式已經難以滿足一次設備運行需求，因此需要對一次設備進行實時在線監(jiān)測。通過對電力一次設備的改造，將其集成到在線監(jiān)測系統(tǒng)之中，進而對其進行在線監(jiān)測。在線監(jiān)測是電力管理的創(chuàng)新和優(yōu)化，不僅提升了一次設備監(jiān)測效率，而且也能節(jié)省大量的人力，更好地保障電力企業(yè)的經濟效益[1]。

1.2 一次設備在線監(jiān)測的特點

在線監(jiān)測是指借助設置在設備上的相關監(jiān)測儀表，實時獲取設備運行狀態(tài)下的相關信息，并將數(shù)據信息上傳至終端接收端。借助實時檢測可以連續(xù)不斷獲取設備運行狀況信息，掌握設備運行情況，及時發(fā)現(xiàn)設備運行異常。在線監(jiān)測具有智能化的特點，不僅可以實現(xiàn)自動監(jiān)測，而且在設備異常或者故障發(fā)生時，還可以準確定位故障位置，并發(fā)出警報，甚至可以自動切斷設備電源，將故障造成的危害與損失降到最低。借助在線監(jiān)測技術，可以提升電力一次設備故障檢修效率，將一次設備故障對電力系統(tǒng)的影響降到最低，同時也有助于延長電力一次設備的服役年限，幫助電力企業(yè)節(jié)約成本，增強經濟效益[2]。

1.3 電力一次設備在線監(jiān)測技術形式

在線監(jiān)測技術主要借助傳感器技術來實現(xiàn)，在傳感器技術的支持下，可以獲取一次設備運行狀態(tài)相關信息，并通過信息處理與分析準確判斷設備運行狀況。電力一次設備在線監(jiān)測主要包括變壓器故障監(jiān)測、油中氣體在線監(jiān)測、局部放電在線監(jiān)測以及繞組熱點在線監(jiān)測等。以油中氣體故障監(jiān)測為例，在電力變壓器應用過程中，變壓器油箱中的絕緣物體會因放電以及高溫而使其加速老化，進而發(fā)生裂解。而在這些絕緣物體裂解的過程中，則會同時產生一氧化碳、氫氣以及一氧化碳等氣體，具體產生的氣體類型以及產生的氣體量與變壓器故障類型密切相關，即不同的故障類型所產生的氣體也不相同。通過對變壓器油箱產生的氣體的監(jiān)測與分析，便可以準確掌握變壓器故障類型，并判斷出變壓器故障的危害大小等。

簡單來講，這種在線監(jiān)測技術便是借助氣體監(jiān)測的方式掌握故障模式特征。再以局部放電在線監(jiān)測為例，局部放電在線監(jiān)測方法種類多樣，包括脈沖電流法、超高頻法以及超聲法等。其中，脈沖電流法的應用最為廣泛。脈沖電流法的測量靈敏度較高，可以保證監(jiān)測的實時性，但是該方法在應用過程中容易受到外界噪聲干擾，影響在線監(jiān)測的效果。超高頻法是指對變壓器局部放電所產生的電磁波超高頻信號進行檢測，利用電容傳感器對超高頻成分進行檢測分析，掌握變壓器局部放電情況。該方法的抗干擾性能強，但是該方法的靈敏度不高。

2 電力一次設備狀態(tài)檢修技術

2.1 基于SF6氣體的狀態(tài)檢修技術

2.1.1 SF6氣體濕度檢測

在電力一次設備運行過程中，SF6氣體的濕度會對其運行安全產生重要影響，如果濕度過大，則會影響到氣體的穩(wěn)定性。不僅會影響到絕緣材料表面的耐壓能力，而且在SF6氣體分解過程中還會產生一定的酸性氣體，受酸性氣體的影響，會加速設備的腐蝕，而且還會對運行人員以及檢修人員的身體健康帶來一定的威脅。因此在電力以此設備狀態(tài)檢修過程中，要注重SF6氣體的濕度檢測。露點法、電解法以及阻容法等均是SF6氣體濕度檢測的主要方法。

2.1.2 SF6氣體成分分析

在一次設備運行過程中，如果發(fā)生故障，SF6氣體以及固體絕緣材料發(fā)生化學反應便會產生相應的氣體，通過對SF6氣體成分分析，可以準確判斷故障類型，同時也能對故障程度做出準確判斷。氣體檢測管法、電化學傳感器法以及氣相色譜法等均是應用比較廣泛的SF6氣體成分分析方法，以化學傳感器法為例，該方法的應用，需要借助電化學傳感器，讓SF6氣體穿透電化學傳感器的氣體過濾膜，其他在傳感器內會發(fā)生相應的化學反應，受此影響會形成相應的電信號，這種電信號與氣體的濃度成正比例關系，可通過信號處理來掌握被測氣體的濃度情況。

2.1.3 基于SF6氣體狀態(tài)檢修技術應用案例分析

針對某變電站GIS氣室SF6氣體進行分解產物、濕度帶電檢測，根據檢測結果分析，發(fā)現(xiàn)氣室濕度超標，分析原因，主要在于未在氣室中設置吸附劑。在檢測過程中，借助SF6氣體綜合測試儀，檢測濕度為800μL/L，而按照相關規(guī)定標準要求，GIS氣室運行中的濕度標準應為500μL/L，因此實際的濕度已經超過標準要求。為了避免檢測儀器性能不穩(wěn)定而導致檢測結果失準，在檢測過程中，檢測人員應用另一臺儀器進行再次檢測，檢測結果的濕度為776μL/L，與第一次檢測結果的濕度數(shù)據基本相同，因此說明檢測結果可靠。

結合檢測結果進行分析，首先在該氣室交接試驗報告中顯示SF6氣體的濕度數(shù)據是89μL/L，因此實際檢測結果與試驗報告不符。另外，該氣室的SF6密度繼電器壓力值并未出現(xiàn)異常情況。結合這些情況，可以判斷相關一次設備的氣密性以及絕緣性比較穩(wěn)定，而之所以出現(xiàn)SF6氣體濕度超標的情況，主要原因應為氣室中未添加相應的吸附劑，或者所添加的吸附劑已經飽和，并未及時進行更換。通過對該氣室的解體檢修，未發(fā)現(xiàn)密封圈出現(xiàn)裂紋、變形等問題，并且發(fā)現(xiàn)未在該氣室添加吸附劑，因此判斷故障原因為未添加吸附劑。

再比如，針對某變電站GIS各氣室SF6氣體進行分解檢測，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了氣室中一氧化碳以及二氧化硫氣體超標，結合這一現(xiàn)象進行分析，可以初步判斷可能存在氣室放電現(xiàn)象。在此基礎上，檢測人員又對該氣室以及相鄰氣室進行SF6氣體分解物檢測，檢測結果見表1。

表1 開關氣室SF6氣體分解物檢測結果表

通過表1可以看出，除了22A3之外的其他氣室中的SF6氣體的解體產物均未發(fā)現(xiàn)異常情況，而在該氣室中，分解產物中包含著二氧化硫以及一氧化碳。對22A斷路器中B相解體檢查，發(fā)現(xiàn)由白色的分解產物出現(xiàn)在GIS筒壁上，同時在傳動絕緣子的表面也有才一定的白色分解產物。在檢測過程中還發(fā)現(xiàn)等電位彈簧出現(xiàn)了燒毀的現(xiàn)象，另外拔叉也存在電腐蝕的現(xiàn)象。綜合以上情況，最終判斷炫富電位放電的原因主要在于彈簧的彈性失效，或者是彈簧的長度不足導致的[3]。

表2 油中溶解氣體試驗結果

2.2 油中溶解氣體狀態(tài)檢修技術

2.2.1 油中產生溶解氣體的原因

導致油中產生溶解氣體，其原因主要包括絕緣油的分解，在電熱作用下，會導致相關的烴類氣體產生。另外，在固體絕緣材料發(fā)生分解的情況下也會產生溶解氣體，在含氧量以及溫度同時增加的情況下，會產生更多的二氧化碳以及一氧化碳氣體，固體絕緣材料分解所產生的氣體分量與故障的類型和故障的程度等有著較強的關聯(lián)性，因此可以結合固體絕緣材料分解產生的氣體對故障做出準確判斷。除此之外，有的氣體本身便存在于油中，在相關化學反應的影響下會產生新的氣體。例如，油中含有氧化氫，在發(fā)生化學反應的情況下，則會產生氫氣和鐵。除此之外，如果油長時間受陽光的照射，也會產生相應的氣體。

2.2.2 油中溶解氣體狀態(tài)檢修技術應用案例

某變電站35kV II段母線TV柜內部絕緣擊穿，進而導致母線三相短路故障。針對這種情況，檢修人員通過油中溶解氣體試驗的方式進行故障診斷，初步判斷故障原因為變壓器近區(qū)短路。該變壓器在以往的檢測過程中并未發(fā)現(xiàn)異常，其運行狀態(tài)比較穩(wěn)定。在變壓器油中溶解氣體試驗過程中，主要針對瓦斯氣體組分以及變壓器主體氣體組分進行分析，分析結果見表2。

通過表2可以看出，變壓器本體油中的總烴以及氫氣超標，并且在變壓器本體油中的二氧化碳以及一氧化碳的含量也相對較高。油中氣體的來源一方面為固體絕緣分解產生的氣體，另一方面為發(fā)熱產生的氣體，并且發(fā)熱產生的氣體主要部分。本體瓦斯氣體中的一氧化碳以及氫氣等含量較大。總體來講，變壓器主體氣體以及瓦斯氣體均存在不平衡的現(xiàn)象。根據檢測結果，對變壓器進行返廠檢修，通過解體檢修發(fā)現(xiàn)在低壓引線端口以及C相中均存在一定的積碳現(xiàn)象，同時在壓板下方繞組端還存在一定的燒傷現(xiàn)象。

另外，在故障點附近的扁銅線也出現(xiàn)了一定的燒損現(xiàn)象，而且也受到了一定的擠壓。綜合考慮以上現(xiàn)象，分析故障原因，主要包括以下幾點：首先繞組撐條的數(shù)量不足；其次變壓器線圈強度不足；最后，橫向電動力壓力過大。這些都是有可能導致故障的原因，借助油中溶解氣體狀態(tài)檢修技術可以對變壓器故障原因做出初步判斷，如果在不能確定故障原因的情況下，則需要將變壓器進行返廠解體檢測，并綜合分析解體檢測中發(fā)現(xiàn)的相關現(xiàn)象，準確判斷故障原因[4]。

3 結語

作為電能生產和使用的重要基礎，電力一次設備是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其自身運行的穩(wěn)定性與安全性是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要基礎。為保證電力以此設備的穩(wěn)定運行，應加強在線監(jiān)測，通過在線監(jiān)測實時掌握一次設備的運行狀況。同時還要合理應用狀態(tài)檢修技術，提升電力一次設備狀態(tài)檢修工作的質量和效率，保障及時排除電力一次設備故障，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定基礎。