淺析在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在變電檢修中的應(yīng)用

【摘 要】隨著狀態(tài)檢修概念的普及，變電設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到電力企業(yè)大力推廣。本文對(duì)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的特征量、預(yù)防性試驗(yàn)的結(jié)果數(shù)據(jù)、設(shè)備的歷史運(yùn)行狀況和檢修情況，以及設(shè)備現(xiàn)在的運(yùn)行參數(shù)狀況等進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】變電設(shè)備；在線監(jiān)測(cè)；狀態(tài)檢修

從事故檢修→定期檢修→狀態(tài)檢修，是技術(shù)發(fā)展的必然。定期檢修以預(yù)防性試驗(yàn)為基礎(chǔ)，而狀態(tài)檢修則必須以在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)。在線監(jiān)測(cè)、故障診斷、實(shí)施維修，構(gòu)成了電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的內(nèi)涵。必須加強(qiáng)常規(guī)測(cè)試工作，堅(jiān)持長(zhǎng)期積累設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，建立相應(yīng)的臺(tái)帳和設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)記錄。使用在線監(jiān)測(cè)手段，提高在不停電的情況下掌握設(shè)備狀態(tài)的方法和能力，更加有效的掌握設(shè)備的狀態(tài)。同時(shí)，充分利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，積極應(yīng)用新的故障診斷技術(shù)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，以指導(dǎo)狀態(tài)檢修工作，提高電力設(shè)備的健康水平和電網(wǎng)電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 變壓器在線監(jiān)測(cè)

1.1 變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)

變壓器油是主變壓器的主絕緣和散熱的主要介質(zhì)，必須定期對(duì)大型變壓器油進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)變壓器油的試驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部是否存在缺陷或異常狀況。然而定期檢驗(yàn)的周期一般都比較長(zhǎng)，出現(xiàn)還未到試驗(yàn)周期電力設(shè)備就出現(xiàn)事故了，所以提出對(duì)變電站的對(duì)變壓器沒(méi)油進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)足非常有必要的。變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)過(guò)程，是將變壓器本體油經(jīng)循環(huán)管路循環(huán)并進(jìn)入脫氣裝置，再由脫氣裝置進(jìn)入分析儀，經(jīng)數(shù)據(jù)處理打印出可燃?xì)怏w等的譜圖及含量值。根據(jù)變壓器油中的溶解氣體，反映出變壓器內(nèi)部的故障類(lèi)型。如果是放電性故障，乙炔含量將明顯增長(zhǎng)；如果是過(guò)熱性故障，總烴含量將明顯增大。油中特征氣體含量的變化是變壓器發(fā)生故障的前兆。通過(guò)監(jiān)測(cè)確定特征氣體，油中溶解氣體分析已被證明對(duì)于發(fā)現(xiàn)油浸變壓器內(nèi)部潛伏性故障相當(dāng)有效和可靠。安裝油中特征氣體傳感器連續(xù)監(jiān)測(cè)，可檢測(cè)到早期的潛伏性故障征兆，從而有助于用戶(hù)盡可能采取正確的檢修措施。

1.2 局部放電監(jiān)測(cè)與定位

由于變壓器油、紙絕緣中含有氣隙或內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不均勻及導(dǎo)體中含有尖角、毛刺等，使局部電場(chǎng)過(guò)于集中，造成介質(zhì)擊穿，出現(xiàn)局部放電。局部放電水平及其增長(zhǎng)速率的明顯增加，能夠指示變壓器內(nèi)部正在發(fā)生的變化。由于局部放電能夠?qū)е陆^緣惡化乃至擊穿，故值得進(jìn)行局部放電參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)。最常遇到的局部放電源反映了絕緣中由于某些缺陷狀態(tài)而產(chǎn)生的固體絕緣的空洞、金屬粒子和氣泡。設(shè)法將很弱的局放信號(hào)從強(qiáng)烈的外界電磁干擾中檢測(cè)出來(lái)，關(guān)鍵在于有效地抑制干擾。目前的趨勢(shì)是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，用軟件的方法消除干擾。在變壓器局部放電監(jiān)測(cè)中將電氣法與超聲法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行局部放電量的監(jiān)測(cè)和局部放電部位的定位，稱(chēng)為電聲聯(lián)合測(cè)量法。

由于超聲波在油及箱壁中傳播的速度分別為140m/s及5500m/s，遠(yuǎn)低于電信號(hào)的傳播速度，因此利用變壓器套管末屏和鐵心接地端的傳感器TA采集信號(hào)，經(jīng)濾波、放大、處理和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換送至計(jì)算機(jī)，同時(shí)觸發(fā)示波器或記錄儀，記錄超聲傳感器CS所接收的超聲波信號(hào)，然后根據(jù)記錄經(jīng)超聲傳感器所接收的超盧信號(hào)與電信號(hào)的時(shí)差大小，推算變壓器局部放電的位置。

1.3 鐵芯多點(diǎn)接地在線監(jiān)測(cè)

變壓器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求變電站的主變壓器鐵芯只允許一點(diǎn)接地，如果鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地，會(huì)使主變過(guò)熱引起主變事故。監(jiān)測(cè)鐵芯多點(diǎn)接地故障足利用鐵芯引出線的接地電流，經(jīng)取樣后進(jìn)行測(cè)量的。大型變壓器鐵芯通過(guò)外殼小套管引出變壓器箱體接地。對(duì)于變壓器鐵芯，為消除鐵芯產(chǎn)生懸浮電位造成對(duì)地放電，變壓器鐵芯要保持一點(diǎn)接地。為防止鐵芯硅鋼片間的短路形成環(huán)流造成故障，不允許多點(diǎn)接地。正常情況下鐵芯接地電流只有毫安級(jí)，但當(dāng)鐵芯發(fā)生兩點(diǎn)以上接地故障時(shí)，該接地點(diǎn)的電流可增大為數(shù)安到數(shù)十安以上，嚴(yán)重時(shí)總烴成分明顯增大，油中產(chǎn)生氣體量的增加甚至造成氣體繼電器的動(dòng)作。為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障，以便采取相應(yīng)的措施，應(yīng)對(duì)變壓器鐵芯接地電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)鐵芯接地電流出現(xiàn)突變或較大時(shí)，應(yīng)對(duì)變壓鐵芯進(jìn)行檢查，如果發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地必須及時(shí)進(jìn)行處理，如果一時(shí)未能處理時(shí)，可以采取串入電阻等臨時(shí)措施以減小鐵芯接地電流。

2 高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)

2.1 操作運(yùn)行特性的監(jiān)測(cè)

隨著計(jì)算機(jī)及電力技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以記錄開(kāi)關(guān)的每一次合、分操作時(shí)的運(yùn)行速度和時(shí)間，根據(jù)斷路器的行程一時(shí)間特性可以提取各種機(jī)械動(dòng)作參數(shù)，并分析其變化，可發(fā)現(xiàn)較多機(jī)械故障的隱患，并預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障――斷路器機(jī)械部分由于疲勞老化、磨損、變形、生銹、裝配不當(dāng)?shù)?，影響正常機(jī)械性能的原因都可以從監(jiān)測(cè)中反映出來(lái)。

2.2 操作線圈電流的監(jiān)測(cè)

分、合閘操作線圈是控制斷路器動(dòng)作的關(guān)鍵元件，應(yīng)用霍爾元件電流傳感器可方便地監(jiān)測(cè)多種信息的分、合閘電流波形分析每次操作監(jiān)測(cè)到的波形變化，可以診斷出斷路器機(jī)械故障的趨勢(shì)。

2.3 斷路器觸頭磨損的監(jiān)測(cè)

通過(guò)測(cè)量12t的累積量來(lái)實(shí)現(xiàn)。電流取自電流互感器的二次側(cè)，時(shí)間則由開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間決定。

2.4 主操作桿上機(jī)械負(fù)載特性的監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)主操作桿上機(jī)械負(fù)載特性，可以提供開(kāi)關(guān)剛分、剛合的時(shí)刻、觸頭接觸壓力，還可以反映連桿松動(dòng)、斷裂、卡死以及機(jī)械負(fù)載特性與機(jī)構(gòu)輸出特性之間的配合情況。

3 高壓設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)

3.1 導(dǎo)電連接固定接觸和可動(dòng)接觸

常有多種原因造成接觸不良，例如機(jī)械振動(dòng)、觸動(dòng)燒蝕而造成接觸處溫度升高，引起接觸處氧化，使接觸電阻進(jìn)一步增加，溫度進(jìn)一步上升，出現(xiàn)局部熔焊或產(chǎn)生火花甚至電弧放電，殃及周?chē)^緣材料，最終造成電氣設(shè)備的損壞。因此，對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備導(dǎo)電連接處進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)過(guò)熱報(bào)警，是避免重大事故發(fā)生或控制故障惡化的有力手段，從目前生產(chǎn)運(yùn)行的情況看，溫度的在線監(jiān)測(cè)有良好的應(yīng)用前景。目前常用的是采用電工功能材料是高分子PTC（正的電阻溫度系數(shù)）熱敏材料，其電阻率隨溫度成非線性變化，能準(zhǔn)確的反應(yīng)設(shè)備的實(shí)際溫度，同時(shí)可以設(shè)定報(bào)警溫度，及時(shí)通知運(yùn)行人員。

3.2 紅外熱像儀

在高壓電氣設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)中，紅外熱像儀已被廣泛的應(yīng)用，對(duì)高壓電氣設(shè)備異常發(fā)熱的診斷是十分有效的。對(duì)高壓斷路器而言，亦可通過(guò)檢測(cè)導(dǎo)電回路電阻是否正常，從而來(lái)判斷開(kāi)關(guān)觸頭是否良好。如果觸頭接觸不良，其接觸電阻要增加，熱耗損功率必然增加。紅外熱像儀靈敏度很高，很方便地就能測(cè)出。

4 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)

在變電站實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)有著非常重大的意義，近年來(lái)電力企業(yè)已投入大量的資金對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究，目前已開(kāi)發(fā)了很多關(guān)于電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下3個(gè)方面的目的：

（1）對(duì)各種電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新測(cè)量與數(shù)據(jù)采集，保證對(duì)電力系統(tǒng)基本運(yùn)行工況的觀察、記錄及動(dòng)態(tài)分析；

（2）針對(duì)各質(zhì)量指標(biāo)的具體特征對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分層檢測(cè)，完成對(duì)多種擾動(dòng)信息的識(shí)別、提取和分析，并具有事故診斷能力，為制定改善電能質(zhì)量和治理電網(wǎng)污染的具體措施提供可信的依據(jù)；

（3）完整了解電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交流。

5 主設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)與診斷

在電力設(shè)備事故中，絕緣事故的發(fā)生率僅次于機(jī)械原因造成的事故，大都是因設(shè)備進(jìn)水受潮、絕緣下降，內(nèi)部帶電體對(duì)外殼放電所致。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加和操作次數(shù)的增多，電力設(shè)備出現(xiàn)絕緣事故的幾率就更高，運(yùn)行中除加強(qiáng)巡視外，應(yīng)盡可能安裝絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置，以便及早發(fā)現(xiàn)絕緣老化、絕緣降低等放電隱患，及時(shí)采取措施，遏制故障的發(fā)生。絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要針對(duì)絕緣早期缺陷及發(fā)展過(guò)程的變化特征和極限故障參數(shù)的預(yù)報(bào)警及報(bào)警。根據(jù)絕緣參數(shù)變化的速度和趨勢(shì)，提供對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)診斷的輔助手段，準(zhǔn)確的劌斷設(shè)備的運(yùn)行狀況，減少停電時(shí)間，降低事故的發(fā)生，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。主設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要為電力系統(tǒng)110kV及以上電壓等級(jí)變壓器、電流互感器、避雷器、電容型套管、耦合電容器和斷路器等重要高壓設(shè)備提供絕緣在線監(jiān)測(cè)及診斷。在不改變變電站高壓設(shè)備原有接地方式的情況下，連續(xù)監(jiān)測(cè)、記錄高壓設(shè)備絕緣參數(shù)及其它數(shù)據(jù)：對(duì)于電容絕緣型設(shè)備（變壓器套管、電流互感器、電容式電壓互感器和耦合電容器）準(zhǔn)確地測(cè)量介損、電容量以及泄漏電流；對(duì)于避雷器測(cè)量全電流和阻性電流，實(shí)時(shí)給出明確的狀態(tài)信息。

6 結(jié)束語(yǔ)

在線監(jiān)測(cè)就是通過(guò)變電企業(yè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)等，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備在線顯示各變電設(shè)備的使用情況和狀態(tài)參數(shù)，以提高電力設(shè)備的健康水平和電網(wǎng)電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[責(zé)任編輯：劉帥](méi)