高壓電氣設(shè)備絕緣監(jiān)督技術(shù)探討

劉秋潔

摘要：我國(guó)的電力事業(yè)正處于高速的發(fā)展時(shí)期，在眾多不同的領(lǐng)域都能見到各種高壓電氣設(shè)備，可見其在我國(guó)應(yīng)用范圍之廣?；诖耍瑢?duì)高壓設(shè)備的安全進(jìn)行試驗(yàn)和研究是非常有必要的，文章探討了現(xiàn)有的高壓電氣設(shè)備絕緣監(jiān)督技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：高壓設(shè)備；絕緣技術(shù)；設(shè)備監(jiān)督

中圖分類號(hào)：TM855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）16-0136-02

確保人們?nèi)粘Ｗ飨⑴c工作用電能在一個(gè)安全可靠的環(huán)境下進(jìn)行，需要有一個(gè)穩(wěn)定的電力系統(tǒng)來支撐，而具體到實(shí)際操作中則是對(duì)高壓電氣設(shè)備的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，看其運(yùn)行狀態(tài)是否正常，唯有穩(wěn)定運(yùn)行的高壓電氣設(shè)備才能保證電力系統(tǒng)能穩(wěn)定地工作。加快絕緣技術(shù)的革新和完善是確保高壓電器得以穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。

1 絕緣技術(shù)概述

1.1 絕緣技術(shù)內(nèi)容

所謂用于高壓電氣設(shè)備的絕緣檢測(cè)技術(shù)，就是在高壓電氣設(shè)備開機(jī)運(yùn)行時(shí)，對(duì)其相關(guān)特征參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控、記錄并分析的技術(shù)手段。通過該技術(shù)能檢測(cè)出目標(biāo)設(shè)備真實(shí)準(zhǔn)確的絕緣的性能參數(shù)，以便于全面了解設(shè)備的特性。具體操作時(shí)需根據(jù)儀器本身的一些特性來進(jìn)行調(diào)整，以得出最準(zhǔn)確全面的結(jié)果，需要測(cè)定的參數(shù)一般有主線伏特值、電容值、絕緣阻抗以及漏電流等，有時(shí)根據(jù)具體需要，可以測(cè)定電氣設(shè)備絕緣材料的百分比。該技術(shù)還處在不斷的革新之中，將會(huì)有更多細(xì)化的指標(biāo)需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.2 測(cè)定目標(biāo)以及原因

絕緣技術(shù)需要對(duì)多項(xiàng)絕緣特性進(jìn)行測(cè)定，再通過復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和處理過程得出結(jié)論。具體測(cè)定目標(biāo)和原因如下：

（1）設(shè)備開啟后，對(duì)設(shè)備上的避雷器的阻抗和電流波動(dòng)進(jìn)行測(cè)定，以便對(duì)設(shè)備內(nèi)的絕緣材料有個(gè)大致的了解，并確定開關(guān)的老化程度。

（2）漏電電流測(cè)定。對(duì)容易出現(xiàn)漏電電流的關(guān)鍵部位進(jìn)行漏電電流的測(cè)定，如無級(jí)變速器、套管以及互感器，以了解設(shè)備的漏電情況，并作出相關(guān)處理措施。

（3）觀察設(shè)備阻抗值。對(duì)高壓電氣設(shè)備的阻抗值進(jìn)行測(cè)定極易受到磁場(chǎng)干擾，因此測(cè)量時(shí)應(yīng)該避免這種情況的出現(xiàn)，通過對(duì)阻抗值的測(cè)定，判斷電力系統(tǒng)能否在雷擊或者電壓較大時(shí)，保護(hù)自身不受損，并且保持穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）監(jiān)控可燃物質(zhì)。設(shè)備中經(jīng)常會(huì)有可燃物質(zhì)，諸如機(jī)械潤(rùn)滑油、絕緣油一類，通過對(duì)這些物質(zhì)的監(jiān)控，防止因放電或者高溫使其發(fā)生燃燒損壞設(shè)備。

2 絕緣技術(shù)難點(diǎn)

高壓電器設(shè)備的絕緣技術(shù)必須達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和性能要求，否則就可能埋下安全隱患，當(dāng)不可知的觸發(fā)因素產(chǎn)生在隱患處，就可能引發(fā)安全事故。因此，目前的高壓電器的絕緣監(jiān)測(cè)需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷引入國(guó)際上先進(jìn)成熟的新技術(shù)和新方法，從而最大程度上避免因技術(shù)跟不上而導(dǎo)致的安全事故。

2.1 技術(shù)改造

許多高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室等能營(yíng)造理性實(shí)驗(yàn)條件的環(huán)境下進(jìn)行的，研究出的新技術(shù)和新方法若想真正運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中去，需要對(duì)其進(jìn)行一定程度的改造。往往實(shí)驗(yàn)室研究出來的技術(shù)方案通常是用于對(duì)高壓電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從結(jié)構(gòu)層面提高電力系統(tǒng)的絕緣能力。

2.2 模擬測(cè)試

模擬技術(shù)通過計(jì)算機(jī)將新技術(shù)的運(yùn)用過程事先在虛擬平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，以便預(yù)見新技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題，也能為測(cè)試高壓電氣設(shè)備提供指導(dǎo)。計(jì)算機(jī)在這個(gè)過程中充當(dāng)了測(cè)試管理和控制的中心。該技術(shù)可應(yīng)用于各種型號(hào)的高壓電氣設(shè)備。

2.3 設(shè)備調(diào)試

通過模擬合格的技術(shù)在應(yīng)用到實(shí)際高壓電氣設(shè)備時(shí)會(huì)有一個(gè)模擬運(yùn)行和調(diào)試操作的過程。調(diào)試時(shí)反映出的情況比模擬階段更加真實(shí)和準(zhǔn)確，彌補(bǔ)模擬中可能遺漏的細(xì)節(jié)。調(diào)試過程中需要注意自然因素對(duì)調(diào)試的影響。調(diào)試應(yīng)當(dāng)在多個(gè)地點(diǎn)（室內(nèi)和室外）進(jìn)行，以比較設(shè)備之間性能的差異，從而可以知道設(shè)備對(duì)溫度的敏感程度，優(yōu)先選擇適合戶外作業(yè)的型號(hào)。

3 監(jiān)督設(shè)備面臨的問題

3.1 磁場(chǎng)干擾

監(jiān)督設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造比較精密，因此容易受強(qiáng)電場(chǎng)干擾導(dǎo)致其收集跟蹤信號(hào)的能力大大降低。目前能夠大幅度減少電纜傳輸階段存在的電磁干擾問題的技術(shù)是全光數(shù)字采集系統(tǒng)，但是這種技術(shù)還需要有更加深入的研究和實(shí)踐。

3.2 傳感器干擾

當(dāng)前普遍使用的傳感器對(duì)溫度、壓力以及震動(dòng)等外部條件十分敏感，性能容易出現(xiàn)波動(dòng)，這都會(huì)使系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性受到影響。傳感技術(shù)仍有很長(zhǎng)的路要走。

3.3 狀態(tài)檢修

監(jiān)督設(shè)備需要經(jīng)常對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)和檢修，需要安排有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的工作人員基于現(xiàn)有條件對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢修，雖然對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修可以在一定程度上減少后期的工作量，但需要付出額外的人力，受限于技術(shù)條件的情況較為嚴(yán)重，因此，需要加快在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的革新進(jìn)程，力求實(shí)現(xiàn)檢修監(jiān)督一體化和自動(dòng)化。

3.4 監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

目前行業(yè)內(nèi)對(duì)監(jiān)測(cè)還沒形成系統(tǒng)性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此絕緣在線監(jiān)測(cè)得到的參數(shù)缺少一個(gè)可以比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)，一般將數(shù)據(jù)同停電后測(cè)得的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)。多年來，通過對(duì)這兩者之間的分析，發(fā)現(xiàn)這兩者之間有規(guī)律可循，從而能給出一個(gè)預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并照此設(shè)置成為報(bào)警系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，一旦絕緣指數(shù)進(jìn)入設(shè)定的閾值范圍，系統(tǒng)就能給出報(bào)警提示。

3.5 設(shè)備自身問題

雖說在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)被逐漸應(yīng)用到了許多高壓電氣設(shè)備中，但其周邊的配套設(shè)備并沒有跟上，諸如與絕緣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備相適應(yīng)的自檢軟件或者是用于傳輸信號(hào)的接口，因此真正實(shí)施絕緣在線監(jiān)測(cè)仍舊有許多問題需要研究解決。

4 絕緣監(jiān)察技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

高壓電氣設(shè)備絕緣有其復(fù)雜性，全部由人工進(jìn)行比較困難，因此大部分使用了現(xiàn)代科技對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督，從而滿足了設(shè)備日常的生產(chǎn)和維修，以此保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行?；旧夏軐?shí)現(xiàn)24小時(shí)持續(xù)地對(duì)高壓電氣設(shè)備監(jiān)控，這種監(jiān)督技術(shù)極大地推動(dòng)了現(xiàn)代電力系統(tǒng)設(shè)備的完善。下面的例子說明了高壓電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用：

4.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器

該種監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是通過對(duì)氣體內(nèi)物質(zhì)百分比和局部放電的位置的分析，使用了聚合物膜，把標(biāo)志性物質(zhì)從油中分離，其中標(biāo)志性物質(zhì)包括乙炔、一氧化碳、甲烷、氫氣、乙烯等。使其通過酶催化氣體傳感器，檢測(cè)氣體含量，再用于確定變壓器的異常情況。如果發(fā)現(xiàn)異常的絕緣狀態(tài)，在線檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跟蹤并記錄氣體的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括氣體速率、溫度以及物質(zhì)組成，并且確定故障元件。

4.2 監(jiān)測(cè)用發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)作為產(chǎn)生電氣的源頭，自身絕緣方面的措施尤為重要。因此對(duì)發(fā)電機(jī)組絕緣性能的監(jiān)測(cè)是主要的環(huán)節(jié)。由于發(fā)電機(jī)上的漏電形式以局部放電為主，所以監(jiān)測(cè)時(shí)可以有針對(duì)性地對(duì)其局部放電現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可以通過尖端放電等手段進(jìn)行檢測(cè)。

4.3 監(jiān)測(cè)電容式電壓

經(jīng)常使用的電容式高壓電氣設(shè)備型號(hào)繁多，通常采用檢查交流泄漏電流以及介質(zhì)的損耗角度的tan值等手段來監(jiān)測(cè)其絕緣性能，也可以從數(shù)據(jù)分析結(jié)果上反映出環(huán)境濕度對(duì)設(shè)備絕緣能力的影響。

4.4 監(jiān)測(cè)避雷器

避雷器最常見的問題就是受潮和老化，一旦出現(xiàn)這兩點(diǎn)危險(xiǎn)因素，往往會(huì)導(dǎo)致閥片上電流泄露，從而使避雷器失效。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置通常是對(duì)全電流和實(shí)時(shí)電流的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，從而確定出現(xiàn)問題的原因和具體位置。用于避雷器上的監(jiān)測(cè)裝置發(fā)展至今已經(jīng)經(jīng)過了多次改進(jìn)，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備工作時(shí)的阻性電流等參數(shù)方面，能提供更加準(zhǔn)確的準(zhǔn)確性，而且在操作上也進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

4.5 監(jiān)測(cè)地理信息系統(tǒng)

目前業(yè)內(nèi)對(duì)地理信息系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法主要是從化學(xué)、機(jī)械和電氣幾個(gè)方面來進(jìn)行的?；瘜W(xué)上能夠通過分解產(chǎn)物，繼而對(duì)氣體組分進(jìn)行分析、局部放電檢測(cè)和局部過熱判斷；機(jī)械的方法則是使用高敏的壓電加速度傳感器和超聲傳感器，通過對(duì)機(jī)械振動(dòng)和彈性波的監(jiān)測(cè)來間接監(jiān)測(cè)局部放電或絕緣故障；電氣的方法是使用內(nèi)外部電極以及磁耦合手段測(cè)出GIS的鞘層電勢(shì)，從而檢測(cè)局部放電情況。

5 結(jié)語(yǔ)

由于近些年人們?cè)谏詈蜕a(chǎn)中越來越多地接觸到高壓電氣設(shè)備，對(duì)其絕緣技術(shù)的重視程度也水漲船高，在這種氛圍下，絕緣監(jiān)督技術(shù)也有了較顯著的發(fā)展。主要通過實(shí)驗(yàn)的方式研究可行的新技術(shù)和新手段，再逐漸滲透到實(shí)際應(yīng)用中去，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的全面監(jiān)控，為絕緣監(jiān)督技術(shù)的可靠度和準(zhǔn)確性提供了保證，創(chuàng)造了更加安全的作業(yè)和生活環(huán)境。

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