抽水蓄能電站變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)及狀態(tài)評價研究

扆博 邵衛(wèi)超

摘要：抽水蓄能電站變電設(shè)備的運(yùn)行狀況直接決定抽水蓄能電站功能的發(fā)揮，進(jìn)而影響電站服務(wù)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。推廣變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)崟r掌握變電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而自動、實(shí)時判斷變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，讓設(shè)備維護(hù)人員隨時掌握變電設(shè)備的實(shí)際狀況，以及時、有效防止?jié)撛诠收系陌l(fā)生。本文首先分析了抽水蓄能電站變電設(shè)備的基本設(shè)備維護(hù)內(nèi)容，其次探討了常用變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)，最后就變電設(shè)備狀態(tài)評價方法進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站;變電設(shè)備;在線監(jiān)測技術(shù);狀態(tài)評價

引言

抽水蓄能電站變電設(shè)備主要包括變壓器、電壓電流互感器、斷路器、隔離開關(guān)、GIS設(shè)備、避雷器等，隨著變電設(shè)備長期運(yùn)行，設(shè)備可能產(chǎn)生元器件老化、絕緣薄弱等問題，需要采取有效、可靠的方法來及時發(fā)現(xiàn)并處理，以防止電氣事故的發(fā)生。

1變電設(shè)備的基本設(shè)備維護(hù)內(nèi)容

變電設(shè)備的定期維護(hù)檢修工作主要包括巡檢、點(diǎn)檢、定檢、停電維護(hù)、小修、大修等，屬于計(jì)劃性維護(hù)檢修工作，是保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。但在電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中，可能會出現(xiàn)匝間短路、斷路器拉弧、設(shè)備絕緣老化和局部放電等情況，如未及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行有效處理，會嚴(yán)重影響變電設(shè)備的運(yùn)行可靠性。而變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備狀態(tài)評價能夠有效彌補(bǔ)計(jì)劃性檢修的不足，及時發(fā)現(xiàn)并處置相關(guān)隱患和缺陷，并根據(jù)設(shè)備狀態(tài)評價指導(dǎo)維護(hù)檢修工作的開展。

2常用變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)

2.1變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測技術(shù)

變壓器常見故障有匝間短路、相間短路、鐵芯對地放電、引線套管開裂等。當(dāng)變壓器運(yùn)行時，電流回路不會再鐵芯內(nèi)形成，接地電流很小，一般在數(shù)十mA以內(nèi)。當(dāng)多點(diǎn)接地時，鐵芯主磁通周圍有匝間短路的情況存在，接地線上電流會明顯增大，而流過的環(huán)流大小決定于故障點(diǎn)與正常接地點(diǎn)的相對位置，通對變壓器鐵芯接地電流進(jìn)行監(jiān)測，分析電流變化趨勢，可有效判斷變壓器鐵芯是否存在多點(diǎn)接地現(xiàn)象，為變壓器運(yùn)行狀態(tài)的判斷提供可靠依據(jù)。

2.2變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)

變壓器油是重要的絕緣和散熱介質(zhì)，變壓器油與油中的固體有機(jī)絕緣材料在運(yùn)行電壓下因電、熱氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸裂解成低分子烷烴、烯烴和炔烴和CO及CO2氣體，其中大部分溶解于油中，而氣體的組分和含量一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的類型及發(fā)展程度，可作為反映變壓器異常的特征量。如變壓器內(nèi)部存在的潛伏性過熱或放電故障會加快產(chǎn)氣的速率，通過測量故障氣體的產(chǎn)氣速率，可以進(jìn)一步確定故障的有無及性質(zhì)，也是診斷故障存在和發(fā)展的依據(jù)。因此，變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)是保障變壓器有效運(yùn)行的有效手段。

2.3局部放電在線監(jiān)測技術(shù)

變電設(shè)備在長期運(yùn)行過程中，其絕大多數(shù)的絕緣材料在受到電、化學(xué)、熱、機(jī)械、生物等各種因素的作用，絕緣性能逐漸劣化，易引發(fā)局部放電造成電氣設(shè)備故障。為有效減少電氣設(shè)備故障，在進(jìn)行電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)和定期維修的同時，還應(yīng)積極開展電氣設(shè)備局部放電在線監(jiān)測，對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全天候監(jiān)視，以便于及時、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的潛在隱患，并采取有效措施防患于未然，提高維修質(zhì)量和效率，解決大量的經(jīng)濟(jì)成本。

2.4 SF6氣體在線監(jiān)測技術(shù)

抽水蓄能電站多由于空間受限而采用GIS成套設(shè)備，以SF6氣體作為絕緣以及滅弧介質(zhì)。GIS設(shè)備在運(yùn)行過程中，可能產(chǎn)生氣體泄漏、含水量增加等現(xiàn)象，會導(dǎo)致SF6氣體成分發(fā)生變化，影響斷路器的絕緣強(qiáng)度和滅弧性能，特別是當(dāng)SF6氣體和水分混合時，容易造成GIS設(shè)備出現(xiàn)拉弧和擊穿故障，對設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，通過裝設(shè)SF6氣體在線監(jiān)測裝置，不斷監(jiān)測和分析數(shù)據(jù)變化情況，能夠及時發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生的故障或缺陷，保證GIS設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

3變電設(shè)備狀態(tài)評價方法

3.1斷路器

斷路器的主要作用是有效切除故障并保護(hù)相關(guān)的電氣設(shè)備。在實(shí)際運(yùn)行過程中，受諸多因素的干擾，斷路器可能會出現(xiàn)機(jī)械故障或電氣故障，而拒合最常見。斷路器故障的原因有很多，因此運(yùn)維人員要及時開展設(shè)備狀態(tài)評價，通過數(shù)據(jù)分析對斷路器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行整體評估。目前常見的狀態(tài)評價技術(shù)有4種：①使用專用設(shè)備來定期開展斷路器動作特性試驗(yàn)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來評價斷路器狀態(tài);②通過局部放電在線監(jiān)測對斷路器的絕緣性能及老化情況進(jìn)行評估;③采用電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)進(jìn)行檢測;④通過SF6氣體在線監(jiān)測數(shù)據(jù)掌握斷路器滅弧及絕緣介質(zhì)性能，對斷路器運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行評估。

3.2變壓器

變壓器主要由變壓器本體、套管、分接開關(guān)、冷卻器系統(tǒng)和非電量保護(hù)等五部分組成。應(yīng)綜合考量變壓器各部件的狀態(tài)量變化，并作為重要的判斷依據(jù)。通過實(shí)時監(jiān)測變壓器的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、油色譜分析數(shù)據(jù)，并對比分析電氣預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從多個維度對變壓器狀態(tài)進(jìn)行綜合評估。變壓器狀態(tài)評價結(jié)果應(yīng)綜合各部件的評價結(jié)果，并根據(jù)不同的評價結(jié)果對變壓器采取不同的處置措施，確保變壓器設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

3.3 GIS設(shè)備

GIS設(shè)備作為重要的電氣設(shè)備組合電器，在電力生產(chǎn)運(yùn)行中起到至關(guān)重要的作用，一旦GIS設(shè)備出現(xiàn)問題，會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的設(shè)備事件和后果。對GIS設(shè)備進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)評估，應(yīng)通過搜集生產(chǎn)管理系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)、電氣設(shè)備性能監(jiān)督試驗(yàn)數(shù)據(jù)、斷路器及刀閘操作機(jī)構(gòu)運(yùn)行數(shù)據(jù)、SF6氣體成分在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并及時開展數(shù)據(jù)對比分析，分析數(shù)據(jù)變化趨勢，通過綜合分析對變壓器進(jìn)行狀態(tài)評價。

結(jié)語

綜上所述，抽水蓄能電站變電設(shè)備在進(jìn)行定期維護(hù)的同時，還需要結(jié)合變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備狀態(tài)評價，更加精準(zhǔn)地對設(shè)備開展檢修維護(hù)工作，以保證變電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，為抽水蓄能電站機(jī)組服務(wù)清潔能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻提供有力支撐。

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