摘要：变电站高压电气设备越来越趋向于在不可能长时间停役检查和检修的情况下运行,因此必须适时地开展状态检修。这就有必要对运行中的变电站设备进行监视和诊断,以便能检测到异常情况的征兆或使用寿命终结的迹象。文中简要综述了电气设备状态检修的现状及其发展;着重讨论了作为状态检修的基础的在线监测和故障诊断的方法;提出了对状态检修内涵的观点。认为一个安全、可靠、实时的在线监测系统无疑将为变电站高压电气设备的状态检修提供更为有利的条件。
关键词：
1 高压电气设备的在线监测
1.1 电力变压器
通过故障模式分析,变压器及其有载开关应该是在线监测的重点。变压器的在线监测项目主要有油中气体测量与分析、局部放电测量、有载开关的触头磨损及机械和电气回路的完整性测量等。目前较理想或成熟的方法不多。变压器在线监测可以被特征化为由缺陷发展到初始故障的过程。这种过程往往历时很长,例如绝缘老化。温度、氧气、湿度和其他污染将导致绝缘老化;催化剂、贯穿性故障和机械或电—机械应力的作用加剧了这种老化。这种老化过程的特征有:油泥的沉积、纸包导体绝缘材料机械强度的减弱,提供机械支撑的材料的收缩,以及有载调压开关的错位等。某些运行方式可能导致过热,使得溶解于油中的水分变成气泡,这些气泡能够引起液体绝缘介质强度的严重降低,最终导致介质失效事故。当然,在某些情况下,严重的后果会在瞬间发生。因此,在线监测变压器的绝缘参量,可发现其潜伏性故障,同时将提醒用户注意那些可能导致事故或绝缘老化的状态信息。
1.2 容性设备
国内外开展较早和较多的在线监测工作便是容性设备(包括氧化锌避雷器)的在线监测。主要测量容性设备的电容、电容电流、介质损耗(tanW)、不平衡电压等参量和氧化锌避雷器(MOA)的全电流、阻性电流、功耗等参量。但较为理想的系统不多。
1.3 断路器和气体绝缘组合
电器断路器的在线监测应作为重点加以研究。断路器的监测内容有4个方面:操作回路的完整性,绝缘特性,开断能力(I2t或It),机械特性。要实现对断路器及气体绝缘组合电器(GIS)的电气和机械性能的在线监测和状态评估,目前仅有以下几项可付诸于实践:a.断路器触头磨损的评估。通过测量I2t的累积量来实现。电流取自电流互感器的二次侧,时间则由开关的辅助接点的动作时间决定。这里有3个问题:①当系统短路时,电流互感器饱和,变比不定,此时电流如何校正? ②开关的辅助接点与断路器主触头动作时间之间有一个调整时间,如何确定? ③ I2t的数据原则上应该由厂家提供,当厂家提供不了或没有提供时,如何标定?笔者认为开断能力(I2t或It)可以在保护装置中实现,且准确性比目前普遍采用的方法要高。b.断路器机械故障的评估。据统计,该类故障占断路器故障的40%。机械特性的停电、不揭盖的测量已较成熟,但在线监测难度较大。采用在线监测方法应考虑其得失利弊及经济性。电气回路的完整性可以在保护装置中实现。c.真空泡的真空度的测量。目前仅仅停留在原理的探讨上,如果一定要实现在线监测,尚无经济而安全的方法。d.在线监测GIS机械振动或局部放电已有望实现。国内有的单位利用振动法在线监测GIS的局部放电,测量原理及抗干扰措施是:①振动强度与放电强度有相同的趋势;②振动信号具有周期性;③振动脉冲与局部放电有相同的相位特征。据此开发的产品即将试运行,但其运行效果尚有待实践检验。
2 在线监测系统的硬件结构
近10几年来,全国各电力试验研究院、所和各基层局均在积极探索行之有效的在线监测方法,为在线监测技术的进一步发展提供了值得借鉴的经验。但应该看到,由于有些开发单位已将不够成熟或不够完善的产品推向市场,给在线监测工作造成了被动局面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆据中国电力科学研究院1998年对国内部分省、市电力部门安装的57套集中型在线监测系统的调查结果,属于正常或比较正常的监测系统仅占30% ,而确定不能正常运行或处于闲置状态的约占35%。
2.1 带电检测结构形式
带电检测的在线监测系统是将采样用的各类传感器安装于所监测的设备上,而将A/D转换、CPU及其外围电路等集中于相应的便携式仪器中,用来对所采集的参量进行分析,以判断设备的状态。采用这种方式的投资少,配置方便、灵活,但不能连续监测,不能集成所有的设备和项目,无法实现远程监测和集中管理。
2.2 集中式结构形式
集中式在线监测系统是指采用不同档次的计算机,扩展其外围接口电路,集中采集不同的模拟量,即通过大量屏蔽电缆将较微弱的被测信号直接引入系统主机,然后由主机进行集中检测及数据处理。为减少电缆的用量,后期推出的监测系统采用分区集中方式,按照变电站内设备的分布情况将被测信号分为若干个区域,分别进行汇集及信号选通,然后通过一根特殊设计的多芯屏蔽电缆把选通的模拟信号传送到主机,由主机进行循环检测及处理。这样的方式虽然可以减少电缆的用量,但同样不能解决模拟信号在长距离传输后所导致的失真问题,而且存在现场工作量大、维修困难等缺点。
3 状态检修
事故维修—定期维修—状态维修,是技术发展的必然。定期维修以预防性试验为基础,而状态检修则必须以在线监测为基础。在线监测、故障诊断、实施维修,这3个过程构成了电气设备状态检修工作的内涵。目前在线监测技术尚不完善。随着监测技术的不断进步,在线监测最终取代预防性试验不是没有可能,但可谓“路漫漫其修远兮”。因此,当前凡是有利于掌握设备状态的任何手段都应充分利用;过去行之有效的设备巡视、定期试验项目等不应该排斥,而应更好地发挥作用;已被证明是有效的色谱分析法、红外检测法等非电气方法值得进一步研究推广。而预防性试验已被证明不能很好地反映220 kV～500 kV高压电气设备,尤其是500 kV设备运行条件下的状态,迫切需要开发新的有效的在线监测方法。进行状态检修必须研究电气设备的故障模式,采用与故障模式有关的数据,经过处理变成可用的数据。
4 结论
a.实现高压电气设备在线监测的目的是能及时、有效地监测设备的运行状态,发现设备的潜伏性故障,以实现设备的状态检修。
b.计划检修和状态检修是2种不同的管理模式,与现场绝缘试验技术的水平及人们对设备的故障模式分析的掌握水平有关。但要实时地掌握设备状态,必须以变电站电力设备在线监测为基础。一个安全、可靠、实时的在线监测系统,无疑为状态检修提供更为有利的条件。
c.目前在线监测得到的数据分析和综合评判还处于初步状态,即使强调横向比较,注重趋势分析,最终的结论还需要人的参与,这与在线监测的数据积累不够充足有关。利用专家系统诊断是必然趋势,但目前许多专家系统还不能做到将离线的信息和在线的信息有机结合起来,从而使所得的结论可信度不够高。在数据的融合和判据的效用方面,还有许多工作要做。
d.实施状态检修与各级领导观念的更新与发展不无关系。同时,运行单位要打破目前按一次设备、二次设备、计量和通信等专业划分的运行、检修模式,要详细地分析所有能得到的信息资料,综合判断设备的状态。这对现场人员的综合素质提出了更高的要求。
参考文献
1严璋.电气绝缘在线监测技术.北京:水利电力出版社,1995
2 朱德恒,谈克雄. 电绝缘诊断技术.北京:中国电力出版社,1999
作者姓名：刘子仑 身份证号：45262319770929xxxx
论文作者:刘子仑
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/25
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