摘要：高压电气设备是我国当前电力发展中普遍使用的电气设备，是电力管理工作中的重要检测对象。在电气设备的运行过程中，都会采用一定的绝缘材料以保障电力设备和输电系统的安全，但受变电因素的影响，这些绝缘材料都会受到一定程度的消耗损失，特别是高压变电设备中的绝缘材料，会受到更多的影响和消耗。对绝缘材料的介质损耗进行测量，是电气设备管理的重点工作，对输电变电系统的安全稳定运行和电气设备的更换具有重要的保障和参考意义。
关键词：变电站；绝缘；在线监测
一、引言
我国在线绝缘监测和故障诊断技术的研究和国外可以说是同步发展，处于几乎是相当的水平。随着电子技术、传感器技术、光纤技术、计算机技术、通讯和信息处理等技术的发展和向各领域的渗透，使绝缘在线监测方法发生了质的变化。国内外都研制出一系列可实用的在线绝缘监测仪器或装置。
二、高压电气设备绝缘在线监测系统检验器的工作原理
高压电气设备绝缘在线监测系统高压标准检验器是一台可以带电改变介质损耗的电气设备，被测设备可以工作在系统电压下，其介质损耗的改变是已知的，而且是经过标准测试的。该高压标准检验器主要由高压无损标准电容器、低压可调无感标准电阻、切换装置等组成。
其高压标准电容器电容量为1 000 PF，低压无感标准电阻配以不同的数值组合成介质损耗为0.33～1.337共7挡的高压标准损耗检验器，该高压标准损耗检验器可以在被测设备一直带有运行电压的情况下调节标准损耗检验器的档位。绝缘在线监测系统的传感器接在该高压标准检验器的低压端。
该高压标准检验器绝缘在线监测系统进行比对试验的原理图，如图1所示。校验器主要由交流滤波稳压电源、30 kVA调压器（B1）、80 kV串级式试验变压器1台（B2、B3）、高压标准电容器（C）、100 kV/100 V标准电压互感器（B4）、放电管（P-350）、标准无感电阻等元件构成。
三、高压电气设备在线绝缘监测的关键技术
1.信号传输技术
如何把有传感器获取的信息，无畸变地送到数据处理单元去分析、处理、存储，选择什么样的通信方式很重要。因为这些工作很多都是在现场进行、在设备带高压的情况下进行，所以要设法准确地获取并传输这些相当微弱的信号，使更少受或不受干扰，就必须采取一系列的抗干扰措施。
2.传感器技术
对电气设备绝缘进行在线监测，首先是如何选用和研制各种需用的传感器，以便从被监测设备上获取信息，有时还需要从其他设备上同时取得作为对比或基准的信息。然后是怎样保证传感器在户外有温度变化和干扰的环境中性能稳定、工作可靠。
3.抗干扰技术
在高压电气设备在线绝缘监测的各环节中，都离不开抗干扰的问题。它包括抗电场干扰和磁场干扰。因此抗干扰技术的好坏可以说是绝缘在线监测成败的关键之一。
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四、电力设备绝缘在线监测技术的应用
1.变压器。
1.1油中溶解气体在线监测。电力变压器在运行过程中，其绝缘油在过热、放电、电弧等作用下会产生故障特征气体，故障特征气体的成分、含量、增长速率与变压器内部故障的类型及严重程度有密切关系。变压器油中溶解气体在线装置能够连续监测运行变压器油中的氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体组分的含量，可及时诊断变压器的绝缘状况、早期故障和其发展趋势，从而减少或避免非计划停电和灾难性事故的发生，为设备检修提供科学依据。
1.2局部放电在线监测。局部放电在线监测是诊断变压器绝缘的有效方法之一。变压器正常运行中局部放电量较小。变压器的绝缘材料中存在着气隙和油隙，当介质的电场强度达到一定程度时，它们将被击穿而发生局部放电，局部放电逐步发展必将导致绝缘损坏。当变压器发生绝缘劣化或绝缘击穿故障前期，变压器局部放电量会增加数十倍，甚至数百倍。利用在线监测变压器局部放电量的变化进行绝缘早期故障报警，有效监测变压器的绝缘状况。
2.GIS 和SF6断路器。GIS和高压SF6断路器设备在线监测诊断有效的项目是局部放电监测。局部放电监测可以弥补交流耐压试验的不足，通过在线监测发现GIS和SF6断路器制造和安装的清洁度，发现设备制造和安装过程中的缺陷、差错和进水受潮等，并确定放电位置，从而进行有针对性的维修，确保设备安全运行。
3.隔离开关和开关柜。变电站内的隔离开关和开关柜设备运行中承载着较大电流，在内外各种因素的影响下，设备的节点、接触面常常出现温升，最终导致突发性故障。安装无线测温在线监测系统，即在每个节点加装温度传感器，通过无线测温终端发射模块、固定IP地址等收集传感器传递的温度信息，定时发送至通信管理单元，传递温度信息，通过通信管理单元将数据处理和定值连接到局域网，实现对温度的远程监控和异常报警，有效地避免恶性事故的发生。
4.氧化锌避雷器。金属氧化物避雷器（MOA）由于阀片老化或受潮所表现出来的电气特征是阻性电流增大，因此测量运行电压下的交流泄漏电流是金属氧化物避雷器在线监测的主内容，而测量其阻性电流是关键。日前国内测量全泄漏电流多采用避雷器在线监测器，即将一体的毫安表与计数器串联在避雷器接地回路中。监测器中的毫安表用于监测运行电压下通过避雷器的泄漏电流峰值，有效地监测避雷器内部是否受潮或内部元件是否异常。避雷器在线监测在电力系统的应用比较成熟且应用效果好，通过在线监测可及时有效发现避雷器的绝缘劣化缺陷。
5.互感器类容性设备。在线监测电流互感器、CVT ，耦合电容器、套管等容性设备介质损耗角正切值是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现设备绝缘整体受潮、绝缘劣化以及局部缺陷等。通过全国互感器类容性设备缺陷故障统计分析，绝缘受潮缺陷占总缺陷的80%以上。互感器类容性设备一旦绝缘受潮会引起绝缘介质损耗增加，损耗愈大，温度上升愈快，易造成绝缘劣化，导致绝缘击穿。在线监测电压采样的是设备的运行电压，测试电压高于停电时的试验电压，因此获得设备绝缘参数更加真实可靠，通过设备本身测量数据的纵向比较和相关设备测量数据的横向比较准确判断运行设备的绝缘状况。
总之，在电力系统的运行过程中，为了保障电力设备的可靠运行，及时发现和判断设备的故障和状态，需要对电气设备进行绝缘在线监测和诊断。电容型高压电气设备是当前的电力系统运行中较为广泛使用的电气设备，因其在运行过程中电压较大，对设备的绝缘性能要求较高，因此，对设备的绝缘在线监测和诊断成为保障电力系统安全稳定运行的重要工作。
参考文献
[1]贾逸梅，高压电气设备现场测试技术，水利电力出版社，1994.
[2]陈化钢，电气设备预防性试验方法，水利电力出版社，1994.
[3]严璋，电气绝缘在线检测技术，水利电力出版社，1995.
论文作者:王璐
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/4
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