摘要：本文简述电气设备的绝缘在线监测与状态维修的意义并分析这一新技术,指出电气设备绝缘在线监测是实现电气设备从“计划检修”过渡到“状态维修”的新技术手段,对电力行业具有广阔的发展前景。
关键词：电气设备；在线监测；计划检修；状态维修
随着科学技术水平的提升，电气设备的绝缘在线监测这一新技术应用越来越广泛,随之出现的电气设备的“状态维修”概念也在电力系统中引起关注。我国电网随着各种绝缘在线监测装置投入应用,并在电力系统实际应用中收集一些典型故障案例,为这一新技术积累着非常重要的运行数据与经验,推动其不断完善。采用这一新技术不仅能及时地发现电气设备的早期绝缘缺陷,防止突发性事故发生,同时可以减少不必要的停电检修,且减少传统试验对电气设备检修所造成的损失,有效延长电力系统内设备的使用寿命,使设备检修实现优化。在线监测这一新技术的日益完善为电力系统的设备检修提供了便利条件。
1 绝缘在线监测技术的发展历程
绝缘在线监测技术经历三个发展阶段：
（1）带电测试阶段。这一阶段仅仅是为了不停电而对电气设备的绝缘参数，主要是对泄漏电流进行直接测量。其结构简单测试项目极少,而且要求被试设备对地绝缘,测试的灵敏度较差,所以应用范围较小,未能得到普及应用。
（2）上世纪80年代出现了各种专用的带电测试仪器,使传统的模拟量测试走向数字化测量,摆脱将测试仪器直接接入测试回路中的传统测量模式,利用传感器将被测量转换成数字仪器可直接测量的电气信号。同时还出现一些其他通过非电量测量来反映绝缘状况的测试仪器，例如，远红外装置、超声装置等。
（3）随着计算机技术的产生,出现以数字波形采集和处理技术为核心的微机多功能绝缘在线监测系统。利用先进的传感器技术,计算机技术和数字波形采集与处理等高新技术,实现更多的绝缘参数在线监测。这种监测系统可以实时连续地巡回监测各被测量项目,因此,监测内容丰富,信息量大,处理速度快,对监测结果可显示、存储、打印、远传及越限报警,实现绝缘监测的全部自动化。
绝缘在线监测技术发展的高级阶段将是全自动在线监测系统与专家诊断系统的完美结合,从而构成智能化绝缘在线监测与诊断系统,并可纳入整个电网的自动化系统。
2 简述绝缘在线监测
电气设备的绝缘在线监测基本原理是电气设备处于运行状态中,利用其工作电压来监测绝缘的各种特征参数。因此,可以有效地反映绝缘的实际工况,从而对绝缘状况作出比较准确的判断。目前我国运行的绝缘在线监测装置可分为两大类,集中式微机在线监测系统和分散式在线监测装置。前者是将被测信号通过电缆引入设在中央控制室的微机在线监测屏进行集中监测,并迅速完成对监测数据的处理与分析。其突出优点是,可以对所有被测设备实施定时或巡回自动监测,运行方式灵活、易于扩一展、监测容量大、便于建立专家诊断系统,实现发电、变电站的综合自动化。后者则是利用专用的测试仪器,从固定安装在电气设备附近的专用传感器上取得信号,就地进行测量。其优点是结构简单,价格较低,易于更新,便于推广；缺点是测试工作仍需人工操作,不能纳入发电厂和变电站的整个自动化系统。
2.1 绝缘在线监测设备种类
电力系统内的电气设备种类繁多,结构复杂,其绝缘在线监测的设备项目各有不同。根据传感器的特性和不同设备的特点,目前我国电气设备绝缘在线监测的主要设备项目有：发电机局部放电、变压器、互感器、电容器、断路器、电力电缆、GIS、MOA、绝缘支柱等。
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2.2 绝缘在线监测原理
电气设备的绝缘在线监测设备项目不同,所采用的信号传感器也不同,但是不同类型的信号传感器都是将被测信号抽取出来,转换成检测装置可以检测的信号,并通过电缆送入检测装置。现代的检测装置大都采用数字化测量或微机处理系统,因此要求对被测信号必须进行A/D转换,一般是通过数字波形采集装置来完成。当然,为了提高系统的抗干扰性能,对输入输出信号往往还要采用光电藕合器进行隔离,有的甚至采用光纤传输进行光电隔离。
3 简述状态维修
“状态维修”是对传统的电气设备“计划检修”存在的各种弊端,提出的一种全新的检修概念。“计划检修”是按照预防性试验规程所规定的试验周期,到期必修,而不顾电气设备绝缘的实际状况,具有很大的盲口性和强制性,因而造成设备的“过度检修”,浪费了大量的人力物力。同时,这种过度检修还有可能引入新的绝缘隐患,或者由于检修的不慎所造成,或者由于频繁的拆装所造成。更多的则是由于各种对绝缘有破坏性作用的耐压试验所造成。后者主要是因为耐压试验电压都远远高于设备的额定运行电压,且这种高压会对绝缘造成不同程度的又是不可逆转的损伤,长此以往会大大缩短电气设备的使用寿命,甚至引发出事故。此外,受计划检修周期的限制,使检修往往不能恰到好处,事故有可能发生在2次检修的间隔时间内。而“状态维修”则是基于设备的实际工况,根据其在运行电压下各种绝缘特性参数的变化,通过分析比较来确定电气设备是否需要检修,以及需要检修的项日和内容,具有极强的针对性和实时性。因此,可以简单地把状态维修概括为有针对性地随时检修。正因如此,近年来“状态维修”已引起电力部门及国内外研究者的普遍关注。
3.1 状态维修意义
状态维修是基于电气设备绝缘的实际工作状态而确定的一种检修方式,实施电气 没备绝缘在线监测则成为实施状态维修惟一可行的技术手段。通过在运行电压下实时监测绝缘的各种状态参量并对这些相关信息的变化与初始值相比较或与检修标准相比较,来决策对设备是否进行检修。有的研究者甚至提出根据绝缘状态参量的变化来确定绝缘的残余寿命。有研究者对运行40年以上的油纸绝缘变压器进行过可靠性气命的预测研究,提出“绝缘年龄”的概念。指出“绝缘年龄”增加时,设备运行的可靠性降低,当可靠性低于某预定值时，一般为50%,即认为绝缘寿命已尽,设备应退出运行或进行相应的检修处理。“绝缘年龄”的评估是 依靠在线监测绝缘状态参量的分析处理结果,即通过在线监测的“专家诊断系统”来完成。专家诊断系统是一个大型数据库,储存有大量的检修经验、监测数据、实验数据和试验标准、规程规定等,并通过分析软件将其联系在一起,形成一个诊断系统,为状态维修提供一个智能化的自动决策。
结论语
电气设备绝缘在线监测技术是电气设备由传统的“计划检修”向先进的“状态维修”过渡的惟一技术手段,具有巨大的社会经济效益和广阔的发展前景。经过近20年来的发展,电气设备绝缘在线监测技术已取得重大进步,并在运行中积 累了一定的经验,证明其实际应用价值。在线监测技术尚有许多技术问题,如数 字处理技术、传感器技术、抗干扰技术等,有待进一步深入研究,并在实践中逐步完善,以期取代传统的预防性试验。完善的在线监测系统与专家诊断系统的完美结合,最终将实现电气设备绝缘监测的全面自动化和电气设备的状态维修。
参考文献
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论文作者:陈刚祥
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
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