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摘要：随着国民经济的发展，电力系统也逐渐发展壮大，传统的定期停电进行预防性试验的做法已不能满足电网高可靠性的要求。电力设备在线监测应运而生，所谓电力设备在线监测就是利用传感、电子、计算机数等技术，通过对运行中高压设备的信号采集和传输、逻辑判断，来实现对电力设备运行状态的带电测据处理或不间断实时监测和诊断。文章重点就高压电气设备绝缘在线监测技术相关问题进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键词：高压；电气设备；绝缘；在线监测；研究
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。
1传统预测方法缺点
第一，未能完全模拟实际运行条件。实际运行中，电网存在高次谐波，同时环境温度、湿度以及设备在运行状态下的电场、磁场，都对试验有一定影响，故而停电后进行的预防性试验所诊断的结果未必符合实际运行状态，且设备试验期间需要从电力系统中退出，影响了供电的连续性；第二，只能反映设备某时期的绝缘水平，未能准确预测设备绝缘性能的劣化速度和失效时间，难以全面、真实地反映设备存在的潜伏性故障。绝缘的劣化、缺陷发展速度各异，且其潜伏和发展时间不定，而传统的预防性试验是定期进行的，不能及时准确地发现故障，从而会导致发生漏报、误报或者早报的情况；第三，造成没必要的浪费甚至造成新的设备缺陷。规程规定，即使状况良好的电气设备仍需进行周期性的停电试验和检修，这就必然会造成不必要的电量损失，降低了供电可靠性，而且还需要配备大量的专业技术人员以及高性能的试验设备。有些实验项目试验后甚至会对绝缘造成一定的损伤，导致新的缺陷产生。
2高压电气设备绝缘在线监测技术及其应用
2.1变压器
2.1.1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。
2.1.2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。
2.2GIS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。
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2.3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。
2.4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，所以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。
2.5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。
3高压电气设备绝缘在线监测功能要点分析
第一，铁芯监测其泄漏电流，同时监测和记录现场温度、湿度及瓷裙表面污秽电流等环境参数，掌握影响其缺陷的内外部因素；第二，变压器类充油设备测量绝缘油的内部可燃性气体变化情况，掌握设备内部有无过热放电等缺陷情况；第三，电流互感器、变压器套管、电容式电压互感器等容性设备测量其泄漏电流和介质损耗角正切值，掌握其内部的受潮和绝缘老化及损坏缺陷；第四，避雷器主要测量在运行中的泄漏全电流、容性电流及阻性电流变化情况，掌握其内部的绝缘受潮以及阀片的老化情况；第五，高压开关柜监测泄漏电流、介质损耗角正切值等，从而获取有关绝缘信号的波形，掌握其内部绝缘部分的缺陷或劣化、导电连接部分的接触不良等相关绝缘状况。但由于绝缘在线监测系统工作的实时性，被监测电气设备通常均带有高压，或者被监测电气设备和取样装置、传输系统等都处于较强的电磁干扰中，而被测信号相对较弱，因此测量容易受周围其他带电设备或接地体的影响。
结束语
综上所述，高压电气设备绝缘在线监测是一门综合性的科学技术，它集高电压技术、计算机技术、通讯技术、测试技术为一体。在电网中具有举足轻重的地位，其运行状况是否良好，直接关系到电力系统是否安全可靠，一旦其绝缘部分出现缺陷或劣化，就会导致影响设备和电网安全运行的绝缘故障或事故。因此，高压电气设备绝缘在线监测可以实时掌握变电站内高压电气设备的绝缘状况，对提高设备运行维护水平，及时发现事故隐患，合理分配人力物力资源，减少停电事故有着积极的意义。
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论文作者:李志涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/16
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