摘要：电力是工厂主要的动力能源之一，电气设备的良好性能是安全优质供电的重要保障。高压供电设备是指电力系统里的电力线路、变压器、断路器及这类设备的二次控制系统的统称。随着经济的发展，各地工业园区不断开工建设，工厂越来越多，供电设备得到大量广泛使用。电气设备的日常维护及状态监控对于电气设备的安全运行，预防事故的发生有着重要的作用，它会直接影响到企业的经济效益及电网安全。电力设备故障是工厂安全生产的重大责任事故，防止人员伤亡和运行设备损坏是预防和控制的关键问题。
关键词：可靠性； 在线监测 ；防范措施
对电力设备进行状态监测的目的在于及时发现早期故障的征兆,以便运行维护人员在事故处于萌芽状态时,就能够通过检测手段及早消灭隐患,从而避免恶性事故的发生。对电力设备进行在线监测,是实现设备预知性维修的前提,是保证设备安全可靠运行的关键,也是对传统离线预防性试验的重大补充和新的发展。本文阐述了供电系统的可靠性及在线监测，并提出了保护高压线路的几种常见方法。
一、供电系统的可靠性要求
1、供电系统的性能要求。企业的供电系统,是由电力网进线、总降压变电所或中心配电所、厂区网路、车间变电所和车间配电系统组成。安全可靠是企业首要的要求,运行检修时,不允许发生人身事故和重大的设备事故。可靠性的客观衡量标准是运行实践。估计接线方式的可靠性时,设计者应充分考虑到运行经验,而不是凭主观臆断。经济性是设计供电系统接线方式的重要原则。可靠性与经济性有其矛盾的一面,也有其统一的一面。过分强调经济,减少设备节省投资,必然防害其可靠性,造成事故和停电,结果不经济。所以在处理这些矛盾时,就必须保证可靠,再求经济,以求得矛盾的统一。
2、供电系统的可靠性。可靠性理论属于系统工程中的一个重要部分,近年来,可靠性研究已深入到电力系统的各个组成部分。其主要倾向则在于研究如何完整地估计系统的可靠性,以及如何妥善解决可靠性与经济性之间的协调问题。提高电力系统可靠性的基本途径是尽量提高组成系统元件的质量,以达到尽可能长的寿命,同时在其寿命期间定期合理安排停电检修计划从而保证系统的长期、可靠运行。状态检修作为一种先进的设备检修方式,上世纪在我国电力系统中得到广泛认可和研究,部分发达地区正在进行传统定期检修到状态检修的探索。近来出现了一些新的监测手段,在线监测就是一种新兴的状态监测技术。
二、在线监测与诊断技术
1、在线监测装置。在线监测装置包括安装在运行设备上的监测装置,及可不停电获取设备参数的各种仪器和技术手段,它是进行设备状态检修的技术基础和前提。目前,世界上先进国家在这方面已取得了一定的成效。我国这方面可以说是刚起步,能达到实用化的在线监测项目并不多,已商业化的监测装置就更少。目前在线监测装置主要有:1）变压器在线监测装置。2）断路器在线监测装置。3）容性设备在线监测装置。4）绝缘子、避雷器等在线监测装置。
2、状态诊断的信息处理技术。状态诊断与预测是利用在线监测装置获取设备状态参数,通过参数与故障、设备寿命间的关联诊断当前设备健康状态及预测未来一段时间内设备的可能状态。以某种算法软件形式和相应的在线监测装置融合在一起的状态诊断与预测是在线监测装置的发展趋势。对采集到的信号加工处理,要比采集信号本身更为困难。信号加工和处理的目标有3个,即从现场中大量的背景干扰信号中提取有用的信号;根据测得的信号进行故障分类;判断故障的严重程度,以便决定设备是否需要退出运行。为抑制现场测量中不可避免的干扰,除了应用硬件滤波器和数字滤波技术以外,近年的研究结果发现小波变换技术可有效地滤除稳态信号。故障信号的分类则比较困难,过去用频谱来区分故障类型的方法有很大的局限性。因为许多不同类型的故障信号频谱往往有一部分甚至大部分是重叠的,在频域内很难加以区分。
3、制定最优的设备维护计划。设备稳定运行期内不必要的检修反而是影响设备稳定运行的隐患,因此依据设备状态的准确判断和预测而生成的检修计划比传统的定期检修更科学,更实用,对设备的长期稳定运行十分重要。但是,因设备状态与参数间的关系多为非线性且可获取的运行设备参数有限,准确诊断状态特别是准确预测困难很大,故当前状态预测仅供参考。
三、设备的故障防范措施及对策
随着技术的进步，现代工厂内高压电气设备大都采用了综合自动化保护控制装置，保护装置的作用是当厂内电气设备发生故障时，能迅速切断故障点电源，避免造成更大的损失。目前，综合自动化对继电保护全方位的功能要求越来越高。与电磁型保护装置相比，微机保护装置对抗干扰、防雷击、工作环境、电源电压等客观条件的要求更高。因此要求有更高的防范措施及技术对策，才能确保工厂用电设备安全稳定运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要措施如下：1）防尘、除灰、防潮，此项作用很大，许多保护装置误动或拒动事故都与灰尘有关。2）定期紧固保护装置的输入、输出二次回路端子，如果端子螺丝松动，保护控制会失灵。3）检查蓄电池是否正常，各输出直流电压是否正常。4）插件模块外观检查、有无异味或其他味道，并定期对模块进行测温。5）每年对高压开关保护装置校验，校验是自动化保护装置维护的主要举措，判断装置功能是否正确完备。在微机保护装置校验时，要注意以下几方面的要素：万用表、电压表、示波器等取电压信号的仪器必须具有高输入阻抗；按外观检查、绝缘检测、定值检查、电源性能测试、保护性能检查、整组试验等顺序进行。
四、高压线路保护的几种方式
1、定时限过电流保护。定时限过电流保护的动作时限是固定的,与通过它的短路电流的大小无关,动作时限靠整定时间继电器的值来确定。定时限过电流保护具有动作时间准确,整定方便,动作的选择性和灵敏性易满足要求的特点,但所需继电器的数量较多,接线复杂且需直流操作电源,投资较大;另外,由于定时限过电流保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的,即越靠近电源端,保护的动作时限越长且线路的阻抗也越小,短路电流就越大,造成的危害也大,因此常在靠近电源端加装电流速断保护元件配合使用，这种保护方式一般应用在比较重要的场所。
2、反时限过电流保护。反时限过电流继电保护的动作时限与通过它电流的大小成反比,短路电流越大,动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长。在故障靠近电源端时,短路电流较大,动作时限也就较短。由于感应型电流继电器本身具有时限、掉牌功能且有功率大、触点数量多等特点,故省去时间继电器、信号继电器、中间继电器;另外它还具有电磁型继电器的速断功能,可以实现电流速断保护。这种保护装置无须直流电源,投资少,接线简单;缺点是:动作时间整定比较麻烦,继电器动作误差较大,当短路电流较小时,动作时间可能很长。
3、电流速断保护。电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护,动作时限为本身固有的动作时间,通过它可接通断路器的跳闸回路并在最短的时间内切除短路故障,保护线路。它不带时间继电器,其选择性不是依靠时限,而是根据短路电流不同来选择动作电流的。当被保护线路以外发生短路时,保护装置应不动作;而在电流速断保护区内,即使发生最小的短路电流,保护装置也能可靠动作。电流速断保护虽能快速切除故障,但不能保护线路全长,只能保护靠近首端的一部分线路,因为当靠近末端的线路上发生的不是最大短路电流故障时,电流速断保护装置可能不动作,此段线路就得不到保护。这种保护装置不能保护的区域称为死区,保护死区的大小与系统的运行方式有关,当系统运行方式从最大运行方式改变为最小运行方式时,死区会增大。由于存在保护死区,因此电流速断保护不能单独使用,必须配备带时限的过电流保护装置。在电流速断的保护区内,速断保护为主保护,过电流保护为后备保护,而在电流速断保护的死区内,过电流保护为基本保护。
4、单相接地保护。1）绝缘监视保护；利用中性点不接地系统发生单相接地故障时出现零序电压的特点,在变电母线上装一套三相五柱式电压互感器,通过配置三只相电压表和一只线电压表加电压转换开关,可观察三相电压和线电压。有单相接地故障时,电压表会指示一低、二高、三不变现象。在电压互感器开口三角形两端接一个过电压继电器,正常运行时,系统三相电压对称,在开口端输出的电压为零,继电器不动作;当出现单相接地故障时,开口三角形两端出现零序电压,使过电压继电器动作,发出信号,值班人员根据指示,逐一短时断开故障的出线开关进行检查,当三个相电压表指示值相同时,则被拉开的线路就是故障线路。该保护装置没有选择性,值班人员只知道电网发生了接地故障及故障的相别,而不知道接地故障发生在哪条线路上。它适用于出线线路数目不多,并允许短时停电的电网中。2）零序电流保护；零序电流保护是利用单相接地故障线路中会产生零序电流的特点而构成的保护装置,它适用于高压线路较多的大中型企业。在电缆线路或由电缆引出的架空线上安装零序电流互感器,它的一次侧为被保护电缆的三相导线,即零序电流互感器的铁芯套在电缆外面,二次侧接电流继电器。正常运行或发生相间短路时,互感器二次侧不会感应零序电流,所接的继电器不会动作;但当线路发生单相接地故障时,零序电流反映到互感器二次侧并通过零序电流继电器,使保护装置动作,发出信号。对于架空线路的单相接地保护,一般采用三个电流互感器同极性并联组成零序电流滤过器,再接零序电流继电器的方式,三相电流互感器的二次电流相加后流入电流继电器,但一般工厂多用电缆线路,故此种方式在工厂供电中用得不多.
随着供电可靠性要求的提高以及电网安全经济运行方面的考虑,电力设备检修必将由周期性检修过渡为状态性检修,于是在线监测技术的研究逐渐被重视起来。在日常工作中采取必要的点检、巡检、期检、在线监测等手段来监控设备的运行状态。以降低企业的损失，提高企业的经济效益，从而实现企业的健康可持续发展。
参考文献
[1]王华吉.工厂供电系统安全运行[J].齐厂科技,2015(3).
[2]熊为群,陶然.关于供电设备状态检修的思考[J].中国资源综合利用,2015(1).
[3]赵诚.冶金企业供电设备建立状态维修制的必要性与对策[J].冶金动力,2016(4).
论文作者:刘国帅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/23
标签：电流论文; 在线论文; 设备论文; 故障论文; 时限论文; 动作论文; 状态论文; 《电力设备》2017年第26期论文;