在线监测技术在变电检修中的应用

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　　摘要：随着状态检修概念的普及，变电设备的在线监测技术也得到电力企业大力推广。文章对设备在线监测的特征量、预防性试验的结果数据、设备的历史运行状况和检修情况，以及设备现在的运行参数状况等进行了分析。
　　关键词：变电设备；在线监测；状态检修
　　从事故检修→定期检修→状态检修，是技术发展的必然。定期检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，构成了电气设备状态检修的内涵。必须加强常规测试工作，坚持长期积累设备状态参数，建立相应的台帐和设备状态评价记录。使用在线监测手段，提高在不停电的情况下掌握设备状态的方法和能力，更加有效的掌握设备的状态。同时，充分利用在线监测技术，积极应用新的故障诊断技术，不断积累经验，以指导状态检修工作，提高电力设备的健康水平和电网电能质量，保证电网的安全稳定运行。
　　1 变压器在线监测
　　1.1 变压器油色谱在线监测
　　变压器油是主变压器的主绝缘和散热的主要介质，必须定期对大型变压器油进行试验，通过对变压器油的试验，从而发现变压器内部是否存在缺陷或异常状况。然而定期检验的周期一般都比较长，出现还未到试验周期电力设备就出现事故了，所以提出对变电站的对变压器没油进行实时在线监测足非常有必要的。变压器油色谱在线监测过程，是将变压器本体油经循环管路循环并进入脱气装置，再由脱气装置进入分析仪，经数据处理打印出可燃气体等的谱图及含量值。根据变压器油中的溶解气体，反映出变压器内部的故障类型。如果是放电性故障，乙炔含量将明显增长；如果是过热性故障，总烃含量将明显增大。油中特征气体含量的变化是变压器发生故障的前兆。通过监测确定特征气体，油中溶解气体分析已被证明对于发现油浸变压器内部潜伏性故障相当有效和可靠。安装油中特征气体传感器连续监测，可检测到早期的潜伏性故障征兆，从而有助于用户尽可能采取正确的检修措施。
　　1.2 局部放电监测与定位
　　由于变压器油、纸绝缘中含有气隙或内部场强不均匀及导体中含有尖角、毛刺等，使局部电场过于集中，造成介质击穿，出现局部放电。局部放电水平及其增长速率的明显增加，能够指示变压器内部正在发生的变化。由于局部放电能够导致绝缘恶化乃至击穿，故值得进行局部放电参数的在线监测。最常遇到的局部放电源反映了绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡。设法将很弱的局放信号从强烈的外界电磁干扰中检测出来，关键在于有效地抑制干扰。目前的趋势是采用数字信号处理技术，用软件的方法消除干扰。在变压器局部放电监测中将电气法与超声法结合起来进行局部放电量的监测和局部放电部位的定位，称为电声联合测量法。
　　由于超声波在油及箱壁中传播的速度分别为140m／s及5500m／s，远低于电信号的传播速度，因此利用变压器套管末屏和铁心接地端的传感器TA采集信号，经滤波、放大、处理和A/D模数转换送至计算机，同时触发示波器或记录仪，记录超声传感器CS所接收的超声波信号，然后根据记录经超声传感器所接收的超卢信号与电信号的时差大小，推算变压器局部放电的位置。
　　1.3 铁芯多点接地在线监测
　　变压器技术标准要求变电站的主变压器铁芯只允许一点接地，如果铁芯出现多点接地，会使主变过热引起主变事故。监测铁芯多点接地故障足利用铁芯引出线的接地电流，经取样后进行测量的。大型变压器铁芯通过外壳小套管引出变压器箱体接地。对于变压器铁芯，为消除铁芯产生悬浮电位造成对地放电，变压器铁芯要保持一点接地。为防止铁芯硅钢片间的短路形成环流造成故障，不允许多点接地。正常情况下铁芯接地电流只有毫安级，但当铁芯发生两点以上接地故障时，该接地点的电流可增大为数安到数十安以上，严重时总烃成分明显增大，油中产生气体量的增加甚至造成气体继电器的动作。为了能及时发现铁芯多点接地故障，以便采取相应的措施，应对变压器铁芯接地电流进行监测，一旦发现铁芯接地电流出现突变或较大时，应对变压铁芯进行检查，如果发生铁芯多点接地必须及时进行处理，如果一时未能处理时，可以采取串入电阻等临时措施以减小铁芯接地电流。
　　2 高压断路器在线监测
　　2.1 操作运行特性的监测
　　随着计算机及电力技术的发展，现在可以记录开关的每一次合、分操作时的运行速度和时间，根据断路器的行程一时间特性可以提取各种机械动作参数，并分析其变化，可发现较多机械故障的隐患，并预测可能出现的故障――断路器机械部分由于疲劳老化、磨损、变形、生锈、装配不当等，影响正常机械性能的原因都可以从监测中反映出来。
　　2.2 操作线圈电流的监测
　　分、合闸操作线圈是控制断路器动作的关键元件，应用霍尔元件电流传感器可方便地监测多种信息的分、合闸电流波形分析每次操作监测到的波形变化，可以诊断出断路器机械故障的趋势。
　　2.3 断路器触头磨损的监测
　　通过测量12t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。
　　2.4 主操作杆上机械负载特性的监测
　　监测主操作杆上机械负载特性，可以提供开关刚分、刚合的时刻、触头接触压力，还可以反映连杆松动、断裂、卡死以及机械负载特性与机构输出特性之间的配合情况。
　　3 高压设备温度在线监测
　　3.1 导电连接固定接触和可动接触
　　常有多种原因造成接触不良，例如机械振动、触动烧蚀而造成接触处温度升高，引起接触处氧化，使接触电阻进一步增加，温度进一步上升，出现局部熔焊或产生火花甚至电弧放电，殃及周围绝缘材料，最终造成电气设备的损坏。因此，对开关设备导电连接处进行温度监测，实现过热报警，是避免重大事故发生或控制故障恶化的有力手段，从目前生产运行的情况看，温度的在线监测有良好的应用前景。目前常用的是采用电工功能材料是高分子PTC(正的电阻温度系数)热敏材料，其电阻率随温度成非线性变化，能准确的反应设备的实际温度，同时可以设定报警温度，及时通知运行人员。
　　3.2 红外热像仪
　　在高压电气设备的温度监测中，红外热像仪已被广泛的应用，对高压电气设备异常发热的诊断是十分有效的。对高压断路器而言，亦可通过检测导电回路电阻是否正常，从而来判断开关触头是否良好。如果触头接触不良，其接触电阻要增加，热耗损功率必然增加。红外热像仪灵敏度很高，很方便地就能测出。
　　4 电能质量在线监测
　　在变电站实现对电网电能质量的在线监测有着非常重大的意义，近年来电力企业已投入大量的资金对该领域进行了深入的研究，目前已开发了很多关于电能质量在线监测系统，主要实现以下3个方面的目的：
　　(1)对各种电能质量指标进行实时更新测量与数据采集，保证对电力系统基本运行工况的观察、记录及动态分析；
　　(2)针对各质量指标的具体特征对电能质量问题进行分层检测，完成对多种扰动信息的识别、提取和分析，并具有事故诊断能力，为制定改善电能质量和治理电网污染的具体措施提供可信的依据；
　　(3)完整了解电网安全、稳定、优质运行的技术经济条件，对电能质量各项指标进行综合评价，优化整个系统的监测体系，实现数据共享与交流。
　　5 主设备绝缘在线监测与诊断
　　在电力设备事故中，绝缘事故的发生率仅次于机械原因造成的事故，大都是因设备进水受潮、绝缘下降，内部带电体对外壳放电所致。随着设备运行时间的增加和操作次数的增多，电力设备出现绝缘事故的几率就更高，运行中除加强巡视外，应尽可能安装绝缘在线监测装置，以便及早发现绝缘老化、绝缘降低等放电隐患，及时采取措施，遏制故障的发生。绝缘在线监测技术，主要针对绝缘早期缺陷及发展过程的变化特征和极限故障参数的预报警及报警。根据绝缘参数变化的速度和趋势，提供对设备健康状态诊断的辅助手段，准确的刿断设备的运行状况，减少停电时间，降低事故的发生，保证电网的安全稳定运行。主设备绝缘在线监测系统主要为电力系统1lOkV及以上电压等级变压器、电流互感器、避雷器、电容型套管、耦合电容器和断路器等重要高压设备提供绝缘在线监测及诊断。在不改变变电站高压设备原有接地方式的情况下，连续监测、记录高压设备绝缘参数及其它数据：对于电容绝缘型设备(变压器套管、电流互感器、电容式电压互感器和耦合电容器)准确地测量介损、电容量以及泄漏电流；对于避雷器测量全电流和阻性电流，实时给出明确的状态信息。
　　6 结束语
　　在线监测就是通过变电企业的数据采集系统、信息管理系统、分散控制系统等，通过监测设备在线显示各变电设备的使用情况和状态参数，以提高电力设备的健康水平和电网电能质量，保证电网的安全稳定运行。
　　
　　

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