1、.：.；高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測的討論教程來源： 點擊：555次 時間：2021-12-29 10:57:54電力系統(tǒng)的供電可靠性關系到國計民生，如何有效地保證電力系統(tǒng)的平安、可靠運轉(zhuǎn)不斷是電力部門的一個重要課題，而高壓設備的平安運轉(zhuǎn)是整個系統(tǒng)平安運轉(zhuǎn)的根底。高壓電氣設備在電網(wǎng)中運轉(zhuǎn)時，假設其內(nèi)部存在因制造不良、老化以及外力破壞呵斥的絕緣缺陷，會發(fā)生影響設備和電網(wǎng)平安運轉(zhuǎn)的絕緣事故。因此，在設備投運后，傳統(tǒng)的做法是定期停電進展預防性實驗和檢修，以便及時檢測出設備內(nèi)部的絕緣缺陷，防止發(fā)生絕緣事故。但是，隨著國民經(jīng)濟的開展，社會對電力供應的可靠性要求越來越高，電力系統(tǒng)也逐漸開展壯大，傳統(tǒng)的定期停電

2、進展預防性實驗的做法已不能滿足電網(wǎng)高可靠性的要求。 隨著科學技術的開展，提出了高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測的概念，并得到業(yè)內(nèi)人士的歡迎，其技術也得到了迅速開展。我公司所轄的多個500kV變電站自1998年開場運用這一技術，獲得了一些閱歷和較好的效果。根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測結果，發(fā)現(xiàn)了500kV200kV多臺電流互感器介損嚴重超標、1臺500kV避雷器泄露電流嚴重超標的缺陷。 2 高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測技術研討的開展概略 國外許多電力公司從上個世紀70年代就開場研討并推行運用變電設備在線監(jiān)測技術，主要目的就是減少停電預防性實驗的時間和次數(shù)，提高供電可靠性。但當時的設備簡陋，測試手段簡單，程度較低。

3、隨著計算機技術的飛速開展，在線監(jiān)測設備產(chǎn)品不斷更新完善，在線監(jiān)測技術程度不斷提高。到目前為止，許多國家已廣泛運用線監(jiān)測技術手段。在近幾年來召開的歷屆國際高電壓技術學會ISH及亞洲絕緣診斷會ACEID上，有關電氣設備絕緣在線監(jiān)測與形狀檢修方面的論文占有相當大比例。絕緣在線監(jiān)測技術的開展大體閱歷了3個階段。 1帶電測試階段。這一階段起始于70年代左右。當時人們僅僅是為了不停電而對電氣設備的某些絕緣參數(shù)如泄露電流進展直接丈量。設備簡單，測試工程少，靈敏度較差。 2從80年代開場，出現(xiàn)各種公用的帶電測試儀器，使在線監(jiān)測技術從傳統(tǒng)的模擬量測試走向數(shù)字化丈量，擺脫將儀器直接接入測試回路的傳統(tǒng)丈量方式，取而

4、代之的是運用傳感器將被丈量的參數(shù)直接轉(zhuǎn)換成電器信號。 3從90年代開場，隨著計算機技術的推行運用，出現(xiàn)以計算機處置技術為中心的微機多功能絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。利用計算機技術、傳感技術和數(shù)字波形采集與處置技術，實現(xiàn)更多的絕緣參數(shù)在線監(jiān)測。這種在線監(jiān)測信息量大、處置速度快，可以對監(jiān)測參數(shù)實時顯示、儲存、打印、遠傳和越線報警，實現(xiàn)了絕緣在線監(jiān)測的自動化，代表了當今絕緣在線監(jiān)測的開展方向。到目前為止，大量的在線監(jiān)測的技術曾經(jīng)在電力系統(tǒng)設備缺陷檢測中得到廣泛運用，并有了一定的閱歷。如變壓器油在線色譜分析、電氣設備的紅外測溫技術等曾經(jīng)非常成熟，并在檢測設備的絕緣性能中發(fā)揚了重要的作。 在國內(nèi)，在線監(jiān)測技術的開

5、發(fā)與運用始于上世紀80年代。由于受當時整體技術程度的限制，如電子元件的可靠性不高，計算機運用剛剛起步，當時的在線監(jiān)測技術程度較低。80年代末曾在國內(nèi)掀起了第一個運用高潮，后來由于種種緣由又漫漫冷了下來，到90年代中期處于一個低落時期，但是一些廠家和科研院校并沒有放松對該項技術的研討，各地的供電部門也陸續(xù)引入在線監(jiān)測技術。到2000年后，隨著在線監(jiān)測技術的不斷成熟及客觀的需求，在線監(jiān)測技術又開場重新被大家所注重，目前，在國內(nèi)很多地域都開展了這項任務。 3 根本原理 31根本原理 高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測技術是在電氣設備處于運轉(zhuǎn)形狀中，利用其任務電壓來監(jiān)測絕緣的各種特征參數(shù)。因此，能真實的反映電氣

6、設備絕緣的運轉(zhuǎn)工況，從而對絕緣情況作出比較準確的判別。 高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測主要檢測參數(shù)是電氣設備的介損值，其丈量原理大都運用硬件鑒相既過零比較的方法。目前的絕緣在線監(jiān)測產(chǎn)品根本都是用快速傅立葉變換FFT的方法來求介損。取運轉(zhuǎn)設備PT的規(guī)范電壓信號與設備泄露電流信號直接經(jīng)高速A/D采樣轉(zhuǎn)換后送入計算機，經(jīng)過軟件的方法對信號進展頻普分析，僅抽取50HZ的根本信號進展計算求出介損。這種方法能很好地消除各種高次諧波的干擾，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，能很好地反映出設備的絕緣變化。對于設備物理量如變壓器油溫、氣體含量等的在線監(jiān)測那么是經(jīng)過置放傳感器探頭的方法采集信號，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計算機分析處置。32系統(tǒng)

7、的普通功能 近幾年研制的高電壓設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)既能對帶電設備的絕緣特性參數(shù)實時丈量，又能對獲取數(shù)據(jù)進展分析處置。普通具有以下功能 a丈量避雷器在運轉(zhuǎn)中的容性電流和阻性電流變化情況，掌握其內(nèi)部絕緣受潮以及閥片老化情況。 b丈量CVT、耦合電容器、電流互感器、套管等容性設備的走漏電流和介質(zhì)損耗，掌握其內(nèi)部受潮和絕緣老化及損壞缺陷。 C丈量充油設備絕緣油的內(nèi)部可燃性氣體變化情況，掌握設備內(nèi)部有無過熱、放電等缺陷情況。但對整套在線丈量系統(tǒng)來說，要保證其丈量準確、性能穩(wěn)定，其必需到達以下性能： d檢測阻抗穩(wěn)定，不受變電站強電磁干擾的影響，在系統(tǒng)操作過電壓、雷電過電壓作用下具有自維護性，不發(fā)生性能變化

8、和軟件損壞景象。 e檢測信號傳輸好，不發(fā)生失真和對其附近的其他信號有影響，同時也不受其他信號的干擾。 f具有專家分析功能，智能化判別設備內(nèi)部絕緣形狀。 g系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)可以遠程傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 4監(jiān)測設備要點分析 4.1避雷器 目前變電站運用的氧化鋅避雷器絕大部分不再有串聯(lián)間隙，MOA運轉(zhuǎn)期間總有一定的走漏電流經(jīng)過閥片，加速閥片老化；而受潮和老化是MOA閥片劣化的主要緣由。檢測MOA走漏全電流和阻性電流能有效地反響MOA的絕緣情況，在電流丈量反映整體嚴重受潮景象，早期老化時阻性電流添加較多，全電流變化那么不明顯。在正常運轉(zhuǎn)情況下，流過避雷器的主要電流為容性電流，阻性電流只占有很小的一部分，約

9、為10%-20%左右。阻性分量主要包括：瓷套內(nèi)、外外表的沿面走漏，閥片沿面走漏及其本身的非線性電阻分量，絕緣支撐件的走漏等。當閥片老化、避雷器受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及外表嚴重污穢時，容性電流變化不多，而阻性電流卻大大添加。避雷器事故主要緣由是阻性電流增大后，損耗添加，引起熱擊穿。所以丈量交流走漏電流及其有功分量是現(xiàn)場檢測避雷器的主要方法，預防性實驗規(guī)程也將氧化鋅避雷器MOA“運轉(zhuǎn)中走漏電流的丈量列入預試工程。 4.2 CVT、耦合電容器、電流互感器、套管等容性設備 丈量CVT、耦合電容器、電流互感器、套管等容性設備介質(zhì)損失角正切值是一項靈敏度很高的實驗工程，它可以發(fā)現(xiàn)電氣設備絕緣整體受潮、絕

10、緣劣化以及部分缺陷。絕緣受潮缺陷占用電容型設備缺陷的85.4%，這是由于電容型構造是經(jīng)過電容分布強迫均壓的，其絕緣利用系數(shù)較高，一旦絕緣受潮往往會引起絕緣介質(zhì)損耗添加，導致?lián)舸?絕緣最終擊穿的開展速度非?？欤欢^緣劣化普通具有以下一些根本特征： a 絕緣介質(zhì)損耗值會添加，由此以及其他緣由產(chǎn)生的熱量最終能夠?qū)е陆^緣的熱擊穿。丈量絕緣損失角正切值tg可以檢測介質(zhì)損耗的變化。 b 絕緣中能夠伴隨有部分放電和樹枝狀電的發(fā)生。放電量很大的局放通常只是在有雷電或者操作過電壓存在以及絕緣損壞的過程中才出現(xiàn)，經(jīng)過tg丈量可以反映由此產(chǎn)生的介質(zhì)損耗。 c 絕緣特性受溫度變化的影響增大。絕緣溫度系數(shù)決議于絕緣

11、本身的型式，大小和絕緣情況，對于特定的電壓等級和絕緣設計，由于絕緣劣化導致溫度系數(shù)的添加，tg值的溫度非線性和靈敏度都會添加。因此，影響絕緣溫度的一切因數(shù)介質(zhì)損耗、環(huán)境溫度、負載變化等對于老化的絕緣tg值的影響都更加顯著。 對于具有電容式絕緣的設備，經(jīng)過其介電特性的檢測可以發(fā)現(xiàn)尚處于比較早期開展階段的缺陷。研討闡明，在缺陷開展的起始階段，丈量電流添加率和丈量介質(zhì)損耗正切值變化所得的結果一致，都具有很高的靈敏度；在缺陷開展的后期階段，丈量電流添加景象和電容變化的情況一致，更容易發(fā)現(xiàn)缺陷的開展情況。 5 案例引見 目前，我公司管轄9座500kV變電站和13條線路。我公司管轄的500kV變電站于上世

12、紀90年代后期開場對部分變電站安裝高電壓設備絕緣在線監(jiān)測安裝。以500kV濰坊變電站高壓設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)為例，引見其安裝及運轉(zhuǎn)情況。 500kV濰坊變電站高壓設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)自1988年投運，投運之初系統(tǒng)不完善，且部分高壓設備實踐并未接入運轉(zhuǎn)，呵斥運轉(zhuǎn)不可靠，沒有發(fā)揚應有的作用。2001年我們投資對系統(tǒng)進展改造，安裝了一套CIE2000型絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。 5.1系統(tǒng)引見 5.1.1 CIE2000型絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)分三大部分。第一部分是就地信號采集單元，第二部分是前臺處置系統(tǒng)，第三部分為遠程數(shù)據(jù)分析和傳輸系統(tǒng)。前臺處置系統(tǒng)經(jīng)過工業(yè)總線控制就地信號采集單元，用多種方式顯示，直觀對比當前與歷史數(shù)

13、據(jù)曲線，并由內(nèi)部局域網(wǎng)或向遠程數(shù)據(jù)分析和傳輸系統(tǒng)傳送。診斷軟件經(jīng)過WEB遠程下載變電站當前、歷史數(shù)據(jù)，并可接入山東電力超高壓公司MIS系統(tǒng)，協(xié)助有關專業(yè)人員作出評價及管理。 電壓信號傳感器 電流信號傳感器 電壓信號 絕緣走漏 電流信號 A/D轉(zhuǎn)換 FFT算法 測試箱 工控機 本站CRT 控制器 MODEM CIE2000后臺系統(tǒng) 5.1.2根據(jù)終端板放置在不同的位置可分為總線式和分線式。總線式是指終端板放置于終端箱內(nèi)，并安裝在現(xiàn)場，信號箱輸出電纜都接于終端板內(nèi)，只須n根總線引到主控室，使主控室中機屏更整齊，節(jié)省了電纜。分線式是指終端板裝于主控室中的機屏里，電纜都要從現(xiàn)場引入主控室的機屏斷子排，

14、再引入終端板。 5.1.3 CIE2000型絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的測試精度 一次泄露電流： 1% 設備等值電容： 1.5% 系統(tǒng)電壓： 1% 頻率： 0.05HZ 介損測試精度： 0.1% 避雷器有功電流： 10% 避雷器全電流： 5% 5.2 全面晉級改造主機柜 2001年初，500kV濰坊變電站高壓設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)晉級改造開場施工，安裝了CIE2000型絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。主機柜內(nèi)含計算機工控機系統(tǒng)、信號輸入/處置、電源等部件，工控機是控制丈量中心部件。將主機柜設備全部更新?lián)Q代，改換工控機為PENTIUM III800SIC級，根本滿足全站數(shù)據(jù)檢測、處置和存儲要求；改換前臺主機為CPU586，內(nèi)

15、存16M，顯示內(nèi)存1M，硬盤容量1G；任務軟件運用新開發(fā)CIE2000系統(tǒng)。 5.3改換一切探頭傳感器 傳感器分為絕緣信號傳感器和電壓信號傳感器，它在系統(tǒng)中起著獲取、變換信號的關鍵作用，由于它的性能優(yōu)良好壞直接決議檢測系統(tǒng)質(zhì)量。將其全部改換為全環(huán)氧澆注且?guī)цF殼屏蔽的ISS-80型，末屏接地線一并改換大截面多股線。留意在安裝信號抽取箱時，使信號抽取箱安裝后前部比后部略高，以防積水進入；信號抽取箱接地要用10號鋼筋焊接接地，保證其接地可靠。 5.4敷設鎧裝屏蔽電纜 將原有電纜改換，重新敷設六芯鎧裝屏蔽電纜，電纜頭加裝高強度絕緣護套，既防鼠、防機械損傷，又抗干擾、整齊美觀。 5.5 銜接調(diào)試 在整個

16、安裝施工階段，須留意要有良好接地系統(tǒng)，接地線要有足夠的流通容量。整個系統(tǒng)設備安裝終了，進入聯(lián)機調(diào)試試運轉(zhuǎn)階段。對即時出現(xiàn)不正常形狀及時進展調(diào)機處置，如發(fā)現(xiàn)1#主變B相接地電流超標報警，用鉗形表實踐丈量設備正常，后發(fā)現(xiàn)是一相探頭出問題，馬上進展矯正。經(jīng)過反復調(diào)試比較，經(jīng)過一周時間的試運轉(zhuǎn)后，安裝趨于穩(wěn)定。以下圖是1#主變500KV避雷器的信號傳輸圖，可以看出經(jīng)過圖象、數(shù)據(jù)都可進展設備運轉(zhuǎn)分析，并且實現(xiàn)了自動檢測、人工判別雙軌并行。5.6系統(tǒng)特點 5.6.1信號采集單元設計原理 采集單元就地采集所監(jiān)測設備的電壓、末屏電流等信號并進展數(shù)據(jù)處置，求得其幅度、相位等參數(shù)，進而在上微機可計算介質(zhì)損耗角等電

17、氣參數(shù)。 5.6.2采集單元設計特點： 采用DSP技術作為硬件平臺；傳感器采用高導磁率鐵心，可準確丈量小信號的幅度及角度，屏蔽措施完備，干擾影響減少；前向放大部分采用低溫漂、高精度型運算放大器以及高精度電阻使模擬放大通道穩(wěn)定。 5.6.3監(jiān)測系統(tǒng)的選型要求 選擇運轉(zhuǎn)高電壓設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，按照檢測設備的安裝不影響變電站設備的運轉(zhuǎn)方式特別是設備部件的接地的要求，系統(tǒng)采用與高壓設備沒有直接電氣銜接的一匝穿芯式傳感器；選用分層分布式系統(tǒng)，就地采集電氣參數(shù)，應防止微安、毫安級小電流模擬信號的遠間隔 傳輸；施工安裝簡便，可維護性好；形狀數(shù)據(jù)就地丈量要求準確、穩(wěn)定。 5.7 系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況 該站高壓設備

18、形狀監(jiān)測系統(tǒng)選擇了變壓器套管、鐵芯、電容式電壓互感器、電流互感器、氧化鋅避雷器為主要被測設備，其中避雷器丈量走漏全電流及其容性和阻性分量；變壓器套管、電容式電壓互感器、電流互感器丈量其走漏電流和介質(zhì)損耗相對變化量，鐵心檢測走漏電流，同時監(jiān)測和記錄現(xiàn)場溫度、濕度及瓷裙外表污穢電流等環(huán)境參數(shù)。整套系統(tǒng)進展后臺調(diào)試后投入運轉(zhuǎn)至今，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，丈量數(shù)據(jù)準確，對比實踐帶電和停電丈量數(shù)據(jù)，根本相吻合。經(jīng)過一年運轉(zhuǎn)實踐運轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)軟件功能比較完善，整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)可靠。運轉(zhuǎn)實際闡明，利用絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)可以有效地發(fā)現(xiàn)某些早期絕緣缺點。 6、在線監(jiān)測與形狀檢修 電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的運轉(zhuǎn)維護任務，傳統(tǒng)的做法是實行

19、“方案檢修。“方案檢修就是按照高壓電氣設備預防性實驗規(guī)程所規(guī)定的實驗周期，到期必對電氣設備進展停電檢修。而形狀檢修那么是基于設備的實踐工況，根據(jù)其在運轉(zhuǎn)電壓下的絕緣特性參數(shù)的變化，經(jīng)過分析比較來確定電氣設備能否需求檢修，以及需求檢修的工程和內(nèi)容，具有及強的針對性和實時性。因此，可以說“形狀檢修就是“應修既修，修必修好。 6.1方案檢修的特點： 1周期性。方案檢修是按照預防性實驗規(guī)程所規(guī)定的實驗周期，到期必修，具有很強的周期性。優(yōu)點是便于任務方案的安排。缺陷是它不論設備的實踐情況，具有很大的盲目性和強迫性，易呵斥設備的“過度檢修，浪費了大量的人力物力，同時各種耐壓實驗又有能夠?qū)υO備絕緣呵斥新的損

20、傷，等等。 2短暫性。定期預防性實驗只能檢測某一時間設備的絕緣形狀，不能適時檢測設備的絕緣形狀，無法確定設備何時出現(xiàn)絕緣缺陷，無法檢測缺陷的開展情況，特別是設備內(nèi)部開展速度快、易呵斥艱苦絕緣事故的缺陷，更是無法檢測到。 3實驗電壓低。定期預防性實驗的實驗電壓普通低于設備運轉(zhuǎn)電壓，所以定期預防性實驗無法準確地檢測出設備運轉(zhuǎn)電壓下的缺陷。 4降低了電網(wǎng)的供電可靠性。由于方案檢修的定期預防性實驗需求在設備停電下進展實驗檢測，添加了設備停電時間，必然影響電網(wǎng)的供電可靠性，同時供電部門也呵斥少供電量的損失。 6.2在線監(jiān)測指點下的形狀檢修 1實時性。高壓設備在線監(jiān)測技術對設備絕緣形狀實時監(jiān)測，不受設備運

21、轉(zhuǎn)情況和時間的限制，可以隨時檢測設備的絕緣形狀，一旦設備出現(xiàn)缺陷，能及時發(fā)現(xiàn)并跟蹤檢測、處置，對保證電網(wǎng)平安更具意義。 2真實性。由于在線監(jiān)測技術在設備運轉(zhuǎn)電壓和形狀下的絕緣參數(shù)進展檢測，檢測結果符合實踐情況，更加真實和全面。 3針對性更強?？筛鶕?jù)絕緣缺陷的開展和變化來確定檢修工程、內(nèi)容和時間，檢修目的明確，針對性更強。 4提高了設備供電可靠性。由于實行形狀檢修，減少了設備停電次數(shù)和時間，提高了設備供電可靠性，防止少供電損失，同時也提高了電力部門全員勞動消費率。 6.3形狀檢修的根底是要實時掌握和了解設備在帶電工況下的絕緣參數(shù)，在線監(jiān)測技術那么是獲得設備在帶電工況下的絕緣參數(shù)的獨一途徑。經(jīng)過在

22、運轉(zhuǎn)電壓下實時監(jiān)測絕緣的各種形狀參量并對這些量的變化量進展分析比較，來確定能否對設備進展檢修。近幾年來高電壓設備的制造質(zhì)量和程度有了很大提高，也為形狀檢修提供了更好條件，形狀檢修的優(yōu)勢也更加明顯。 7、問題討論 電氣設備絕緣在線監(jiān)測技術的推行運用，對電氣設備的平安運轉(zhuǎn)起到了積極作用，許多供電部門積極推行形狀檢修，減輕了設備檢修任務量，提高了電網(wǎng)可靠性，深受供電基層單位和供電職工的歡迎。但是，由于技術的復雜性和電氣設備的多樣性，尚有一些問題值得研討和商鶴。 1傳感器的特性和質(zhì)量是在線監(jiān)測的關鍵。目前常用的是羅可夫斯基線圈式傳感器，易受溫度、壓力、沖擊等外界環(huán)境的影響，是影響測試精度和穩(wěn)定性的重要要素。所以研制高精度、高穩(wěn)定的傳感器仍是在線