对变配电设备绝缘在线监测技术的分析与探讨

2011-10-20福建厦门电业局叶金锭

河南科技 2011年22期

福建厦门电业局叶金锭

福建厦门电业局叶金锭

变配电设备是输配电系统中的重要环节，随着新技术的发展、试验设备性能的不断提高和试验方法的不断完善以及对电网运行设备的维护和调试经验的积累，开展变配电电气设备综合状态监测，对提高变配电电气设备的供电可靠性、减小设备的运行维护成本、延长设备的使用寿命、降低事故发生率有着重要意义。

一、绝缘在线监测技术及其原理

电力设备综合状态监测系统，由传感器系统、信号采集系统、分析诊断系统组成。目前常用的传感器有电磁传感器、力学量传感器、声参数传感器、热参数传感器、化学量传感器等；信号采集系统是将传感器得到的模拟量转换成数字量进行传输，应用数字滤波技术对采集到的信号进行滤波处理，抑制和消除外界干扰和背景噪声，提取真实信号，并进行信号的还原；分析诊断系统对所采集的信号进行分析、处理和诊断，得到监测电力设备绝缘的当前状况，并根据需要进行绝缘诊断和寿命评估。在线监测的基本流程如图1所示。

1. 变压器油中溶解气体在线监测单元。目前运行中的大型电力变压器，绝大多数是用变压器油来浸渍的，浸渍后绝缘及散热性能都有明显提高。油与绝缘纸（纸板、纸筒等）一样都是有机绝缘材料，在热、电、氧、水等多种因素作用下，容易逐渐裂解变质。对变压器油因热、氧化和局部电弧等多种因素而裂解出来的低分子气体进行分类定量监测是色谱分析的常用方法，它能在一定程度上反映出此油浸纸结构中的故障或老化过程。

用气相色谱法监测变压器绝缘油中的气体现已比较成熟，虽在国内外存在多种技术和方法，但基本理论相似。由于传感器技术和计算机应用技术、信息技术的发展，现在对油中气体采用高灵敏度传感器可以检测出变压器油裂解的H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6和微水等物质的含量，通过分析油中气体的含量可以有效地分析变压器的运行状况、运行寿命和绝缘老化程度，进行早期故障诊断。

整个监测装置可分为油气分离单元、气体检测单元和微机处理、控制及诊断单元，通过通信部分转接到工业控制计算机，实现对多台变压器油中溶解气体的在线监测。

2. 变电站电容型设备的在线监测。电容型设备主要包括耦合电容器，主变压器的电容型套管及电容型互感器。正确选择参数十分重要，通过监测电容器设备的三相不平衡电流、电容量、介质损耗因数tanδ（介质损耗角）、工作时的电容电流，可及时掌握这些设备的绝缘状况，并根据历史的、横向的、相间的比较，以及绝缘特性的发展趋势，及早发现潜伏故障，提出预警，避免严重事故的发生。

高压电容型设备绝缘的介质损耗因数，是反映其绝缘性能的一项重要指标，运行中的 MOA 阻性泄漏电流能反映阀片的受潮、劣化程度，因此二者是以计算机为核心的在线监测的主要参量。变压器在线监测诊断系统原理如图2所示。

对电容型设备介质损耗因数的测量，被测的电压和电流信号分别从电压互感器（YH）副边和容性设备末屏上获取，MOA 阻性电流信号从MOA的接地引下线上获取，采用高精度电压、电流传感器将YH和设备上的电压、电流变换成低压小电流信号，将数据联系到工业控制计算机，实现对多个电容型设备和MOA阻性电流的监测。

二、绝缘维护技术探讨

目前普遍认为，电气设备应从定期的预防性检修逐步过渡到状态维修。在运行电压下对电气设备的工作状态进行监测，不仅可以真实地反映设备绝缘的运行状态，还可以及时进行设备绝缘诊断，减少停电所带来的损失。

1.在线监测的特征量分析。在目前尚未制定出状态检修标准的条件下，在线监测所测得的特征量只能是以“纵比”（与同一设备连续监测的数据相比）为主，以“横比”（与同类设备的在线监测值比较）为辅，预防性试验中的检测数据可供参考。如果纵比时，特征量发生了突变或持续增大，可以基本诊断为设备有某种潜伏性故障，再与同类设备曾发生过故障的特征量或三相中的另两相的特征量变化规律相比，可进一步判断属于何种潜伏性故障。

2.在线监测的不足。在线监测将成为绝缘检测中的一个重要组成部分，它将在很多方面弥补仅靠定期停电预防性试验的不足，但目前还不能认为在线检测将全面替代停电预防性试验。一方面在线监测原理和技术尚不完善，在线监测的判定标准没有得到彻底解决，必须开展进一步研究；另一方面，在线监测测量的是工频电压下的电力设备绝缘参数，电力系统内时常发生的过电压情况下的绝缘品质无法进行测量。建议以在线监测为依据，适当延长预防性试验周期，建立良好的在线监测数据管理机制，及时反映监测数据的变化，监督潜伏性故障的发展，防止事故的发生。