变电站高压电气设备绝缘在线监测技术探析

薛丹

摘 要：高压电气设备绝缘监测可提高电力系统运行的安全性。随着电网容量的增加，高压电气设备绝缘监测面临着新的挑战。通过详细介绍高压电气设备绝缘在线监测技术，探讨了变电站高压电气设备绝缘在线监测系统的应用问题，以供相关单位参考。

关键词：变电站；绝缘监测；高压电气设备；在线监测技术

中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0049-02

高压电气设备是电网系统的重要组成之一，其运行质量关系着整个电网系统运行的安全和稳定。如果高压电气设备绝缘出现问题，就会影响设备的正常运行，甚至会造成不可挽回的安全事故。根据资料统计，电气设备绝缘故障在电力故障中占有很大的比例。因此，需要加强对高压电气设备绝缘的监测，预防绝缘故障的发生，以确保电网系统安全、稳定地运行。

1 高压电气设备绝缘在线监测技术概述

绝缘状况监测技术兴起于20世纪70年代。随着绝缘在线监测技术的发展，越来越多的监测方法不断涌现。传统的绝缘在线监测技术主要利用了数据采集和传感器，但监测速度较慢，且监测效果一般。随着智能芯片技术的发展，实现了芯片与计算机网络的直接相连，利用信息技术开展绝缘在线监测，不仅提高了监测速度，还实现了远程控制和越线报警等功能。因此，该方法得到了广泛的应用。

现阶段，变电站的电气设备主要通过氧化锌避雷器实现绝缘，与传统串联间隙法有本质的区别。避雷装置在运行过程中难免会发生漏电现象，漏电电流会流过阀片，导致阀片老化的速度加快。利用在线监测数据能够了解电流的情况，并分析避雷器的绝缘状态。这样有利于及时地发现绝缘故障并加以修复，进而提升电网运行的安全性和可靠性。

2 在线绝缘监测系统的应用

变电站的高压电气设备主要包括避雷器、变压器、高压开关柜、电流互感器、电压互感器、耦合电容器和CVT等。下面就以这些设备的绝缘在线监测为例，具体分析高压电气设备在线监测绝缘系统的应用问题。

2.1 避雷器绝缘在线监测

避雷器对变电站的运行安全起着关键作用。避雷器绝缘故障是指由于通过避雷器的阻性电流增大，导致其损耗增大，进而造成热击穿现象。在传统的预防性试验中，主要通过检测避雷器的漏电电流判断其绝缘状态，监测效率较低，且效果较差。目前，通过在线监测避雷器中的阻性电流，可及时发现避雷器中存在的绝缘安全隐患，这有利于变电站避雷器运行的安全和稳定。

2.2 变压器绝缘在线监测

在变压器绝缘监测中，要了解变压器绝缘状态的表示方法。其中，一般用局部放电量、放电位置、油中溶解气体、介质损耗值、设备电容和漏电电流等电气特征量表示变压器的绝缘状态。高压电气设备绝缘在线监测系统能在线监测变压器的局部放电量、氢气浓度等，实时评估变压器的绝缘状态，并通过定位技术，获取局部放电的三维坐标。在油中气体浓度的在线监测中，监测气体包括CO2、CH4、C2H2、C2H4、CO和C2H6等，可根据气体浓度评估变压器的绝缘状态。如果评估结果显示变压器绝缘存在问题，就需要跟踪气体的产气率，以此判断绝缘故障的性质，并根据不同的气体浓度判断发生故障的元件和故障类型。一般而言，在判断故障类型方面，在线监测需要与电气试验、气相色谱法相互配合，以提高诊断的准确性。

2.3 容性电气设备绝缘在线监测

耦合电容器、CVT、电流互感器、电压互感器、套管等都属于容性电气设备。目前，对这些容性设备的绝缘在线监测技术已逐渐成熟，并得到了广泛的应用。对容性电气设备的监测项目包括电容量、漏电电流、介质耗损和三相不平衡电流等。

采用监测高压电气设备，特别是容性设备介质损耗角正切值的方法，能够准确地判断设备的绝缘状态，具有很强的灵敏度，可以监测到设备是否存在绝缘老化、受潮、局部缺陷等问题。其中，容性设备绝缘问题中最突出的是绝缘受潮，其原因是容性设备的电容分布均匀性具有一定的强制性，且对绝缘利用率较高。所以，如果绝缘受潮，就会增加介质的耗损，从而出现绝缘被击穿的现象。测量通过设备的电流也是绝缘监测的重要方式之一，该方式能够有效判断设备绝缘有无缺陷。如果设备绝缘存在缺陷，且处于初级阶段，则绝缘介质损耗角正切值的变化应与电流变化一致；如果绝缘缺陷已发展至后期，则设备电容的变化应与电流变化率一致。该方法具有较高的灵敏度，可准确地判断设备有无绝缘缺陷。

2.4 高压开关柜绝缘在线监测

在变电站中，高压开关柜绝缘在线监测是高压电气设备绝缘监测的重要项目之一。高压开关柜绝缘故障主要表现为导电连接部分接触不良、绝缘老化、绝缘缺陷和绝缘劣化等，这些故障在潜伏期就会导致绝缘放电。而在线监测可评估高压开关柜的绝缘状态。目前，在线监测高压开关柜绝缘状态的主要方式为测量介质损耗角正切值和在线监测漏电电流。另外，还可以通过射频法监测高压开关柜导电连接部分接触不良的问题。

3 结束语

高压电气设备的绝缘性能对整个电网系统运行的安全性和可靠性具有重要的影响。随着科技的发展，在传统的绝缘在线监测技术的基础上融入信息化技术、嵌入网络技术等，构成了电气设备绝缘在线监测系统，实现了监测数据的采集和传输，提高了电气设备的综合管理水平，有利于及时发现并排除绝缘故障，具有十分重要的现实意义。由于高压电气设备长期处于高负荷运行状态下，加上运行环境等因素的影响，其绝缘容易发生老化、劣化等问题。因此，我们还需要加强对其绝缘性能监测技术的研究，完善现有的在线监测技术，为我国电力系统故障监测工程的建设和发展作出更大的贡献。

参考文献

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〔编辑：张思楠〕