抽水蓄能电站变电设备在线监测技术及状态评价研究

扆博 邵卫超

摘要：抽水蓄能电站变电设备的运行状况直接决定抽水蓄能电站功能的发挥，进而影响电站服务电网运行的可靠性与稳定性。推广变电设备在线监测技术，能够实时掌握变电设备的运行参数，进而自动、实时判断变电设备的运行状态，让设备维护人员随时掌握变电设备的实际状况，以及时、有效防止潜在故障的发生。本文首先分析了抽水蓄能电站变电设备的基本设备维护内容，其次探讨了常用变电设备在线监测技术，最后就变电设备状态评价方法进行论述。

关键词：抽水蓄能电站;变电设备;在线监测技术;状态评价

引言

抽水蓄能电站变电设备主要包括变压器、电压电流互感器、断路器、隔离开关、GIS设备、避雷器等，随着变电设备长期运行，设备可能产生元器件老化、绝缘薄弱等问题，需要采取有效、可靠的方法来及时发现并处理，以防止电气事故的发生。

1变电设备的基本设备维护内容

变电设备的定期维护检修工作主要包括巡检、点检、定检、停电维护、小修、大修等，属于计划性维护检修工作，是保证设备安全、稳定、经济运行的一项基础性工作。但在电气设备在运行过程中，可能会出现匝间短路、断路器拉弧、设备绝缘老化和局部放电等情况，如未及时发现并进行有效处理，会严重影响变电设备的运行可靠性。而变电设备在线监测技术和设备状态评价能够有效弥补计划性检修的不足，及时发现并处置相关隐患和缺陷，并根据设备状态评价指导维护检修工作的开展。

2常用變电设备在线监测技术

2.1变压器铁芯接地电流在线监测技术

变压器常见故障有匝间短路、相间短路、铁芯对地放电、引线套管开裂等。当变压器运行时，电流回路不会再铁芯内形成，接地电流很小，一般在数十mA以内。当多点接地时，铁芯主磁通周围有匝间短路的情况存在，接地线上电流会明显增大，而流过的环流大小决定于故障点与正常接地点的相对位置，通对变压器铁芯接地电流进行监测，分析电流变化趋势，可有效判断变压器铁芯是否存在多点接地现象，为变压器运行状态的判断提供可靠依据。

2.2变压器油色谱在线监测技术

变压器油是重要的绝缘和散热介质，变压器油与油中的固体有机绝缘材料在运行电压下因电、热氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐裂解成低分子烷烃、烯烃和炔烃和CO及CO2气体，其中大部分溶解于油中，而气体的组分和含量一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的类型及发展程度，可作为反映变压器异常的特征量。如变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障会加快产气的速率，通过测量故障气体的产气速率，可以进一步确定故障的有无及性质，也是诊断故障存在和发展的依据。因此，变压器油色谱在线监测技术是保障变压器有效运行的有效手段。

2.3局部放电在线监测技术

变电设备在长期运行过程中，其绝大多数的绝缘材料在受到电、化学、热、机械、生物等各种因素的作用，绝缘性能逐渐劣化，易引发局部放电造成电气设备故障。为有效减少电气设备故障，在进行电气设备预防性试验和定期维修的同时，还应积极开展电气设备局部放电在线监测，对设备状态进行全天候监视，以便于及时、准确地发现电气设备的潜在隐患，并采取有效措施防患于未然，提高维修质量和效率，解决大量的经济成本。

2.4 SF6气体在线监测技术

抽水蓄能电站多由于空间受限而采用GIS成套设备，以SF6气体作为绝缘以及灭弧介质。GIS设备在运行过程中，可能产生气体泄漏、含水量增加等现象，会导致SF6气体成分发生变化，影响断路器的绝缘强度和灭弧性能，特别是当SF6气体和水分混合时，容易造成GIS设备出现拉弧和击穿故障，对设备平稳运行产生严重影响。因此，通过装设SF6气体在线监测装置，不断监测和分析数据变化情况，能够及时发现可能产生的故障或缺陷，保证GIS设备稳定运行。

3变电设备状态评价方法

3.1断路器

断路器的主要作用是有效切除故障并保护相关的电气设备。在实际运行过程中，受诸多因素的干扰，断路器可能会出现机械故障或电气故障，而拒合最常见。断路器故障的原因有很多，因此运维人员要及时开展设备状态评价，通过数据分析对断路器的运行状态进行整体评估。目前常见的状态评价技术有4种：①使用专用设备来定期开展断路器动作特性试验，对试验数据进行统计分析来评价断路器状态;②通过局部放电在线监测对断路器的绝缘性能及老化情况进行评估;③采用电气设备预防性试验进行检测;④通过SF6气体在线监测数据掌握断路器灭弧及绝缘介质性能，对断路器运行环境进行评估。

3.2变压器

变压器主要由变压器本体、套管、分接开关、冷却器系统和非电量保护等五部分组成。应综合考量变压器各部件的状态量变化，并作为重要的判断依据。通过实时监测变压器的各项运行数据、油色谱分析数据，并对比分析电气预防性试验数据，从多个维度对变压器状态进行综合评估。变压器状态评价结果应综合各部件的评价结果，并根据不同的评价结果对变压器采取不同的处置措施，确保变压器设备安全可靠运行。

3.3 GIS设备

GIS设备作为重要的电气设备组合电器，在电力生产运行中起到至关重要的作用，一旦GIS设备出现问题，会产生较为严重的设备事件和后果。对GIS设备进行设备状态评估，应通过搜集生产管理系统运行数据、GIS局部放电在线监测系统数据、电气设备性能监督试验数据、断路器及刀闸操作机构运行数据、SF6气体成分在线监测数据，形成基础数据，并及时开展数据对比分析，分析数据变化趋势，通过综合分析对变压器进行状态评价。

结语

综上所述，抽水蓄能电站变电设备在进行定期维护的同时，还需要结合变电设备在线监测技术和设备状态评价，更加精准地对设备开展检修维护工作，以保证变电设备的安全可靠运行，为抽水蓄能电站机组服务清洁能源消纳、电网调峰调频提供有力支撑。

参考文献

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