交流电容器在线监测系统在海上某平台的首次应用

2021-11-27刘清峰

中国科技纵横 2021年15期

刘清峰

（中海石油（中国）公司天津分公司，天津 300459）

0.引言

海上平台正在运行的高压并联电容器的运行状态如电容器容量、电容器运行电流的大小、电容器运行温度等实时数据是否正常,对于岸电项目运维电气运行管理人员和电气设备管理人员一直是一个看不见、摸不着的“未知数”。而电容器容量和电流的逐步减小、温度的上升一般又是一个缓慢的、逐步的、漫长的过程，根据现场运行环境、电压等级、运行电流大小、冲击电流大小的不同，其电容器容量降低等存在较大的不确定性，但总会在某个时间节点形成隐性故障，而在海上石油平台停电、停产、大修期间，通过专用设备检测高压并联电容器并不能排除送电后高压并联电容器带载运行后就不再出现故障。

交流电容器在线监测系统是专业解决高压并联电力电容器智能监测和智能运维一体化解决方案。可在标称电压为6kV～1000kV的供电系统中应用。适合使用的单台电容器额定电压为6kV～20kV、额定电流为20A～150A。本交流电容器在线监测系统同时可检测单台电容器的多项实时运行参数如电容器容量、电流大小及运行的实时温度，依托大数据对比和历史数据的横向及纵向对比，精确判断电容器的运行状态、为平台电气专业人员提供及时、准确、可靠的运维数据，消除电容器装置运行安全隐患，提升岸电项目的运行人员的运维质量，从而提高高压并联电容器的使用寿命[1]。

1.存在问题

交流电容器由于是全封闭的电气设备，如果因为制造工艺、运输、吊装、安装等原因会导致密封不良，进而出现渗漏现象，从而导致电容器内部受潮、演变成绝缘阻值降低，最终造成元器件受潮、击穿而损坏。当电容器内部元器件发生故障导致击穿时，电容器内部介质将通过较大的故障电流，电流产生的电弧和较高的温度是电容器液游离从而分解出有害气体，使得密封的塑料外壳的内部压力增大，导致外壳膨胀鼓肚。

电容器的介质损耗及其他发热元器件引起电容器本体的温度上升，其温度上升反过来会加快电容器的介质损耗，从而形成恶性循环，因此需要对其进行温度检测[2]。

配套电容器会配置不同电抗率的电抗器，以减少3、5、7、11、13次谐波电流对电容器的损耗，当电抗器的少量熔断丝熔断后，电容器可以照常运行，但存在副作用，即电抗率向减少方向发生漂移，有可能使谐波电流进入放大的频率范围。

2.系统介绍

高压交流电容器对于供电系统的电压质量的改善、功率因数的提高、降低线路损耗有着重要作用，因此对高压交流电容器的运行状况进行在线监测是防止高压交流电容器故障的有效方案。交流电容器在线监测系统连续监测高压交流电容器的运行状况，主要监测电容器容量、运行电压、电容器运行电流的大小、介质损耗、绝缘阻值、高次谐波电流、电容器运行温度、投切次数、运行时间等实时数据，当某个电容器出现电压超限、电流越限、谐波电流超过国标、电容量变化越限、绝缘阻值降低等故障时能够进行单个交流电容器的锁定[3]，其主要的功能参数如下：

（1）交流电容器在线监测系统可以实时、自动上传每个监测系统内的高压并联电容器的实时数据；

（2）高压并联电容器温度采集探测器采用高精度数字温度传感器、采用一体化、自取电结构，不仅提高了温度的测量精度，精度达到±1℃，免去了温度采集探测器需要定期更换供电电池的繁琐工作；

（3）运行电流采集模块采用一体化、自取电结构，内置了意法半导体STM32高速芯片及和模数、数模转换器，使其能够连续准确的采集到电流的实时运行大小；

（4）交流电容器在线监测系统监测主机与运行电流采集模块、温度采集探测器之间采用Zigbee无线网络，节省了现场施工的材料和人工成本，同时大大提高了交流电容器在线监测系统的安全性；

（5）交流电容器在线监测系统监测主机采集电容器容量、电容器运行电流的大小、电容器运行温度，同时采集电容器的两端电压、计算电容器的电容量等一系列运行参数；

（6）交流电容器在线监测系统的所有实时运行数据具有数据实时分析、历史数据库、实时数据库等功能；具备故障诊断分析及强大的数据分析管理功能，能根据具体情况自动报警并提出预警措施。