对变配电设备绝缘在线监测技术的分析与探讨

对变配电设备绝缘在线监测技术的分析与探讨

中国平煤神马集团尼龙化工公司河南省平顶山市467000

摘要:为了满足人们日益增长的电力需求,应用在线检测技术对变配电设备的绝缘状态进行检测是大势所趋。通过应用在线检测技术,可有效提高设备测试的准确度,及时查找出设备出现的绝缘缺陷,以为变配电设备的安全运行提供科学的技术支持,进而有效延长设备的使用周期,保证电气设备的安全运行。

关键词:变配电设备;绝缘在线监测技术;分析

引言

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。

1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。图1为绝缘在线监测框架图。

图1绝缘在线监测框架图

2对变配电设备绝缘在线监测技术的应用

一般情况下,变配电设备综合状态监测系统主要由传感器、信号收集以及分析判断这三大系统构成。其中,目前最为常见的传感器主要包括有化学量传感器、热参数传感器、声参数传感器、电磁传感器以及力学量传感器等;信号收集系统的功能就是将传感器所接收的模拟量转变为数字量并进行传输,采用数字滤波技术对所收集的信号实施滤波处理,以此来去除和抑制其中的背景噪音和外部干扰,从而获取真实的信号,实现信号的还原处理;分析判断系统的功能为对所收集的信号进行进一步地分析、处理和判断,以此来获取所监测的变配电设备实时的绝缘状况,其后根据实际的设备要求对设备进行绝缘性质诊断以及设备寿命的估算。由上述分析可得,在线检测技术的大致流程为:传感器系统→数据分析系统→结果处理系统。下面将对其中两大部分进行详细分析。

2.1溶解气体在线监测

现阶段,绝大多数处于运行状态的大型电力变压器都应用了变压器油来实现浸渍,通过浸渍处理后的设备的绝缘性能和散热性能都有着显著的提升。与绝缘纸一样,油也是有效的有机绝缘物质,在氧、热、水和电等多种要素的影响下,极易出现分解裂变。对变压器油因局部电弧、氧化或热等多种外部因素而裂变形成的低分子气体实施分类定量检测是进行色谱分析最为常见的方法之一,其能在很大程度上显示出是设备故障或者老化的整个流程。

对变压器绝缘油的气体实施监测的气相色谱技术现已较为成熟,虽然国内外先后研发了多种不同的方法和技术,但其应用原理大致相似。随着信息技术、传感器技术以及计算机技术的高速发展,目前通过应用具备高灵敏度的传感器,可以有效检测出变压器油裂变而产生的油中气体中的CO、CH4、H2、C2H2、C2H4、C2H6以及微水等多种物质的具体含量,对油中气体各项物质的含量进行分析,便可有效得出变压器的实际运行状态、绝缘老化程度以及使用寿命,以此来对早期故障进行判断。

整体的在线监测装置主要分为油气分离、气体监测、微机处理以及状态判断等工作单元,借助通信单元连接至相对应的控制计算机,以此来实现对变压器油中的溶解气体的在线监测。

2.2电容型设备在线监测

一般情况下,电容型设备主要由电容型互感器、耦合电容器以主变压器的电容型套管组成,因此,选择正确的参数就显得极为必要。通过直线监测电容器设备的电容量、运行状态中的电容电流、三相不平衡电流以及介质损耗因数,以此来及时了解和把握上述设备的绝缘状态,并通过相间、横向以及历史的对比,再加上结合绝缘性质的发展趋势,从而及时发现设备潜在的安全隐患,并发出警示,规避安全事故的出现。

其中,高压电容设备绝缘的介质损耗角,即介质损耗因数,其是反映设备绝缘特性的一项重要标准,而处于运行状态之下的MOA阻性泄漏电流能展现阀片的老化及受潮情况,因此,两者均是以计算机技术为核心的在线监测所要重点考量的指标。对于电容型设备介质损耗因数的检测,被检测的电流信号和电压分别从容性设备末屏和电压互感器副边采集,MOA阻性电流信号则从MOA的接地引下线之中收集。应用具备高精度的电流和电压传感器,将电压互感器和设备之中的电流和电压转变为低压小电流信号,并将信息数据连接至计算机之中,以此来实现对电容型设备和MOA阻性电流的在线监测。

3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。

3.1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。

3.2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。

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