電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測裝置.doc

電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測裝置摘要： 在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)及在實際中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 在線監(jiān)測 絕緣 色譜 分析 單元 前言 在40 年代,因電網(wǎng)電壓等級低、容量小，電氣設(shè)備發(fā)生故障所帶來的損失和影響不大因此人們采用事故后維修制，即設(shè)備損壞后，停電進行維修。此后，電網(wǎng)容量逐漸增大，電壓等級也隨之提高，設(shè)備故障所產(chǎn)生的影響也相應(yīng)增大，因此，從事故后維修制逐漸發(fā)展到預(yù)測性維修制。從50年代起，由于110KV220KV電壓等級的電網(wǎng)已有相當(dāng)規(guī)模，設(shè)備故障所產(chǎn)生的影響也更大，用戶對供電的可靠性要求也相應(yīng)提高，于是從預(yù)測性維修制逐漸演變?yōu)榫S修預(yù)防制。在預(yù)測性維修制逐漸演變?yōu)榫S修預(yù)防制的過渡中，人們逐漸探索定期對某些設(shè)備的絕緣停電作非破壞性和破壞性試驗研究，逐漸總結(jié)出了對某些設(shè)備的預(yù)防性試驗試行標(biāo)準(zhǔn)，并逐漸形成了局部預(yù)防性維修體系；從60年代起，各國相繼制定出了比較規(guī)范的停電預(yù)防性試驗標(biāo)準(zhǔn)，從而進入了預(yù)防性維修制時代，并將這種觀念一直延續(xù)至今。 進入預(yù)防性維修制時代后，人們逐漸認識和發(fā)現(xiàn)定期停電進行預(yù)防性試驗的缺陷和不足。當(dāng)一臺大型電氣設(shè)備的某一元件的絕緣有缺陷時，往往反映不靈敏，即使整體預(yù)防性試驗合格，仍然時有故障發(fā)生。例如我局1998年站街變206開關(guān)CT在高壓試驗中合格，但卻發(fā)生了爆炸的事故。由于現(xiàn)行的預(yù)防性試驗電壓太低，無法真實反映運行電壓下的絕緣性能和整個工作情況，因此必需對現(xiàn)行的預(yù)防性維修制進行根本的變革，其發(fā)展方向必然是采用在線監(jiān)測及診斷技術(shù)，并探索以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修制。 因我局目前在觀水變電站采用的在線監(jiān)測裝置是重慶大學(xué)高電壓技術(shù)與系統(tǒng)信息監(jiān)測中心研制的變壓器油中六種溶解氣體在線監(jiān)測診斷裝置。所以我們以下主要介紹我局這一套油中氣體在線監(jiān)測裝置的使用情況。在線監(jiān)測診斷裝置在實際中的應(yīng)用我局目前在觀水變電站一號主變上采用的在線監(jiān)測裝置是重慶大學(xué)高電壓技術(shù)與系統(tǒng)信息監(jiān)測中心研制的DZJ型電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測裝置。已于2000年3月15日進入試運行狀態(tài)。監(jiān)測的原理及方法：電力變壓器不僅屬于電力系統(tǒng)中最重要的和最昂貴的設(shè)備之列，而且也是導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故最多的設(shè)備之一，因此，國內(nèi)外不僅要定期作以預(yù)防性試驗為基礎(chǔ)的預(yù)防性維護，而且相繼都在研究以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)知性維護策略，以便實時或定時在線監(jiān)測與診斷潛伏性故障或缺陷。變壓器在發(fā)生突發(fā)性事故之前，絕緣的劣化及潛伏性故障在運行電壓下將產(chǎn)生光、電、聲、熱、化學(xué)變化等一系列效應(yīng)及信息。對于大型電力變壓器，目前幾乎是用油來絕緣和散熱，變壓器油與油中的固體有機絕緣材料（紙和紙板等）在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸變質(zhì)，裂解成低分子氣體；變壓器內(nèi)部存在的潛伏性過熱或放電故障又會加快產(chǎn)氣的速率。隨著故障的緩慢發(fā)展，裂解出來的氣體形成泡在油中經(jīng)過對流、擴散作用，就會不斷地溶解在油中。同一類性質(zhì)的故障，其產(chǎn)生的氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設(shè)備異常的特征量。 從預(yù)防性維修制形成以來，電力運行部門通過對運行中的變壓器定期分析其溶解于油中的氣體組分、含量及產(chǎn)氣速率，總結(jié)出了能夠及早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在潛伏性故障、判斷其是否會危及安全運行的方法即油色譜分析法。油色譜分析法是將變壓器油取回實驗室中用色譜儀進行分析，不僅不受現(xiàn)場復(fù)雜電磁場的干擾，而且可以發(fā)現(xiàn)油設(shè)備中一些用介損和局部放電法所不能發(fā)現(xiàn)的局部性過熱等缺陷。但常規(guī)的油色譜分析法存在一系列不足之處：不僅脫氣中可能存在較大的人為誤差，而且檢測曲線的人工修正法也會加大誤差，從取油樣到實驗室分析，作業(yè)程序復(fù)雜，花費的時間和費用較高，在技術(shù)經(jīng)濟上不能適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要；檢測周期長，不能及時發(fā)現(xiàn)潛伏性故障和有效的跟蹤發(fā)展趨勢；因受其設(shè)備費用和技術(shù)力量的限制，不可能每個電站都配備油色譜分析儀，運行人員無法隨時掌握和監(jiān)視本站變壓器的運行狀況，從而會加大事故率。對于變壓器油中溶解氣體色譜分析的在線監(jiān)測方法，雖然仍以油中溶解氣體為反映故障的特征量，但它是直接在變壓器現(xiàn)場實現(xiàn)油色譜的定時在線智能化監(jiān)測于故障診斷。常規(guī)的離線油色譜分析法與在線監(jiān)測法都是分析油中溶解氣體的組分及濃度,本質(zhì)上都與變壓器的運行狀態(tài)有關(guān)，因此故障診斷的方法應(yīng)有同一標(biāo)準(zhǔn)。雖然各國對油色譜分析的故障診斷方法有所不同，但基本上都以國際電工委員會（IEC）的三比值法為基礎(chǔ)。 重慶大學(xué)高電壓技術(shù)與系統(tǒng)信息監(jiān)測中心綜合比較國內(nèi)外現(xiàn)有離線和在線監(jiān)測裝置的基礎(chǔ)上，經(jīng)過可行性驗究，研制出的變壓器油中六種溶解氣體在線監(jiān)測診斷裝置。其原理框圖如下：在線監(jiān)測診斷裝置結(jié)構(gòu)： 1油氣分離單元 油氣分離單元包括：不滲透油只滲透各種氣體的透氣膜，集存滲透氣體的測量管和裝在變壓器本體放油閥上變換氣流通過的六通閥以及電動設(shè)備； 2氣體檢測單元 氣體檢測單元包括：分離混合氣體的氣體離柱及檢測氣體的傳感器，控制氣體分離柱工作溫度的恒溫箱、載氣、繼電器自動控制以及輔助電路設(shè)施； 3微機控制及診斷單元 微機控制及診斷單元主要由主板、接口板、電源部分以及打印輸出、顯示屬出部分組成。 要實現(xiàn)在現(xiàn)場對六種氣體的長期可靠監(jiān)測，硬件的防干擾措施十分必要。下圖是將氣體分離和檢測部分置于控制室，這樣減輕了控制強電部分動作時電磁場的干擾，采用微機地（GND）與強電地完全分開的方式，避免了控制系統(tǒng)動作時地電位上升對微機系統(tǒng)的不良影響。 在2000年4、5月中對觀水變電站1#主變的高壓試驗及離線油化試驗結(jié)果表明該主變處于正常狀態(tài)。 下表是2000年4-5月在線監(jiān)測裝置所測得的數(shù)據(jù)： 采樣日期 氫氣 甲烷 乙烷 乙烯 乙炔 總烴 診斷結(jié)果 H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2 2000.4.1 19.6 7.5 5.4 0.1 487.7 33.6 無故障 2000.4.3 24.6 6.2 4.2 0.0 562.7 33.1 無故障 2000.4.5 18.7 7.9 4.1 0.0 540.1 32.7 無故障 2000.4.7 21.6 6.6 3.9 0.0 521.1 30.5 無故障 2000.4.8 20.7 7.4 3.8 0.0 504.5 35.5 無故障 2000.4.10 23.7 8.2 4.7 0.0 490.3 36.6 無故障 2000.4.12 23.2 6.0 5.6 0.0 577.9 34.8 無故障 2000.4.14 22.7 7.9 4.5 0.0 567.3 35.2 無故障 2000.4.16. 22.4 6.8 4.4 0.0 458.1 33.6 無故障 2000.4.17 22.0 7.7 3.4 0.0 550.1 33.4 無故障 2000.4.19 21.8 7.6 4.3 0.0 543.3 34.7 無故障 2000.4.21 21.5 8.5 5.3 0.0 637.4 33.3 無故障 2000.4.23 21.3 7.4 5.2 0.0 532.3 37.0 無故障 2000.4.25 23.0 7.9 4.5 0.0 537.8 32.5 無故障 2000.4.27 27.0 8.9 6.2 0.0 624.0 41.1 無故障 2000.4.28 20.8 6.3 4.2 0.0 520.8 32.3 無故障 2000.4.30 23.0 7.3 5.0 0.0 549.5 35.2 無故障 2000.5.3 21.0 6.5 4.4 0.0 513.7 32.4 無故障 2000.5.7 21.1 6.6 4.5 0.0 510.4 32.5 無故障 2000.5.11 20.2 6.3 4.3 0.0 491.6 31.1 無故障 2000.5.15 19.8 6.2 4.2 0.0 480.9 30.5 無故障 2000.5.19 19.2 6.0 4.1 0.0 466.8 29.6 無故障 2000.5.22 18.8 5.9 4.0 0.0 454.9 28.8 無故障 2000.5.26 18.2 5.7 3.8 0.0 442.4 28.0 無故障 2000.5.30 17.8 5.6 3.7 0.0 430.7 27.3 無故障 從以上數(shù)據(jù)可以看出，所測結(jié)果比較穩(wěn)定，得出的結(jié)論和變壓器實際健康狀況相符。 下表為修試所化驗班取樣分析與在線監(jiān)測裝置油分析結(jié)果的對比： 采樣方式 采樣日期 氫氣 甲烷 乙烷 乙烯 乙炔 一氧化碳 總烴 診斷結(jié)果 H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2 CO 自動 2000.4.10 23.7 8.2 4.7 23.7 0.0 490.3 36.6 無故障 人工 2000.4.10 16 9.3 16.1 611 25.4 無故障 自動 2000.5.11 20.2 6.3 4.3 20.6 0.0 491.6 31.1 無故障 人工 2000.5.11 36 9.6 4.1 18.4 0.6 580 32.7 無故障 從上表對比可以看出在線監(jiān)測裝置所測的數(shù)值與人工取樣所測的數(shù)據(jù)基本上相符，且象C2H2、總烴等主要氣體的數(shù)據(jù)相差不大，比較真實的反映變壓器的實際狀況。當(dāng)然僅僅兩次數(shù)據(jù)的對比是遠遠不夠的，并且由于有環(huán)境、人工取樣手段等的因素影響，數(shù)據(jù)也不可能完全一樣。我們還將取更多的離線和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比。且將變壓器在無故障正常的運行情況下，取多組油樣檢測，將自動和人工所得的數(shù)據(jù)繪制時間與氣體座標(biāo)的曲線圖進行比較，及在變壓器故障時離線和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比。這樣對在線監(jiān)測的判斷將更有依據(jù)。此絕緣監(jiān)測系統(tǒng)具有很強的擴展性,硬件部份，微機控制及診斷單元留得有接口,系統(tǒng)軟件采用靈活的、模塊化的軟件，可隨時加入其它監(jiān)測項目,如局部放電的監(jiān)測等。該系統(tǒng)還具有故障報警功能，可及時發(fā)出警告，讓工作人員有充分時間采取相應(yīng)措施。 雖然在線監(jiān)測裝置已投入實際運用，但廠家還必需在檢測精度和檢測氣體種類、價格與裝置結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件等關(guān)鍵技術(shù)上作大量的研究，根據(jù)實際運用中發(fā)現(xiàn)的問題進行逐步改進?，F(xiàn)階段在線監(jiān)測裝置還只能作為一種輔助檢測裝置，無法取代人工定期取樣化驗分析。在線監(jiān)測及診斷技術(shù)在我國有良好的運用前景。通過使用、總結(jié)、提高后，可推廣用于高壓電容型設(shè)備介質(zhì)損耗的監(jiān)測，鐵芯電流和污穢電流的監(jiān)測，溫度、濕度的監(jiān)測，局部放電的監(jiān)測，逐步取代離線人工監(jiān)測。為我局實現(xiàn)以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修打下良好的基礎(chǔ)。他們繼續(xù)往前走。走到了沃野，他們決定停下。被打巴掌的那位差點淹死，幸好被朋友救過來了。被救起后，他拿了一把小劍在石頭上刻了：“今天我的好朋友救了我一命?！币慌院闷娴呐笥褑柕剑骸盀槭裁次掖蛄四阋院竽阋獙懺谏匙由?，而現(xiàn)在要刻在石頭上呢？”另一個笑笑回答說：“當(dāng)被一個朋友傷害時，要寫在易忘的地方，風(fēng)會負責(zé)抹去它；相反的如果被幫助，我們要把它刻在心靈的深處，任何風(fēng)都抹不去的?！迸笥阎g相處，傷害往往是無心的，幫助卻是真心的。在日常生活中，就算最要好的朋友也會有摩擦，也會因為這些摩擦產(chǎn)生誤會，以至于成為陌路。友情的深淺，不僅在于朋友對你的才能欽佩到什么程度，更在于他對你的弱點容忍到什么程度。學(xué)會將傷害丟在風(fēng)里，將感動銘記心底，才可以讓我們的友誼歷久彌新！友誼是我們哀傷時的緩和劑，激情時的舒解劑；是我們壓力時的流瀉口，是我們?yōu)碾y時的庇護所；是我們猶豫時的商議者，是我們腦子的清新劑。但最重要的一點是，我們大家都要牢記的：“切不可苛求朋友給你同樣的回報，寬容一點，對自己也是對朋友。”愛因斯坦說：“世間最美好的東西，莫過于有幾個頭腦和心地都很正直的朋友?！彼麄兝^續(xù)往前走。走到了沃野，他們決定停下。被打巴掌的那位差點淹死，幸好被朋友救過來了。被救起后，他拿了一把小劍在石頭上刻了：“今天我的好朋友救了我一命。”一旁好奇的朋友問到：“為什么我打了你以后你要寫在沙子上，而現(xiàn)在要刻在石頭上呢？”另一個笑笑回答說：“當(dāng)被一個朋友傷害時，要寫在易忘的地方，風(fēng)會負責(zé)抹去它；相反的如果被幫助，我們要把它刻在心靈的深處，任何風(fēng)都抹不去的。”朋友之間相處，傷害往往是無心的，幫助卻是真心的。在日常生