高壓電氣設備在線檢測技術分析

摘 要：隨著我國經濟快速發展，各行各業對電能的需求量不斷增加，人們越來越重視電能供應的質量及可靠性。電力系統已經過了較長時間的發展，在最初發展期內，由于社會的發展速度及競爭都處于較低的水平，所以當時的電力供應系統已完全能夠滿足當時的需求。但隨著現代化水平的不斷提高，人們對電力系統運行的穩定有了更高的需求，所以也使一些現代化的檢測技術應運而生。文章對高壓電氣設備在線檢測技術進行了概述，同時對在線檢測技術研究的發展概況、基本原理進行了分析，并進一步對影響tanδ在線測量精確度與穩定性的主要因素進行了具體的闡述。

關鍵詞：高壓電氣設備；在線檢測；tanδ；絕緣

前言

隨著社會的快速發展，傳統的電力系統供應方式已越來越無法滿足當前人們的需要。目前所出現的斷電、跳閘等事故多數都源于高壓電氣設備運行的不穩定所導致的，所以保證高壓電氣設備的穩定運行是十分重要的，高壓電氣絕緣預防性試驗是保證高壓電氣設備絕緣可靠性的重要方法，但在傳統的做法中是采用定期進行試驗的方法，不僅需要停電，同時試驗的周期也較長，為用戶的正常用電造成較大的影響。因此在科技高速發展的今天，對高壓電氣設備的檢測已采用在線檢測技術，此技術在應用中不斷的發展和完善，受到了業界人士的普遍歡迎。

1 高壓電氣設備在線檢測技術概述

電網的快速發展，對電力設備提出了更高的要求，電力設備為了保證運行時的安全，開始向高壓和大容量的方向發展，這就需要更為科學合理的絕緣檢測技術來保證電力設備的安全運行。在這種情況下，經過人們長時間的研究分析，在線檢測技術應運而生，其通過對運行中的高壓電氣設備進行絕緣檢測，可以有效的反映出高壓電氣設備運行時的絕緣狀態，同時檢測時不需要進行停電，有效的保證了供電的可靠性，同時在運行狀態下也能更好的反映出設備的絕緣狀況，同時在線絕緣檢測是隨時性的行為，不需要對運行中的設備進行改變，所以其更適用于當前電力系統發展的需要，同時在線檢測技術也具有非常好的發展前景，對絕緣檢測技術的發展起著指導性的作用。通過長期以來對高壓電氣設備大線檢測技術應用和分析表明，其技術的優點較多，大體總結如下：

1.1 高壓設備運行時即能隨時開始檢測工作，不需要進行停電，不會對用電客戶的正常用電造成影響，保證了供電的連續性和可靠性，不需要改變電氣設備運行的狀態，所以在檢測階段不需要額外的倒閘操作，有效的保證了其安全，節約了人力和物力。

1.2 檢測工作可以隨時進行，隨時調整，不需要較長的周期，運行中進行檢測其具有更好的靈敏度，使檢測的有效性得以大幅度的提高。

1.3 通過在線檢測可以獲得大量的有用信息，能夠對這些信息進行分析，可以時刻掌握電氣設備的運行狀態，為檢測提供科學的依據，避免了電力企業進行盲目檢測而導致的大量人力、物力和財力的浪費。

1.4 科學技術的快速發展，使計算機技術和網絡技術充分的應用到檢測系統中，專家診斷系統使高壓電氣設備的絕緣檢測水平得以進一步的提高，有效的保證了高壓電氣設備運行的安全性。

2 技術研究的發展概況

2.1 初級試驗階段

此技術于上世紀70年代開始研發，在發展的初級試驗階段，由于技術和設備都較為落后，所以在這個階段技術還沒有完善，處于一個較低的水平，檢測的靈敏度也較低。

2.2 數字化階段

隨著各種帶電測試儀器的出現，自上世紀80年代開始，在線檢測技術開始由試驗階段開始向數字化階段發展，并開始在實際數字化產品中開始進行應用，并在測量中將待測參數轉化為電器信號。

2.3 高科技階段

隨著計算機技術的快速發展，進入21世紀以后，計算機網絡技術開始應用于檢測技術中，通過軟件編程控制使電器信號通過計算機得以充分體現出來，微機檢測技術是以計算機處理技術為核心的技術，使檢測技術的多控、隨控和可控模式得以實現。

2.4 成熟階段

隨著高壓電氣設備在線檢測技術的不斷應用，其得以不斷的完善和發展，目前該技術已越來越純熟，在應用過程中效果較為明顯，得到了廣泛的認可。

3 在線檢測技術的基本原理

在線檢測技術的原理是：在電力設備正常運行的情況下，通過測量常規絕緣特征參數（流過設備絕緣的電流、電容量、介質損耗因數tanδ），從而反映設備運行的狀態和是否存在問題。而影響高壓電氣設備的主要參數是介質損耗因數tanδ，tanδ能及時反映設備運行存在的缺陷，靈敏度高，在線操作控制簡單。

Tanδ在線檢測的原理主要有兩種：一種是通過硬件直接測量相位角，主要有過零點相位比較法，電壓比較法等；一種是通過軟件對檢測信號A/D變換后，用軟件對測量信號進行數字化處理得到tanδ值，主要是諧波分析法。

過零相位比較法的原理：將獲取的電流信號i和電壓信號u進行過零整形，使之成為過零翻轉的方波I和U，用一個“或”門電路比較出I和U過零時的時間差方波寬度T（T=90°-δ），用高頻時鐘脈沖讀取方波寬度T，根據時鐘脈沖個數n及周期△T，用公式T=n△T，可計算出T的寬度，進而根據電壓、電流信號頻率算出δ。

諧波分析法的測試原理：首先由高靈敏度的電流互感器檢測設備末端引出的電流信號，而從電壓互感器二次側抽取電壓信號，經整形放大、低通濾波、程控放大后的模擬信號正再經過采樣保持同步采樣由A/D轉換為離散數字信號，然后利用計算機對兩個離散數字信號波形進行快速傅里葉變換，得到兩個信號的基波傅里葉系數，進一步求出兩個基波的相位差，從而得到tanδ。

4 影響tanδ在線測量精確度與穩定性的主要因素

4.1 傳感器角差及電壓采樣信號與一次實際電壓信號間的角差，是影響在線測量精確度與穩定性的一個主要因素。傳感器角差隨時間、環境溫度、電磁干擾、振動等因素而飄移，由于δ角極小，傳感器、電壓采樣如不保證其角差，則δ角測量精度及穩定性無法保證。

4.2 電磁場干擾的影響。運行條件下帶電測量時電場干擾可能對試品電容電流幅值影響不明顯，但對相位影響不可忽略，特別是對高壓電氣設備。所以需對信號線加強屏蔽以減少電場干擾外，還應分析不同設備處于不同電場影響程度不同的規律，采取多種切實有效的抗干擾措施。

4.3 諧波的影響。實測證明，各種類型的諧波造成被測信號失真，如零點漂移、多次過零等，會給tanδ的測量帶來很大的誤差。

4.4 測量回路及系統本身的精度及穩定性對tanδ測量的影響。

5 結束語

隨著科學技術的快速發展，高壓電氣設備在線檢測技術得以快速發展和完善，有效的解決了運行中的各種問題，彌補了傳統沒量方法的不足之處，保證了電網運行的穩定性，但隨著應用的增加，技術中仍存在著一些問題需要解決，所以未來的發展中，高壓在線檢測技術還有待進一步完善和提高。

參考文獻

[1]嚴璋.電氣絕緣在線檢測技術[M].北京：水利電力出版社，1995.

[2]陳天翔，魯華祥，張保會.電力設備在線檢測技術[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3]黃立，黃本雄，黃沛然.高壓電設備絕緣在線自控檢測系統技術報告[D].武漢：湖北電力試驗研究所，1995.

[4]周澤存.高電壓技術[M].北京：中國電力出版社，2004.

[5]呂冬.電氣絕緣在線檢測設備的技術發展和應用選擇[J].西北電力技術，2005.