絕緣在線監測在獨山子電力系統中的應用研究

柴魯

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司動力公司,新疆克拉瑪依 833600)

絕緣在線監測在獨山子電力系統中的應用研究

柴魯

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司動力公司,新疆克拉瑪依 833600)

35kV供電系統在獨山子供配電線路中占據著十分重要的地位,其運行的安全性,可靠性直接影響電力工程的正常生產,但是這些設備在運行中由于不可避免受到電熱、機械和環境等各種因素的影響其絕緣介質不斷劣化使運行狀態不佳,甚至發生各種故障,引發局部乃至大面積停電,造成巨大的直接和間接經濟損失和社會影響。本文主要闡述了在線絕緣監測系統的功能及特性,探討新的在線絕緣監測技術,為今后的在線絕緣監測工作提供借鑒。

35kV供電系統 絕緣電阻 在線監測

1 引言

高壓電氣設備在電力系統中運行時，如果其內部存在因制造不良、老化以及外力破壞造成的絕緣缺陷，會發生影響設備和電網安全運行的絕緣事故。這類由于絕緣電阻損壞引起的事故占了很大的比重。因此絕緣電阻的好壞是確保供電安全的最重要因素。

目前我國對高壓電氣設備的絕緣監督依據《電氣設備預防性試驗規程》定期進行試驗和維護。由于預防性試驗通常不考慮設備的運行狀況，到期必修，有效性和靈敏度低，不能完全適應電網的安全、經濟、穩定運行需求。而電氣設備絕緣在線監測技術作為實行狀態維修的前提，已成為近年來國內外高壓領域的研究熱點。實踐表明，在線監測高壓設備的絕緣參數，既可及時發現潛伏性故障、防止重大絕緣事故、提高供電可靠性，又可減少設備停電試驗和維護的盲目性。

2 絕緣在線監測技術研究的發展概況

絕緣在線監測技術的發展大體經歷了三個階段。

(1)第一階段是帶電測試階段，這一階段起始于70年代左右。當時人們僅僅是為了不停電而對電氣設備的某些絕緣參數(如泄露電流)進行直接測量。設備簡單，測試項目少，靈敏度較差。

(2)第二階段從80年代開始，研制出各種專用的帶電測試儀器，使在線監測技術從傳統的模擬量測試走向數字化測量，擺脫將儀器直接接入測試回路的傳統測量模式，取而代之的是使用傳感器將被測量的參數直接轉換成電器信號。

(3)第三階段是計算機技術的出現和推廣使用，本世紀初，電力部門逐步利用計算機技術、傳感技術和數字波形采集與處理技術，實現更多的絕緣參數在線監測。這階段的在線監測信息量大、處理速度快，可以對監測參數實時顯示、儲存、打印、遠傳，實現了絕緣在線監測的自動化。截至目前，這種智能化的在線監測的技術已經在電力系統設備缺陷檢測中得到廣泛應用，并積累了許多有效的經驗，這種智能化的在線監測的技術代表了未來絕緣在線監測的發展方向。

3 已實施絕緣在線監測系統要點分析

3.1 實測法(直流疊加法)的理論依據

在停電情況下測量設備或系統的絕緣電阻，眾所周知采用搖表(不同電壓等級)或兆歐表。根據絕緣電阻特點：對絕緣電阻必須外加能量施壓到絕緣體上。必須對不同用途的絕緣電阻施加不同電壓等級的直流電壓。將不同電壓等級的直流電施加到高壓運行中的交流電系統與地之間，測得其系統的對地絕緣電阻的方法，國際上稱之為直流疊加法。用上述的方法在帶電情況下測得系統的絕緣電阻值與停電時測得的系統的絕緣電阻值是一樣的。用兆歐表測量帶電的電氣設備或系統與測量不帶電的電氣設備或系統均屬于非破壞性質，因為兆歐表的內阻是可變化，當被測的絕緣電阻值很高時，施加在絕緣電阻上的電壓是全壓，一旦絕緣電阻下降時，施加在其上的直流電壓也下降。

我公司目前使用的是北京中聯太信科技有限公司生產的TXJK型高壓電力系統在線絕緣監測儀。

其原理是采用直流疊加法，其主要特點：對高壓交流系統施加的測量絕緣電阻的直流電壓為1500V～2500VDC，符合規程規定用于測量高壓電氣設備的兆歐表，實用性強。期中：TXJK-Ⅰ-F適用于發電機絕緣電阻在線測量，TXJK-Ⅰ適用于母線系統絕緣電阻在線測量，TXJK-Ⅱ適用于電氣設備及支路絕緣電阻在線測量。

3.2 絕緣在線監測系統的構成

目前的在線監測系統通常分為硬件和軟件兩大部分。硬件電路包括傳感器部分、前置處理電路部分、數字波形采集裝置、現場通信控制電路等，它能實現信號的轉換、放大、濾波、觸發、采樣等多種功能。主要完成數據信號的采集、程控放大、濾波等功能。軟件部分根據所建立的數學模型，應用FFT等分析方法，計算介損、局放、頻率、電容、各次泄漏電流等物理量，存入數據庫，作為分析故障可能性的判據。在線監測系統一般由傳感器系統、信號采集系統、分析診斷系統組成。

(1)傳感器系統：主要用于信號采樣及傳輸，由各種傳感器和信號傳輸電纜組成。傳感器主要用于實現與一次運行設備的隔離，采集需要的傳輸信號傳輸給信號處理部分。

(2)信號采集系統：主要對采樣信號進行處理并輸入計算機，將傳感器得到的模擬量轉換為數字量進行傳輸，利用低通濾波、過零整形等數字濾波技術對采集到的信號進行濾波處理，消除輸入信號中的直流成分和高頻信號，抑制干擾，提取真實信號，并進行信號的還原。

(3)分析診斷系統：主要對采集到的信號進行分析、處理、診斷，得到所測電力設備絕緣的當前狀況，根據電力設備絕緣監測的要求顯示、儲存所測量的各種數據、結果，必要時可打印出來，對超標準的設備提示報警，向上一級控制中心傳輸信息或接受命令。

獨山子絕緣在線監測系統共有四套監測儀，分別安裝在東區變35kV中性點(經消弧線圈接地)處兩套，二電1F、2F主變公用消弧線圈處一套，3F、4F主變公用消弧線圈處一套；每套裝置由監測儀和附屬設備組成；監測儀分為Ⅰ型和Ⅱ型兩種。Ⅰ型監測儀可對母線及其附屬電氣設備進行連續絕緣監測，Ⅱ型監測儀則對母線上各支路及單臺電氣設備進行絕緣監測。上述四套裝置中，四條母線處各安裝一臺Ⅰ型監測儀，共4臺；母線上各饋電出線各安裝1臺Ⅱ型監測儀，派生出線也安裝Ⅱ型監測儀；二電、東區變分別安裝Ⅱ型監測儀9臺，共18臺。上述監測儀分裝于主控室的4個專用儀表柜上，分別為二熱電、南站、東區變、水源中心變，并通過各自的CRT屏幕顯示檢測結果，還通過儀表顯示各處的泄露電流等數值。根據Ⅰ型監測儀的要求，各中性點消弧線圈和PT處均對地加裝隔直電容；根據Ⅱ型監測儀的要求，在通往各站的電纜線上套入磁環。這套絕緣在線監測系統的主要性能如下：(1)顯示系統主接線圖；(2)顯示故障母線及所帶支路(顯示紅色)，列表顯示各參數，顯示絕緣電阻變化趨勢及斜率分析；(3)可越限報警；(4)儲存歷史數據。

4 已實施絕緣在線監測系統效果

在調試過程中，發現原以為正常運行的變電站，居然存在著巨大的安全隱患——35kV系統對地絕緣電阻值已降低到幾近崩潰的邊緣！2011年底，在東區變調試過程中發現十區總變的1個PT對地絕緣劣化，絕緣電阻值只有0.014 MΩ！2012年4月，在動力站調試過程中發現北開1#線線路PT絕緣電阻值較低， 在整個安裝調試過程中，共計發現了2個隱藏在35kV系統內的隱患，避免了2次非計劃停電事故，同時，也證明Ⅰ型監測儀性能十分強大，它能夠在14公里外測出系統的絕緣缺陷，還能夠準確測出并顯示系統的對地絕緣電阻值，真的實現了“觀察系統絕緣狀況就像觀察電壓電流那么方便”。

2012年4月，東區變35kV出線二水源2#線電纜被施工車輛碾壓的電纜溝蓋板損傷，引起東區變35kV絕緣電阻在線監測系統報警，在電纜進行處理后，整個35kV系統絕緣值顯示正常，恢復正常供電。

5 結語

高壓電氣設備絕緣在線監測技術的充分運用，可以實時掌握變電站內高壓電氣設備的絕緣狀況，對提高設備運行維護水平，及時發現事故隱患，合理分配人力物力資源，減少停電事故有著積極的意義。現階段無線通訊技術、計算機技術、傳感器技術的發展為高壓電氣設備絕緣在線監測技術的發展提供了有力的保證，我公司也在此良機下大力開展在線監測技術，計劃通過逐步試點到最后的推廣，最終達到全公司變電站都能采用在線監測技術，解決定期停電預防性試驗的種種缺點，保證電網能在最好的狀態下安全、穩定的運行。但是現如今，高壓電氣設備絕緣在線監測系統還不夠完善，為此對其作如下展望：(1)在不斷積累監測數據和診斷經驗的基礎上，發展人工智能技術，建立專家系統，實現絕緣診斷自動化；(2)不斷提高監測系統的靈敏度和可靠性，如實現采樣裝置的快速響應和高靈敏度、高穩定度；(3)對系統的監測數據進行網絡化、智能化的管理，以便有關人員對設備管理作出更加高效、準確的決策。

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