變電站高壓電氣設備絕緣在線監測技術探析

薛丹

摘 要：高壓電氣設備絕緣監測可提高電力系統運行的安全性。隨著電網容量的增加，高壓電氣設備絕緣監測面臨著新的挑戰。通過詳細介紹高壓電氣設備絕緣在線監測技術，探討了變電站高壓電氣設備絕緣在線監測系統的應用問題，以供相關單位參考。

關鍵詞：變電站；絕緣監測；高壓電氣設備；在線監測技術

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0049-02

高壓電氣設備是電網系統的重要組成之一，其運行質量關系著整個電網系統運行的安全和穩定。如果高壓電氣設備絕緣出現問題，就會影響設備的正常運行，甚至會造成不可挽回的安全事故。根據資料統計，電氣設備絕緣故障在電力故障中占有很大的比例。因此，需要加強對高壓電氣設備絕緣的監測，預防絕緣故障的發生，以確保電網系統安全、穩定地運行。

1 高壓電氣設備絕緣在線監測技術概述

絕緣狀況監測技術興起于20世紀70年代。隨著絕緣在線監測技術的發展，越來越多的監測方法不斷涌現。傳統的絕緣在線監測技術主要利用了數據采集和傳感器，但監測速度較慢，且監測效果一般。隨著智能芯片技術的發展，實現了芯片與計算機網絡的直接相連，利用信息技術開展絕緣在線監測，不僅提高了監測速度，還實現了遠程控制和越線報警等功能。因此，該方法得到了廣泛的應用。

現階段，變電站的電氣設備主要通過氧化鋅避雷器實現絕緣，與傳統串聯間隙法有本質的區別。避雷裝置在運行過程中難免會發生漏電現象，漏電電流會流過閥片，導致閥片老化的速度加快。利用在線監測數據能夠了解電流的情況，并分析避雷器的絕緣狀態。這樣有利于及時地發現絕緣故障并加以修復，進而提升電網運行的安全性和可靠性。

2 在線絕緣監測系統的應用

變電站的高壓電氣設備主要包括避雷器、變壓器、高壓開關柜、電流互感器、電壓互感器、耦合電容器和CVT等。下面就以這些設備的絕緣在線監測為例，具體分析高壓電氣設備在線監測絕緣系統的應用問題。

2.1 避雷器絕緣在線監測

避雷器對變電站的運行安全起著關鍵作用。避雷器絕緣故障是指由于通過避雷器的阻性電流增大，導致其損耗增大，進而造成熱擊穿現象。在傳統的預防性試驗中，主要通過檢測避雷器的漏電電流判斷其絕緣狀態，監測效率較低，且效果較差。目前，通過在線監測避雷器中的阻性電流，可及時發現避雷器中存在的絕緣安全隱患，這有利于變電站避雷器運行的安全和穩定。

2.2 變壓器絕緣在線監測

在變壓器絕緣監測中，要了解變壓器絕緣狀態的表示方法。其中，一般用局部放電量、放電位置、油中溶解氣體、介質損耗值、設備電容和漏電電流等電氣特征量表示變壓器的絕緣狀態。高壓電氣設備絕緣在線監測系統能在線監測變壓器的局部放電量、氫氣濃度等，實時評估變壓器的絕緣狀態，并通過定位技術，獲取局部放電的三維坐標。在油中氣體濃度的在線監測中，監測氣體包括CO2、CH4、C2H2、C2H4、CO和C2H6等，可根據氣體濃度評估變壓器的絕緣狀態。如果評估結果顯示變壓器絕緣存在問題，就需要跟蹤氣體的產氣率，以此判斷絕緣故障的性質，并根據不同的氣體濃度判斷發生故障的元件和故障類型。一般而言，在判斷故障類型方面，在線監測需要與電氣試驗、氣相色譜法相互配合，以提高診斷的準確性。

2.3 容性電氣設備絕緣在線監測

耦合電容器、CVT、電流互感器、電壓互感器、套管等都屬于容性電氣設備。目前，對這些容性設備的絕緣在線監測技術已逐漸成熟，并得到了廣泛的應用。對容性電氣設備的監測項目包括電容量、漏電電流、介質耗損和三相不平衡電流等。

采用監測高壓電氣設備，特別是容性設備介質損耗角正切值的方法，能夠準確地判斷設備的絕緣狀態，具有很強的靈敏度，可以監測到設備是否存在絕緣老化、受潮、局部缺陷等問題。其中，容性設備絕緣問題中最突出的是絕緣受潮，其原因是容性設備的電容分布均勻性具有一定的強制性，且對絕緣利用率較高。所以，如果絕緣受潮，就會增加介質的耗損，從而出現絕緣被擊穿的現象。測量通過設備的電流也是絕緣監測的重要方式之一，該方式能夠有效判斷設備絕緣有無缺陷。如果設備絕緣存在缺陷，且處于初級階段，則絕緣介質損耗角正切值的變化應與電流變化一致；如果絕緣缺陷已發展至后期，則設備電容的變化應與電流變化率一致。該方法具有較高的靈敏度，可準確地判斷設備有無絕緣缺陷。

2.4 高壓開關柜絕緣在線監測

在變電站中，高壓開關柜絕緣在線監測是高壓電氣設備絕緣監測的重要項目之一。高壓開關柜絕緣故障主要表現為導電連接部分接觸不良、絕緣老化、絕緣缺陷和絕緣劣化等，這些故障在潛伏期就會導致絕緣放電。而在線監測可評估高壓開關柜的絕緣狀態。目前，在線監測高壓開關柜絕緣狀態的主要方式為測量介質損耗角正切值和在線監測漏電電流。另外，還可以通過射頻法監測高壓開關柜導電連接部分接觸不良的問題。

3 結束語

高壓電氣設備的絕緣性能對整個電網系統運行的安全性和可靠性具有重要的影響。隨著科技的發展，在傳統的絕緣在線監測技術的基礎上融入信息化技術、嵌入網絡技術等，構成了電氣設備絕緣在線監測系統，實現了監測數據的采集和傳輸，提高了電氣設備的綜合管理水平，有利于及時發現并排除絕緣故障，具有十分重要的現實意義。由于高壓電氣設備長期處于高負荷運行狀態下，加上運行環境等因素的影響，其絕緣容易發生老化、劣化等問題。因此，我們還需要加強對其絕緣性能監測技術的研究，完善現有的在線監測技術，為我國電力系統故障監測工程的建設和發展作出更大的貢獻。

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〔編輯：張思楠〕