電氣設備在線監測技術運用實踐初探

黃拓

摘 要：隨著科學技術的發展，電力系統能否穩定的運行，和電氣設備的安全穩定性有著直接的因果關系，而電氣設備的日常檢修和監測則是保證電氣設備安全穩定性的重要手段。目的是為了在電氣設備出現不安因素或者惡劣問題時能夠給予有效維修手段，預防各種問題的出現，在最大程度上減少電氣設備出現的故障，以維系電力系統的正常運行，降成本降到最低點，將工作效率提升到最高。而在線監測以及狀態檢修技術則是維系電力系統穩定運行的關鍵內容。

關鍵詞：電氣行業 在線監測 技術方案 實踐

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0094-02

以往的電氣設備定期檢修能夠預防故障的產生，但是實際上以往的電力檢修手段需要進行離線試驗，導致一部分電氣設備迫停，完全的影響了電力系統的穩定運行，并且嚴重影響到電壓等參數波動過大，影響了試驗精度，實際上檢修本身就已經造成了損失。然而定期檢修這種方式更是沒辦法保證在間隔期出現的問題是否能夠得到有效解決，相反若檢修沒有問題，反而會造成電氣設備壽命損失，因為過度維修造成資源浪費，得不償失。

1 電氣設備在線監測與狀態檢修技術

1.1 電氣設備在線監測技術的原理

不同于以往的電氣設備檢修需要使電力系統迫停完成檢修過程，新的在線監測技術則是完全適用于運行中的電氣設備，其原理就是有傳感系統收集并整合電氣設備的信號，經過整合處理的數據將傳輸給數據處理系統，而相關的工作人員則能夠直觀的看到電氣設備的運行參數，完成監測過程。而在線監測技術的優點也顯而易見，完全跟以往的定期監測手段完全相反，不必停止運行電氣設備進行檢測，直接可以實現帶電監測，數據結果更加真實可靠，最大程度降低了資源的浪費，避免了過度維修帶來的設備損耗，將現有的資源都盡可能的合理運用。

1.2 電氣設備在線監測技術的功能要求

需要電氣設備具備自我檢測功能，同時為了避免來自外界環境的異常干擾，還要具備一定的抗干擾性，以確保監測結果精度可信可取，數據的處理結果才能夠真實可靠的反映電氣設備的運行狀況，方便于定位故障發生位置以及嚴重程度。

為了更好地實行在線監測，應該制定直觀的分數制的電氣設備檢修制度，從而使電氣設備的運行狀況達到量化的標準。例如完美狀態運行的電氣設備評分為10分，受到故障需要立刻停止，運行評為0分，在結合實際情況，根據多方面進行分數加減以評定電氣設備的良好程度，再根據已經得到量化的電氣設備運行狀況，盡力更加全面的電氣設備檢修體系，實行更加智能化的，全面化的電氣診斷檢修以及管理。

1.3 變壓器的在線監測技術

1.3.1 變壓器在線監測概述

變壓器是電力行業中經常使用的器件，其絕緣的介質主要是礦物油，運用紙板進行絕緣的，變壓器油是由烴類的化合物構成的。變壓器在長時間的使用后，這些化合物會在外界環境的作用下發生變化，從而導致變壓器發生故障。在絕緣相對于比較集中的地方，如果出現了故障，就會導致放電的問題，在導線的周圍最容易產生放電的問題，會導致絕緣的性能下降。在過熱的影響下，絕緣的材料會因為高溫發生分解的問題，產生二氧化碳氣體。而且，當局部放電發生后，還會導致高頻的脈沖，在電信號不足的問題下，會導致電磁的干擾。如果變壓器在濕度比較大的環境下使用，就會出現受潮的問題，導致絕緣性能下降，介電強度不足，在對變壓器故障監測的過程中應該分析油中水的含量。變壓器在實現絕緣時，是采用復合絕緣的原理，所以可以對其電流的吸收狀況進行監測。如果變壓器發生了短路的問題，繞組就發生變形。

1.3.2 變壓器局部放電的在線監測

如果變壓器的油紙中含有大量的氣體，這時就導致介電強度達到最小值，所以，在交流變壓的作用下，會導致局部放電問題的發生，但是，在放電的過程中，電量也不會太大，如果外界是處于高壓環境下，就會導致放電量的驟增。局部放電即使強度不是很大，或者時間不是很長，都會對變壓器的絕緣效果產生很不利的影響。如果局部放電是不間斷的，就會導致油紙出現老化的問題，產生氣泡的數量越來越多，使局部放電加劇。

現在，對變壓器的局部放電進行監測，一般是運用超聲監測的方法，其能夠防止外界的電磁干擾，對放電的部位進行定位，在聲波中能夠吸收和散射。在變壓器發生局部放電問題的時候，其不僅僅會導致電信號的發出，而且還會伴隨著超聲信號，而且，超聲信號的范圍也是比較廣的，所以，如果在油箱中進行實驗時，超聲信號就會不斷地放大，而且會產生一定的分散性，所以，在對局部放電進行控制時，可以將電氣法和超聲法結合起來使用，這樣能夠在一定程度上控制電信號的傳播速度。在地線上安裝電氣信號的觸發器，這樣能夠對超聲信號進行控制。在運用超聲傳感器的過程中，應該盡量防止噪聲。

1.3.3 變壓器油中溶解氣體的在線監測

變壓器油中的溶解氣體有助于發現變壓器在使用時的潛在故障，在使用油色譜分析時能夠借助實驗的方法，在現場選取油樣后在實驗室分析，但是，這種方法不能在現場對變壓器油進行分析，所以，不能及時地分析變壓器的故障。所以，為了避免這一缺陷，要運用油色譜在線監測技術，這項技術可以對變壓器的運用進行不間斷的檢測，其檢測周期是比較短的，這樣能夠及時發現變壓器在運用中的故障，而且在故障檢測時不會產生較大的誤差。

1.4 電容型設備的在線監測技術

1.4.1 電容型設備的特點

電容型設備中絕緣結構占很大的比重，這類設備在電力行業中也是廣泛使用的，主要有電容器、電容式高壓管道等。這類設備在高壓端會形成很大的等值電容，在對電容型的電氣進行監測時，主要可以借助介電特征進行監測，能夠在故障剛剛發生的時候就分析出故障的原因。電容值能夠分析在極化的過程中電容型設備發生的局部缺陷。

1.4.2 電容型設備常見的故障

電容式互感器常見的故障主要有絕緣的問題，這類故障發生的原因在于在設計的過程中不周全，紙層由于受到高溫的影響發生老化的問題，繞組處出現了高溫問題，而且沒有設計散熱的系統，這就導致了絕緣油發生老化的問題。在電容型設備中容易發生絕緣受潮的問題，這類問題發生的原因在于設備的頂部沒有采取嚴格的密封措施，導致設備受潮，絕緣性能下降。電容型設備容易出現局部放電的問題，造成這類故障的原因在于在制作和維修的過程中將導電的金屬遺留在設備中。電容型設備容易出現絕緣性能下降的問題，這類問題的發生主要是因為絕緣性能的下降。

1.4.3 電容型設備的實驗和監測方法

在對電容型設備進行實驗時，首先要進行停電實驗，分析主絕緣的電阻，分析油中的溶解氣體，分析交流耐壓性能，然后進行局部的放電實驗。

在對電容型設備進行監測時，可以運用三相不平衡的方法，將三個電容型的設備組合在一起，然后使三相電源實現電壓的對稱，確保這三個設備的電容量的數值具有一致性，然后分析其中性點，確保中性點是沒有電流的。如果其中的一個設備出現了故障，那么，三相不平衡電流就會呈現在中性點中。三相電源的電壓不會一直處于對稱的狀態，其也會受到設備中運用電流的影響，所以，這個方法在監測的時候只能進行大概的額預測，存在一定的誤差。三相不平衡法的原理如圖1所示。

在對電容型設備進行監測時也可以運用電橋法，這種方法能夠對電壓進行分析，但是，在不同的電壓條件下也會產生一定的誤差。電橋法的原理如圖2所示。

在對電容型設備進行監測時，也可以運用介質損耗檢測儀，這個儀器主要是由傳感器構成的，其阻抗不高，而且能夠防止雷電的打擊，使設備運行的現場是比較安全的，能夠避免引線發生斷裂，地線也不會發生開路的問題，能夠在電氣設備運用的過程中進行監測。

2 電氣設備狀態檢修

2.1 電氣狀態檢修方針

類同于在線監控技術，手機電氣設備運行狀態的各個信息，結合實際情況，對電氣設備的健康狀況進行判定并進行檢修。因為電氣設備的運行狀態以及健康狀況等數據和信息來源相對復雜，所以要對在線監控，維修記錄等多方面進行有機的總結和整理，以達到確保信息的可靠的目的，并根據可靠的電氣設備的信息制定相應的檢修手段，這也是維系電氣設備乃至電力系統正常穩定運行的基本保障。

2.2 電氣設備狀態檢修分析策略

電氣設備的狀態分析無非是為了對電氣設備的運行狀況做出籠統的概念性判定，也是為了電氣設備的檢修能夠有一個基本依據，以目前來講還無法針對電設備的狀態進行一個精確細致的評估。也就是說沒有針對于某種特定問題下，專門的解決方案，沒有基本的問題分析，也無法得出可靠地問題分析判斷，無法針對電氣設備的狀態而羅列出相應的問題原因和結局辦法。為了解決這種困擾，可以實行量化評估電氣設備故障，在電氣設備的某以部分出現問題即判定為0分，立刻進行檢修，在檢修結束后也針對檢修結果進行量化評估，記錄得到的分數，以統計故障問題發生狀況。

3 電氣設備在線監測以及狀態檢修技術的前景

在實際應用方面往往會出現必須停止電氣設備運行而完成檢修工作帶來的資源損耗的不必要損失，所以新一代的電氣檢修技術顯然具有得天獨厚的優勢，更加可靠更加精確的監測電氣設備的健康，以確保電力系統的穩定運行。

就目前而言，國內的在線監測技術功能相對單薄，但是并不妨礙其成為更加全面更加智能的在線監測技術，并可以實現通過監測電氣設備的復數各參數指標，根據監測系統對電氣設備的集中監測大幅度提高監測結果的可靠性與精度，隨著科學技術的不斷發展，電氣在線監測技術會實現更加全面更加可靠的作用。

4 結語

以往的電氣設備定期檢修能夠預防故障的產生，但是實際上以往的電力檢修手段需要進行離線試驗，導致一部分電氣設備迫停，完全的影響了電力系統的穩定運行，并且嚴重影響到電壓等參數波動過大，影響了試驗精度，實際上檢修本身就已經造成了損失。然而定期檢修這種方式更是沒辦法保證在間隔期出現的問題是否能夠得到有效解決，相反若檢修沒有問題，反而會造成電氣設備壽命損失，因為過度維修造成資源浪費，得不償失。不同于以往的電氣設備檢修需要使電力系統迫停完成檢修過程，新的在線監測技術則是完全適用于運行中的電氣設備，通過對電氣設備的信號采集處理，實現了真正意義上的帶電運行電氣設備的在線監測，至少不必帶來人為終止電氣設備運行的損失，意義非凡。其原理就是有傳感系統收集并整合電氣設備的信號，經過整合處理的數據將傳輸給數據處理系統，而相關的工作人員則能夠直觀的看到電氣設備的運行參數，完成監測過程。而在線監測技術的優點也顯而易見，完全跟以往的定期監測手段完全相反，不必停止運行電氣設備進行檢測，直接可以實現帶電監測，數據結果更加真實可靠，最大程度降低了資源的浪費，避免了過度維修帶來的設備損耗，將享有的資源都盡可能的合理運用。

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