變電站高壓電氣設備絕緣在線監測技術探析

仇新亮

（湖南電力建設監理咨詢有限責任公司，湖南長沙 410000）

0 引言

高壓電氣設備是電力系統中十分重要的設備種類，其運行質量直接影響電網系統的安全與穩定。如果高壓電氣設備絕緣性能出現問題，就會直接影響整個設備的運行工況，甚至引發嚴重的安全事故。因此，對變電站高壓電氣設備絕緣在線監測技術及其應用方式進行詳細探究，具有十分重要的意義。

1 在線監測的重要性

近年來高壓電氣設備技術日漸完善，設備應用也越來越廣泛，電氣設備絕緣在線監測是電力系統管理中十分重要的管理內容。在電力系統運行過程中，絕緣問題較為常見。對此，可以采用絕緣在線監測技術，對突發事故以及故障隱患數據進行監測和分析，有利于更加準確的預估突發時間的發生幾率以及可能會造成的影響。

2 在線監測技術與原理

2.1 絕緣監測原理

變電站高壓電氣設備絕緣在線監測的應用要求為，對變電站電氣設備在實際運行過程中所產生的電壓、電流以及電容值等信號，對設備絕緣性能進行監測。在此過程中，為了對設備絕緣情況進行準確監測，必須采用先進的智能技術，準確獲得相關信號，并實現對于數據的轉換，從而反映出電力系統電氣設備的絕緣參數，通過對設備絕緣參數進行分析，能夠判斷出設備的絕緣性能。

2.2 絕緣監測信號的處理

在對變電站高壓電氣設備進行在線監測過程中，信號監測至關重要，但是，在對設備絕緣性能進行監測時候，有些脈沖信號比較微弱，因此數據監測難度比較大。對此，可以采用超寬頻電流傳感器對信號進行收集，而需要注意的是，通過這種方式所收集的信號可能會有部分雜音，對此，在未來的技術發展中，還應該對此進行改進。

3 應用方式

3.1 變壓器絕緣在線監測

在對變壓器絕緣進行在線監測時，監測對象為絕緣油中分解氣體的含量以及局部放電情況，在具體的監測過程中，可以采用聚合物播磨，從絕緣油中分離相關氣體，并對氣體含量進行監測，從而判斷出設備是否存在過熱故障問題或者放電故障問題。在變壓器運行過程中，如果絕緣性能出現異常，則通過在線監測能夠對氣體進行跟蹤，判斷變壓器內部是否發生故障問題。如果變壓器有局部放電問題，則會造成變壓器發生有機絕緣老化的問題，對此，可以采用超聲探測技術進行監測。

3.2 發電機絕緣在線監測

在發電機運行過程中，電氣絕緣故障問題較為常見，因此，在發電機監測管理中，絕緣監測是十分重要的管理內容。在進行發電機絕緣在線監測中，可以采用局部放電監測，通過端部放電的方式，對發電機絕緣是否產生過熱或者污染問題進行監測。

3.3 電容型高壓電氣設備絕緣在線監測

變電站電容型高壓電氣設備的種類有很多種，包括電壓互感器、電流互感器、電容器等。在對電容型高壓電氣設備進行絕緣在線監測時，主要是對等值電容、介質損耗情況以及電流泄漏情況進行監測，通過監測所得結果，準確反映出是否發生缺陷等問題。

3.4 氧化避雷器絕緣在線監測

在氧化避雷器的實際應用中，容易出現受潮故障以及老化故障問題，因此，在進行絕緣監測時需要對避雷器閥片是否出現受潮問題進行監測，并以此為依據，反映出泄漏電流。如果避雷器發生故障問題，則會造成阻性電流增加，對此，在設備運行過程中，需要定期對避雷器電流進行監測，同時將實時監測結果與歷史數據進行比較，根據監測所得結果確定避雷器缺陷問題。

3.5 GIS的絕緣在線監測

對于GIS設備的絕緣在線監測，常用監測方法有化學法、機械法和電法。化學法是對產生氣體進行分析，檢測局部放電情況；機械法是通過壓電加速傳感器進行監測，對設備局部放電情況進行監測；電法是通過外電極、內電極或者磁耦合方法，對GIS護套電勢進行測量，從而檢測出局部放電情況。

3.6 高壓開關柜絕緣在線監測

在變電站絕緣監測中，高壓開關柜也是十分重要的監測對象，在高壓開關柜的實際運行中，隨著設備老化就會出現絕緣放電問題，就會造成高壓開關柜發生故障問題。現如今，在對高壓開關柜進行在線絕緣監測時，需要通過對介質損耗角進行測量，同時還要對在線漏電電流進行測量，以判斷開關柜的絕緣情況。另外，對于高壓開關柜導線接觸不良的問題，可以采用射頻監測技術及時發現故障問題。

4 電容型高壓電氣設備的絕緣在線監測實例

4.1 工程概況

在變電站中，電容型設備包括電壓互感器、電流互感器等，在對電容型設備的絕緣缺陷進行診斷時，可以介質損耗及電容量參數為依據。如果電容型設備發生受潮或出現老化問題，則隨著電壓的升高，tanδ也會隨之發生變化，對此，可以采用離線檢測技術進行監測，不僅能及時發現設備絕緣性能方面的缺陷，還有利于及時發現設備缺陷問題。例如，某750kV變電站在線監測系統中應用先進的測量技術以及信號技術，能夠對變電站設備進行在線監測，同時，還可以對電容型設備絕緣性能實施監測管理。

4.2 主變套管的tanδ及電容量監測

變電站絕緣高壓電氣設備絕緣在線監測系統中，LC—CX單元能夠通過傳感器，獲得套管末屏接地線上的被測信號，同時對所得信號進行數字化處理，最終獲得準確的工頻基波相位信息，并將該信息傳遞至中央控制器，通過中央控制器，對套管中的tanδ以及電容量進行計算。在本次研究中發現，變壓器套管tanδ監測所得數據約為0.3%，不容易受到環境因素的影響，同時三相影響程度基本保持一致。另外，套管電容監測所得數據的穩定性比較高，易受到環境溫度因素的影響。通過對該變電站設備進行預防性試驗，檢測出主變套管的tanδ及電容量，如表1所示。

通過對表1進行分析可知，3只750kV套管的tanδ在0.3%左右，因此分析得出，60 d數據波動值<0.1%，電容監測數據相對變化也<0.1%。3只330kV套管的tan值在0.3%左右，60 d數據波動值<0.1%。3只330kV套管的電容值相對變化量為0.5%，60 d數據波動值<0.1%。主變壓器套管的在線監測結果準確性較高。

表1 750kV主變壓器套管tanδ及電容量的預防性試驗結果

4.3 CVT的tanδ及電容量監測

在對變電站CVT的絕緣狀態進行在線監測時候，也需要通過應用LC—CX單元，但是與上述監測過程不同的是，此次監測過程由δ獲得。通過本次運行發現，3臺750kV及3臺330kV電壓互感器CVT的介質損耗情況以及電容量數據穩定性比較高，由于電容量較大，因此在設備運行過程中，不容易受到環境中的氣溫和濕度因素影響。另外，CVT是通過電容單元以及電磁單元連接所組成的，其中，電磁單元可能會對絕緣監測結果產生一定的影響，對此，在離線監測過程中，需要對CVT各電容及電磁單元分別進行測試，由此可見，在線狀態與離線狀態下的測試結果并不具有可比性。通過絕緣在線監測分析課件，所有被監測CVT的絕緣狀態均正常。

5 結語

綜上所述，在變電站高壓電氣設備運行過程中，通過絕緣在線監測能夠掌握變電站中高壓電氣設備的實際運行情況，檢查其是否發生故障問題，然后以此為依據，對高壓電氣設備進行檢修和管理。需要注意的是，在此過程中，應該注意盡量采用先進的監測技術，同時盡量縮短停電事故發生時間，技術人員在日常工作中，也應該積極總結工作經驗，結合實際情況優化施工能力，充分應用先進的人工智能技術，采用專家診斷系統，這樣才能夠提升監測系統的靈敏度和準確度。

［1］路長祿，林剛.變電站高壓電氣設備絕緣在線監測技術探析［J］.電子技術與軟件工程，2015（4）：122.

［2］薛丹.變電站高壓電氣設備絕緣在線監測技術探析［J］.科技與創新，2011（10）：49－50.

［3］王俊.芻議變電站高壓電氣設備絕緣在線監測技術［J］.中國新技術新產品，2011（10）：195.