變電站高壓電氣設備狀態檢修的現狀及發展

楊琪

摘 要：本文分析了高壓電氣設備在線監測技術的應用方向，結合高壓電氣設備使用中電流以及電壓傳輸特征來進行總結，對在線監測技術功能實現的要點部分做出整理，為在線監測技術全面應用在變電站高壓電氣系統中創造有力基礎條件。

關鍵詞：變電站；高壓電器設備；狀態檢修

中圖分類號：TM507 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0150-01

1 高壓電器設備在在線狀態監測技術

1.1 電力變壓器

電力變壓器的故障檢測部分組成技術框架較多，可以通過對變壓器的運行狀態檢測觀察，判斷是否在該狀態下會逐漸發展為故障問題。變壓器長時間在高壓環境下使用，可能會出現材料老化情況，與最初安裝在性能檢測上會產生差異性。在線監測技術能夠針對電力變壓器的狀態參數變化，了解到變壓器所述運行環境中是否由于材料老化耳產生故障隱患。例如高壓環境下導致電力變壓器的某些材料溶解，溶解后則會產生液體與氣體，液體已經氣體對外層絕緣材料均存在腐蝕性，一旦絕緣材料破損變壓器，將直接暴露在空氣中，對電力系統自身存在嚴重的安全威脅。在線分析中針對電力變壓器，主要會從溶解氣體分析，局部放電檢測分析，以及繞組變形分析三方面進行。溶解氣體分析則是根據所產生的氣體類型來判斷電壓器中是否存在絕緣材料損壞的問題，并判斷當前的氣體成分下繼續發展高壓變壓器是否會產生故障，針對局部放電的分析則采用傳感探測器來實現[1]。當變壓器出現故障后，可能會在某一處被擊穿，此時通過對其放電情況的分析，便能夠了解到是否出現這種局部擊穿情況。最后是繞組變形分析，當高壓電氣設備中的變壓器在使用中由于高負載而導致繞組變形，此時變壓器所傳輸的電壓以及自身電阻都會產生變化，對其監測中主要通過輸出電流電壓以及電阻的測量計算來實現。根據所測量得到的參數結果，也能判斷出繞組變形的嚴重程度。

1.2 容性設備

容性設備是針對末屏電流的采集來判斷其運行狀態的，容性設備在高壓電氣設備中處于保護層面。當高壓電壓設備通過電壓已經超過安全范圍后，通訊設備將會自動熔斷阻止電流傳輸，以免對高壓電壓設備的其他組件造成影響。變電站高壓電氣設備使用中，由于傳輸電壓額度非常大，彼此之間距離較近容易出現相干干擾，因此在變電站中避雷針通常是一字排列的。不僅能夠對雷電產生的大量干擾電流進行接地傳輸，同時這種一字排開的模式也能避免高壓電氣設備之間出現靜電干擾的情況。諧波電壓影響也是倒置變電站高壓電氣設備使用故障的主要原因，對其進行在線分析，同樣采用地線傳輸電流來排除。分析中首先會假設一個電氣設備高壓電流相對穩定的環境，這樣一旦系統中出現諧波，則原有的電流以及電壓傳輸模式將會被打亂，在非線性阻性點留下下電阻也會出現明顯增大，此時原有的穩定狀態也出現變化，在電力系統中有諧波產生。基于原有穩定狀態下的數據采集對諧波環境中的電壓進行二次在線采集，分析對比后便能夠得出當前容性設備所處環境，以及在變電站高壓電氣設備中存在的擊穿風險問題。

1.3 斷路器以及絕緣組合電器

斷路器以及絕緣組合電器中的狀態在線檢修技術，斷路器以及絕緣組合都是對高壓電氣設備的安全防護系統，在線故障分析檢測需要確定斷路器在接頭處是否存在磨損，也就是電流在斷路器中是否能夠正常流通。如果接頭部分存在磨損，接觸面積有明顯變化，此時斷路器中正常傳輸的電流也會有誤差，因此在在線故障排查中，首先會對這部分內容作出分析。目前的在線監測技術已經能夠通過電流傳輸中的機械震蕩來判斷局部放電，但該技術在實踐應用中仍然受材料因素影響，需要繼續研發。最常使用的方法是模擬電信號導通傳輸，通過振動脈沖所對應的電流傳輸情況，判斷斷路器是否已經接入到高壓電氣設備中。這樣在使用中絕緣組合電器才能發揮功能，對于絕緣部分的檢測，同樣是采用該種技術原理，當絕緣部分有電流干擾產生時，電氣設備的整體絕緣層電阻也會因此增大。實時監測所得結果傳輸到控制模塊中，軟件程序會做出故障排查以及檢修指令[2]。

2 變電站高壓電器設備狀態檢修的硬件組成發展

2.1 帶電監測系統形成

帶電監測系統是最初的硬件組成模式，主要由傳感器及導線來構成，需要技術人員在電氣設備中安裝檢測儀器，并探測實時的電壓電流情況，雖然所得到的數據能夠反映出變電站高壓電氣設備一個階段內的運行狀態。但卻并不能達到實時狀態檢修，所得到的結果也只可以作為故障排查的參照，當然需要技術人員結合高壓變電站設備各個模塊運行狀態具體分析。CPU處理器以及A/D轉換按鈕均使用便攜式外接儀器，頻繁的移動與接入在檢測，結果精準度上得不到保障，這也使得該技術在使用中逐漸落后。已經被集中檢測以及智能化分層監測所代替。通過科學分析故障模式發現，變壓器和變壓器的有載開關屬于進行在線監測的核心部分。其中，對變壓器進行的在線監測主要包括如下項目：測量并分析油中氣體、測量變電站高壓電氣設備及其電氣回路完整性、測量局部放電、測量有載開關磨損度等。而變壓器的在線監測可逐漸轉變為初始故障，這種轉變的過程所需的時間比較長，由于運行方式會導致過熱問題的產生，進而促使溶解在油內的水分轉變成為氣泡，這些氣泡嚴重降低了液體絕緣介質自身的強度，最終引發介質失效的安全事故[3]。

2.2 集中監測結構模式

集中式監測則能夠將變電站高壓電氣設備各個模塊之間做出整合，形成一個整體的檢測結構系統，在信息采集中也能夠通過不同振動頻率來判斷出所在區域的運行狀態是否安全。應用集中式結構可以排除微弱信號干擾，在所測電流電壓，結果精準程度上有所提升，但面對較強的干擾電流仍然不能有效規避。應用集中式結構能夠對電氣設備的主機以及其他附屬模塊之間做出聯系，在所得監測結果的傳說上也能根據不同模塊基本情況來做出自動判斷，尤其是面對集中式結構中比較容易產生的變電站故障問題。集中式系統結構設置中應用特殊的芯片，在傳輸有用模擬信號，同時也能將電纜中的干擾電流降低，不僅具有檢測效果，對變電站高壓電氣設備安全使用也具有保護效果。處于集中監測結構狀態中，變電站高壓電氣設備故障一旦出現，也能夠自動實現檢修。但由于高壓變電站傳輸電壓較大，因此所產生的干擾電壓額度也比較大，這種集中監測結構在抗干擾能力上仍然需要繼續提升。

2.3 分層結構模式

分層結構模式則應用了智能化技術，可以根據變電站高壓電氣設備的不同運行狀態以及電壓傳輸情況來進行分區。將高壓，中高壓，以及低壓劃分為三種不同監管模式。在信息傳輸以及抗干擾方面更符合電器設備使用狀態，分層分區后在控制中心與電氣設備所在模塊之間建立起通訊點，即使面對比較復雜的電流信息傳輸任務，也能夠根據模塊分區來在短時間內解決。這種分層結構模式，對模擬信號的長距離導通也能最大程度減少損耗，應用該項技術實現了變電站高壓電氣設備的遠程監控。不僅對故障檢修有很大幫助，也確保了變電站現場工作人員的生命安全。但在使用中對控制電纜傳輸信道要求較高，需要選擇高質量材料。當現場控制模塊與計算機總控制中心連接時，所使用的電纜材料也要具有高效導通性能，否則一旦信號在傳輸中出現損耗最終得到的結果也將不具有實際意義。

3 結語

綜上所述，為順應時代發展需求，做好變電站的檢修工作十分重要。變電站高壓電氣設備的主要功能是承接高電壓以及轉換變電，只有不斷提升變電站的安全運行效果，減少變電站高壓電氣設備檢修失誤以及故障危害，才能促使變電站高壓電氣設備的穩定運行，進而為變電站等電力系統單位提供良好的運行環境，更好地為國家和人民服務。

參考文獻

[1]翟誠.關于變電站高壓電氣設備狀態檢修的現狀及其發展探討[J].大科技，2016，（33）：157.

[2]鄔自健.變電站高壓電氣設備狀態檢修的現狀與發展探討[J].山東工業技術，2014，（18）：160.

[3]李靖，耿旭，鄭軍民.完善高壓電氣設備狀態檢修工作的策略分析[J].經濟技術協作信息，2017，（34）：72.