抽水蓄能電站變電設備在線監測技術及狀態評價研究

扆博 邵衛超

摘要：抽水蓄能電站變電設備的運行狀況直接決定抽水蓄能電站功能的發揮，進而影響電站服務電網運行的可靠性與穩定性。推廣變電設備在線監測技術，能夠實時掌握變電設備的運行參數，進而自動、實時判斷變電設備的運行狀態，讓設備維護人員隨時掌握變電設備的實際狀況，以及時、有效防止潛在故障的發生。本文首先分析了抽水蓄能電站變電設備的基本設備維護內容，其次探討了常用變電設備在線監測技術，最后就變電設備狀態評價方法進行論述。

關鍵詞：抽水蓄能電站;變電設備;在線監測技術;狀態評價

引言

抽水蓄能電站變電設備主要包括變壓器、電壓電流互感器、斷路器、隔離開關、GIS設備、避雷器等，隨著變電設備長期運行，設備可能產生元器件老化、絕緣薄弱等問題，需要采取有效、可靠的方法來及時發現并處理，以防止電氣事故的發生。

1變電設備的基本設備維護內容

變電設備的定期維護檢修工作主要包括巡檢、點檢、定檢、停電維護、小修、大修等，屬于計劃性維護檢修工作，是保證設備安全、穩定、經濟運行的一項基礎性工作。但在電氣設備在運行過程中，可能會出現匝間短路、斷路器拉弧、設備絕緣老化和局部放電等情況，如未及時發現并進行有效處理，會嚴重影響變電設備的運行可靠性。而變電設備在線監測技術和設備狀態評價能夠有效彌補計劃性檢修的不足，及時發現并處置相關隱患和缺陷，并根據設備狀態評價指導維護檢修工作的開展。

2常用變電設備在線監測技術

2.1變壓器鐵芯接地電流在線監測技術

變壓器常見故障有匝間短路、相間短路、鐵芯對地放電、引線套管開裂等。當變壓器運行時，電流回路不會再鐵芯內形成，接地電流很小，一般在數十mA以內。當多點接地時，鐵芯主磁通周圍有匝間短路的情況存在，接地線上電流會明顯增大，而流過的環流大小決定于故障點與正常接地點的相對位置，通對變壓器鐵芯接地電流進行監測，分析電流變化趨勢，可有效判斷變壓器鐵芯是否存在多點接地現象，為變壓器運行狀態的判斷提供可靠依據。

2.2變壓器油色譜在線監測技術

變壓器油是重要的絕緣和散熱介質，變壓器油與油中的固體有機絕緣材料在運行電壓下因電、熱氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸裂解成低分子烷烴、烯烴和炔烴和CO及CO2氣體，其中大部分溶解于油中，而氣體的組分和含量一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的類型及發展程度，可作為反映變壓器異常的特征量。如變壓器內部存在的潛伏性過熱或放電故障會加快產氣的速率，通過測量故障氣體的產氣速率，可以進一步確定故障的有無及性質，也是診斷故障存在和發展的依據。因此，變壓器油色譜在線監測技術是保障變壓器有效運行的有效手段。

2.3局部放電在線監測技術

變電設備在長期運行過程中，其絕大多數的絕緣材料在受到電、化學、熱、機械、生物等各種因素的作用，絕緣性能逐漸劣化，易引發局部放電造成電氣設備故障。為有效減少電氣設備故障，在進行電氣設備預防性試驗和定期維修的同時，還應積極開展電氣設備局部放電在線監測，對設備狀態進行全天候監視，以便于及時、準確地發現電氣設備的潛在隱患，并采取有效措施防患于未然，提高維修質量和效率，解決大量的經濟成本。

2.4 SF6氣體在線監測技術

抽水蓄能電站多由于空間受限而采用GIS成套設備，以SF6氣體作為絕緣以及滅弧介質。GIS設備在運行過程中，可能產生氣體泄漏、含水量增加等現象，會導致SF6氣體成分發生變化，影響斷路器的絕緣強度和滅弧性能，特別是當SF6氣體和水分混合時，容易造成GIS設備出現拉弧和擊穿故障，對設備平穩運行產生嚴重影響。因此，通過裝設SF6氣體在線監測裝置，不斷監測和分析數據變化情況，能夠及時發現可能產生的故障或缺陷，保證GIS設備穩定運行。

3變電設備狀態評價方法

3.1斷路器

斷路器的主要作用是有效切除故障并保護相關的電氣設備。在實際運行過程中，受諸多因素的干擾，斷路器可能會出現機械故障或電氣故障，而拒合最常見。斷路器故障的原因有很多，因此運維人員要及時開展設備狀態評價，通過數據分析對斷路器的運行狀態進行整體評估。目前常見的狀態評價技術有4種：①使用專用設備來定期開展斷路器動作特性試驗，對試驗數據進行統計分析來評價斷路器狀態;②通過局部放電在線監測對斷路器的絕緣性能及老化情況進行評估;③采用電氣設備預防性試驗進行檢測;④通過SF6氣體在線監測數據掌握斷路器滅弧及絕緣介質性能，對斷路器運行環境進行評估。

3.2變壓器

變壓器主要由變壓器本體、套管、分接開關、冷卻器系統和非電量保護等五部分組成。應綜合考量變壓器各部件的狀態量變化，并作為重要的判斷依據。通過實時監測變壓器的各項運行數據、油色譜分析數據，并對比分析電氣預防性試驗數據，從多個維度對變壓器狀態進行綜合評估。變壓器狀態評價結果應綜合各部件的評價結果，并根據不同的評價結果對變壓器采取不同的處置措施，確保變壓器設備安全可靠運行。

3.3 GIS設備

GIS設備作為重要的電氣設備組合電器，在電力生產運行中起到至關重要的作用，一旦GIS設備出現問題，會產生較為嚴重的設備事件和后果。對GIS設備進行設備狀態評估，應通過搜集生產管理系統運行數據、GIS局部放電在線監測系統數據、電氣設備性能監督試驗數據、斷路器及刀閘操作機構運行數據、SF6氣體成分在線監測數據，形成基礎數據，并及時開展數據對比分析，分析數據變化趨勢，通過綜合分析對變壓器進行狀態評價。

結語

綜上所述，抽水蓄能電站變電設備在進行定期維護的同時，還需要結合變電設備在線監測技術和設備狀態評價，更加精準地對設備開展檢修維護工作，以保證變電設備的安全可靠運行，為抽水蓄能電站機組服務清潔能源消納、電網調峰調頻提供有力支撐。

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