絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電廠的應(yīng)用

王 新

（臺(tái)州發(fā)電廠，浙江省 臺(tái)州市，31800）

0 引言

臺(tái)州發(fā)電廠已運(yùn)行20多年，部分主要電氣設(shè)備絕緣狀況有所下降，存在著一定的安全隱患。在加強(qiáng)技術(shù)改造的同時(shí)，為了彌補(bǔ)定期預(yù)防性試驗(yàn)的不足，投入運(yùn)行了HVM2000智能型變電站絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)及診斷系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“HVM2000系統(tǒng)”），使在線監(jiān)測(cè)和預(yù)防性試驗(yàn)相結(jié)合，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。由于主要電氣設(shè)備數(shù)量眾多，HVM2000系統(tǒng)主要針對(duì)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，包括：6臺(tái)220 kV主變、8組220 kV油紙電容型電流互感器（current transformer，CT）、11組110 kV和220 kV氧化鋅避雷器（metal oxide arrester，MOA）、4組110 kV和220 kV電壓互感器（potential transformer，PT）等。

HVM2000系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，利用數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor，DSP）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)絕緣參數(shù)就地?cái)?shù)字化采集，并引入?yún)⒖枷鄿y(cè)量方法，使系統(tǒng)的抗干擾性能力、測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性得到了保證。HVM2000系統(tǒng)包含遠(yuǎn)方管理層、控制層和就地智能監(jiān)測(cè)單元。

1 電容型設(shè)備的絕緣狀況監(jiān)測(cè)

對(duì)于體積較小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的電容器、套管等電容型設(shè)備，其介損和電容量能夠反映出其內(nèi)部潛在缺陷。對(duì)于在線介損數(shù)據(jù)分析應(yīng)采用相對(duì)比較法和趨勢(shì)分析法相結(jié)合的方法[1]。相對(duì)比較法就是要與同電壓基準(zhǔn)、同相、同類型設(shè)備比較分析，盡量排除現(xiàn)場(chǎng)干擾因素；趨勢(shì)分析法既要看介損絕對(duì)值波動(dòng)，更要研究介損發(fā)展趨勢(shì)，全面、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)設(shè)備絕緣狀況。圖1為4組電容器同期的A相介損在線監(jiān)測(cè)值，其中：曲線1為220 kV聯(lián)絡(luò)一線的A相介損曲線；曲線2為龍臺(tái)2353線的A相介損曲線；曲線3為州澤2357線的A相介損曲線；曲線4為3號(hào)主變220 kV的A相介損曲線。數(shù)據(jù)曲線反映出這4組設(shè)備的A相介損在相同的PT、電壓基準(zhǔn)、環(huán)境條件的變化趨勢(shì)十分近似。正常工況下電容型設(shè)備的介損變化具有同步性和穩(wěn)定性，在相對(duì)長(zhǎng)期的變化趨勢(shì)上能正確反映設(shè)備的絕緣狀況。

2 MOA絕緣狀況在線監(jiān)測(cè)

2.1 系統(tǒng)電壓對(duì)MOA阻性電流的影響

阻性電流是判斷MOA內(nèi)部絕緣狀況的重要參數(shù)，也是在線監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)項(xiàng)目。正常條件下，阻性電流異常增大可能是因MOA內(nèi)部受潮或閥片老化引起。圖2為天氣狀況變化相對(duì)較小時(shí)，系統(tǒng)電壓起伏對(duì)MOA阻性電流產(chǎn)生的影響。當(dāng)系統(tǒng)電壓波動(dòng)明顯時(shí)，會(huì)引起阻性電流相應(yīng)變化，但電壓并不是引起阻性電流變化的唯一原因。

圖3所示曲線分別為110 kV正母避雷器阻性電流Ir1、220 kV正母一段避雷器的阻性電流Ir2、污穢電流I和環(huán)境濕度。由圖3可知：環(huán)境濕度和瓷套表面的污穢電流對(duì)MOA阻性電流的影響最大，但濕度在雨天通常會(huì)有鈍化現(xiàn)象，污穢電流與阻性電流間最具有同步性。

運(yùn)行中偶然出現(xiàn)的阻性電流和泄漏電流明顯偏小現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查均為并接在避雷器接地回路的端子接觸不良，導(dǎo)致分流引起，經(jīng)處理即恢復(fù)正常。

2.2 屏蔽環(huán)對(duì)阻性電流的影響

在110 kV副母避雷器A相底部瓷裙上加裝了表面電流屏蔽環(huán)，用于污穢電流監(jiān)測(cè)，可用它進(jìn)行MOA的阻性電流分析。通過比較發(fā)現(xiàn)，未加屏蔽環(huán)的其他間隔MOA三相間的阻性電流差值穩(wěn)定且波動(dòng)一致。而110 kV副母避雷器A相的阻性電流波動(dòng)幅度比B、C相明顯小得多，屏蔽環(huán)對(duì)MOA表面污穢電流引起的阻性分量增加有明顯抑制作用。圖4為110 kV副母避雷器的阻性電流變化趨勢(shì)，由于A相加裝了屏蔽環(huán)，其阻性電流數(shù)值及波動(dòng)幅度均相對(duì)較小。圖中2處尖峰是受臺(tái)風(fēng)泰利和臺(tái)風(fēng)卡努登陸影響，證明屏蔽環(huán)在潮濕環(huán)境下消除表面電流干擾的作用明顯。

3 影響在線監(jiān)測(cè)結(jié)果的因素

影響在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的因素較多，如電壓基準(zhǔn)、相間和相鄰設(shè)備干擾、操作方式、運(yùn)行電壓及環(huán)境溫濕度等[3]。在線監(jiān)測(cè)的電壓基準(zhǔn)取自母線PT二次側(cè)，因此PT固有角差和二次負(fù)載變化對(duì)相關(guān)聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)測(cè)量的影響相同。同組設(shè)備相間存在彼此雜散電容干擾，但因空間位置固定而影響相對(duì)穩(wěn)定。相鄰間隔設(shè)備若相距較遠(yuǎn)、電壓等級(jí)較低，則相互干擾較小。查看在線數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)間隔無(wú)論運(yùn)行或停電，對(duì)其相鄰設(shè)備的介損、阻性電流等數(shù)據(jù)均無(wú)明顯影響。而短時(shí)間的系統(tǒng)操作，或運(yùn)行方式、系統(tǒng)電壓基準(zhǔn)改變，均會(huì)導(dǎo)致相關(guān)聯(lián)設(shè)備在線數(shù)據(jù)波動(dòng)，但不會(huì)影響其長(zhǎng)期趨勢(shì)。因220 kV母線檢修需要，6號(hào)主變220 kV CT切換母線運(yùn)行，引起CT三相介損短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯變化，如圖5所示。但原運(yùn)行方式恢復(fù)后，介損數(shù)據(jù)逐步趨于正常。

從現(xiàn)場(chǎng)情況看，影響電容型設(shè)備介損、MOA泄漏電流和阻性電流等在線數(shù)據(jù)的最顯著因素是環(huán)境濕度和污穢電流，而環(huán)境溫度的直接影響較小。如果排除陰雨天氣干擾，天氣晴好時(shí)升壓站內(nèi)瓷套表面的污穢電流、溫度、濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見圖6。圖中顯示，環(huán)境濕度與污穢電流變化趨勢(shì)相一致，環(huán)境溫度與污穢電流趨勢(shì)相反。環(huán)境監(jiān)測(cè)記錄顯示，每天環(huán)境濕度變化有其周期性，最大值出現(xiàn)在05∶00～09∶00，最小值通常出現(xiàn)在14∶00～17∶00。這些規(guī)律有助于分析在線數(shù)據(jù)變化的原因。

4 HVM2000系統(tǒng)運(yùn)行異常情況的排除

4.1 通信速度緩慢應(yīng)答超時(shí)故障的排除

臺(tái)州發(fā)電廠HVM2000系統(tǒng)有2條RS485總線，分別通往110 kV、220 kV升壓站及站外主變、MOA等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)控制層與各就地監(jiān)測(cè)單元信息交換。由于需接入機(jī)組設(shè)備數(shù)量較多，無(wú)法做到一次性停電接入系統(tǒng)，因此結(jié)合設(shè)備停電機(jī)會(huì)陸續(xù)加入其中。這期間每次新進(jìn)設(shè)備后系統(tǒng)通信都正常，但當(dāng)所有就地監(jiān)測(cè)單元均投入運(yùn)行后，220 kV通道開始出現(xiàn)通信異常：應(yīng)答超時(shí)，無(wú)法獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，雖然220 kV通道上只有23臺(tái)就地監(jiān)測(cè)單元，低于為保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)計(jì)值25臺(tái)，但由于220 kV設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)較為分散，現(xiàn)場(chǎng)布線又盡量利用原有的電纜溝及橋架，因此總線電纜施放量超出設(shè)計(jì)較多，造成傳輸距離過長(zhǎng)。當(dāng)把通道末端3臺(tái)就地監(jiān)測(cè)單元從系統(tǒng)中脫開后發(fā)現(xiàn)通信恢復(fù)正常。因此，通信故障的原因是通信線路過長(zhǎng)導(dǎo)致壓降過大。在通道的首尾端分別加裝100 Ω的配匹電阻，用來(lái)提高通信線路電壓，從而解決了這個(gè)問題。

4.2 防止就地監(jiān)測(cè)單元地址更改措施

就地監(jiān)測(cè)單元是通過RS485總線接受指令并向后臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)。為了控制層區(qū)分設(shè)備，每一就地監(jiān)測(cè)單元都有唯一的地址來(lái)表明其身份，該地址原來(lái)是通過軟件寫在看門狗里面。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，曾出現(xiàn)部分裝置受現(xiàn)場(chǎng)干擾發(fā)生地址被更改現(xiàn)象，導(dǎo)致地址重復(fù)，數(shù)據(jù)無(wú)法交換。為此廠家對(duì)主板進(jìn)行改進(jìn)，地址采用8421撥碼的方式來(lái)設(shè)置，此后更改地址問題未再出現(xiàn)。

5 結(jié)論

HVM2000系統(tǒng)投入運(yùn)行后，經(jīng)受了廠站電磁干擾、高溫、臺(tái)風(fēng)及潮濕等不利條件考驗(yàn)，系統(tǒng)工作正常。運(yùn)行實(shí)踐表明，其提供的在線數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性較好。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)一些難以排除的干擾因素，運(yùn)用對(duì)比法和趨勢(shì)分析法來(lái)降低其影響，使在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠比較客觀地反映出被監(jiān)測(cè)設(shè)備的健康水平，HVM2000系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)到了預(yù)期目的。

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