安全喜

(河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467099）

電氣高壓開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)與優(yōu)越性分析

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對電氣高壓開關(guān)來說，定期維修是維護設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)，而維修是以監(jiān)測為基礎(chǔ)的，無論設(shè)備是否出現(xiàn)了故障，都要借助相關(guān)的技術(shù)對其運行情況進行監(jiān)測和故障診斷，這種按狀態(tài)維修的方法正在得到國內(nèi)外業(yè)界的廣泛認(rèn)可和使用。文章以此為基礎(chǔ)，首先對我國電氣高壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀進行了分析，然后討論了相關(guān)的在線監(jiān)測技術(shù)，最后從多個層面對電氣高壓開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)越性進行了系統(tǒng)的分析。

電氣高壓開關(guān)設(shè)備；在線監(jiān)測技術(shù)；優(yōu)越性

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟社會的不斷進步，以及社會對相關(guān)事業(yè)發(fā)展的要求越來越高，我國電網(wǎng)的復(fù)雜化也正在向縱深方向發(fā)展，其與社會的關(guān)聯(lián)度越來越高，同時，人們對供電質(zhì)量與可靠性的要求也在持續(xù)提升,尤其對電氣高壓開關(guān)設(shè)備的正常、高效運行提出了更“苛刻”的要求[1]。在這種情況下，一些科研機構(gòu)以及相關(guān)的科學(xué)技術(shù)部門以此為契機，借助多種技術(shù)手段和相關(guān)材料的應(yīng)用，將高壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)水平提升到了前所未有的高度，供用電的可靠性得到了增強，開關(guān)設(shè)備的性能也在穩(wěn)步提高。尤為重要的是，在微電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及光纖技術(shù)、傳感器技術(shù)和通信技術(shù)的輔助下，對電氣高壓開關(guān)柜的實時監(jiān)測技術(shù)有了飛躍式的提升，高壓電氣設(shè)備的運行狀態(tài)處在了更好的狀態(tài)之中[2]。本文旨在轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的維護和監(jiān)測方式，使之沿著“按狀態(tài)維護”的方向運行，在統(tǒng)一設(shè)計和統(tǒng)一制造的過程中，最大限度地提高電氣產(chǎn)品的質(zhì)量和運行效率。

1 我國電氣高壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀

自上個世紀(jì)中葉以來，我國一直使用傳統(tǒng)的空氣斷路器，這和同期的國際水平相比處于極低的水平。經(jīng)過了長時間的努力之后，在1968年，我國研制生產(chǎn)出了第一只商品化真空開關(guān)管，可是由于技術(shù)的原因以及歷史和現(xiàn)實因素的影響，當(dāng)時的技術(shù)水平還十分有限，該產(chǎn)品和國外產(chǎn)品相比在性能和質(zhì)量方面有明顯的差距。十年之后，我國開始引進SF6斷路器，時至今日，我國電力系統(tǒng)的高壓開關(guān)設(shè)備幾乎都以SF6斷路器與真空斷路器為基礎(chǔ)開展工作，這在很大程度上解決了供電系統(tǒng)的安全運行問題[3]。目前，我國電力系統(tǒng)借助電壓等級對斷路器的使用情況進行了明確的劃分，超過40kV的高壓開關(guān)使用SF6斷路器，低于40kV的使用真空斷路器。前者又分為兩種結(jié)構(gòu)，一個是瓷柱式，一個是罐式[4]。當(dāng)然，實踐表明，在低于40kV的電網(wǎng)中，真空開關(guān)得到了更為廣泛的應(yīng)用，110kV雙斷口真空斷路器也在科研人員的努力下研制成功，并投入使用。

2 電氣高壓開關(guān)設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)

2.1 機械狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

機械狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是電氣高壓開關(guān)設(shè)備的主要在線監(jiān)測技術(shù)，在新建變電站中裝位移傳感器與小電流傳感器能夠?qū)嗦菲鞯臋C械特性能進行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測。對于那些已經(jīng)投入運行的變電站來說，在斷路器機構(gòu)箱內(nèi)安裝位移傳感器就顯得十分不適合，其原因在于，位移傳感器安裝在斷路器主軸之上目的在于對斷路器的位置信息進行測量?？墒?，在進行現(xiàn)場改造的過程中，就要改動斷路器操作機構(gòu)，其中的部分機構(gòu)應(yīng)該更換斷路器主軸，或者將整個滅弧室提起，這會增加斷路器的安全風(fēng)險[5]。因此，在安裝小電流傳感器時，要借助監(jiān)測斷路器分閘和合閘線圈電流波形以及儲能電機的電流，對儲能狀態(tài)、儲能時間、頻率等信息進行計算和分析，以便能夠獲取操動機構(gòu)的工作狀態(tài)、斷路器的工作狀態(tài)，這樣一來，就能夠最大限度地發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的信息，提前預(yù)防，提前維修，保證設(shè)備的順利運行。

2.2 局放監(jiān)測技術(shù)

對于一些新建的變電站一般建議使用內(nèi)置傳感器方式，把傳感器提前預(yù)埋在本體之中。對于那些已經(jīng)投入運行的變電站來說，一般要進行改造，而改造的方式一般為內(nèi)置局放傳感器與外置局放傳感器兩種。對前者來說，其測量精度相對較高，具有較強的抗干擾能力，可是在實際操作中，需要打開本體才能進行安裝，此外，對停電時間的要求較高；而后者的安裝相對簡便，不需要打開本體，對停電時間的要求也較低，可是在測量精度方面不如前者。對于監(jiān)測模式來說，分為在線監(jiān)測與離線監(jiān)測兩種模式。前者能夠?qū)IS內(nèi)部絕緣缺陷完成實時監(jiān)測，其作用在于能夠做到提前預(yù)防，精確定位和定點檢修，能夠極大提高設(shè)備的運行效率和運行效果，但是其相對成本較高；后者一般只能對GIS內(nèi)部絕緣缺陷進行定時監(jiān)測，實效性較之于前者較差，可是相對成本較低，一般情況下，只需一套局放監(jiān)測就能完成監(jiān)測任務(wù)[6]。

2.3 避雷器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

該技術(shù)借助遠(yuǎn)傳避雷器監(jiān)測器工作，能夠監(jiān)測流經(jīng)避雷器的泄露電流與系統(tǒng)電壓以及動作次數(shù)等，并以此為基礎(chǔ)對阻性電流和有功損耗進行分析，可以高效地反映避雷器的絕緣狀態(tài)，同時，還可以把測量結(jié)果進一步上傳到后臺系統(tǒng)之中，便于后續(xù)工作的開展。這一技術(shù)在新建變電站與已投運變電站中都能夠加以實施，并且操作簡便，對條件的要求較低。尤其對已經(jīng)投入運行的變電站來說，更換過程和安裝過程都極為簡便。

3 電氣高壓開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)越性分析

3.1 智能化優(yōu)勢

在這一技術(shù)體系中，現(xiàn)場總線、模塊化設(shè)計以及接插式安裝等方式得到了持續(xù)的推廣與使用，使得高壓開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場快速安裝更為簡便。此外，操做起來也更加方便和可靠，性能也得到了極大的改善。更為重要的是，免維護設(shè)備和自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用極大地緩解了設(shè)備運行人員的工作壓力。而配網(wǎng)自動化系統(tǒng)和新型控制的應(yīng)用，可以有效地把開關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)第一時間、準(zhǔn)確地傳送到管理人員的后臺控制系統(tǒng)之中，能夠明顯降低工作人員的日常工作量。

3.2 綠色環(huán)保優(yōu)勢

為了持續(xù)提升電氣設(shè)備在戶外環(huán)境中的適應(yīng)性，需要將更多的有機絕緣材料應(yīng)用至電氣產(chǎn)品的制造過程中。其中，比較典型的材料包括聚氨醋、環(huán)氧樹脂、陶瓷和硅橡膠等。此外，一些大型的高壓開關(guān)設(shè)備生產(chǎn)廠商不斷加大對金屬防腐技術(shù)的科學(xué)研究與實驗生產(chǎn)[7]。在相關(guān)統(tǒng)計中，在全球范圍內(nèi)，有一半左右的六氟化硫氣體被應(yīng)用到了電力行業(yè)之中，尤其在高壓開關(guān)設(shè)備中，應(yīng)用更為廣泛。這些材料由于具有明顯的環(huán)保性能，使之在這一領(lǐng)域具有了明顯的優(yōu)勢。

3.3 少維護優(yōu)勢

近年來，電氣高壓開關(guān)設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)得到了持續(xù)的發(fā)展和進步，這樣一來，電容式分壓器和電流傳感器等在高壓開關(guān)設(shè)備中的應(yīng)用變得越來越廣泛，使得高壓電氣設(shè)備體積不斷縮小，也為設(shè)備的少維修和免維修提供了便利條件。長期以來，高壓開關(guān)設(shè)備的維護一直困擾著電力工作者，影響了電網(wǎng)的正常供電。但是，這一技術(shù)的出現(xiàn)，使真空斷路器中的彈簧操動機構(gòu)可以達到萬次以上，其使用壽命也不斷延伸。

4 結(jié)束語

近年來，我國的經(jīng)濟水平不斷提升，社會各項事業(yè)穩(wěn)步前進。在這種情況下，供電可靠性和有效性對社會的發(fā)展至關(guān)重要。電氣高壓開關(guān)設(shè)備作為電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，在科研人員的努力下，其運行的安全性與可靠性已經(jīng)得到了明顯的提升，也使得電網(wǎng)的運行更加穩(wěn)定。當(dāng)然，為了更好地適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，還需要以此為基礎(chǔ)，不斷進行技術(shù)改進和技術(shù)改造，尤其在在線監(jiān)測技術(shù)方面要做出更多有價值的工作。文章以此為視角，對電氣高壓開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)與優(yōu)越性進行了分析，得出了一些結(jié)論，當(dāng)然，這些結(jié)論還是初步的，需要不斷修正和完善。

[1]陳振生.智能高壓開關(guān)設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)[J].電力設(shè)備，2008（3）：5-8.

[2]GB/T11022，1999高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求[S].

[3]洪福賢.電氣高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)改進的優(yōu)越性分析[J].機電信息，2012（18）：75-76.

[4]黃雪婷.關(guān)于高壓開關(guān)設(shè)備的溫升及制造技術(shù)的研究分析[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2011（12）：34-35.

[5]陳志勇，李偉.智能高壓開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測方案淺析[J].科技論壇，2011（4）：67.

[6]周華，孟晨，張戰(zhàn)軍等.智能電網(wǎng)及高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)發(fā)展[J].電氣技術(shù)，2010（8）：9-11.

[7]郭兆成.斷路器短路開斷電流與開斷次數(shù)的關(guān)系及應(yīng)用[J].高壓開關(guān)，2007（7）：30-31.

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