鄭召興
【摘 要】在我國的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展迅猛的背景下,人們?nèi)找骊P(guān)注供電可靠性,關(guān)注電力變壓器電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備的運(yùn)行安全性,為此,我們要大力研究和分析智能化的變電設(shè)備的在線監(jiān)測方法和技術(shù),延長變電設(shè)備的安全使用壽命,提升變電設(shè)備的利用率,更好地增強(qiáng)變電站一次設(shè)備的安全可靠性,滿足電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的要求。
【關(guān)鍵詞】變電設(shè)備;在線監(jiān)測技術(shù);常見故障;可靠性
1 變壓器設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用
1.1 變壓器設(shè)備的常見故障分析
電力變壓器設(shè)備是“龍頭”,對于電能的安全可靠傳輸起著重要的樞紐作用,電力變壓器設(shè)備的常見故障主要包括有:(1)繞組故障。這是主變的重大故障,表現(xiàn)為繞組變形、位移、短路等,出現(xiàn)這種故障會(huì)導(dǎo)致變壓器油溫上升,體積膨脹,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起主變爆炸。(2)鐵芯故障。當(dāng)鐵芯接地不良且處于懸浮電位時(shí),會(huì)產(chǎn)生對地放電現(xiàn)象。另外,還會(huì)出現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地形成閉合回路的現(xiàn)象,導(dǎo)致電流過熱。(3)分接開關(guān)故障。主要表現(xiàn)有過渡電阻在切換時(shí)擊穿、燒斷、拉弧等故障。(4)引線套管故障。主要表現(xiàn)為短路、接觸電阻增大、斷路、套管位移等故障。(5)絕緣或密封不良。過電壓會(huì)導(dǎo)致絕緣擊穿,過電流則會(huì)使絕緣老化加快。密封不良則會(huì)造成漏油現(xiàn)象。
1.2 變壓器在線監(jiān)測技術(shù)
(1)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地在線監(jiān)測技術(shù)
通常來說,變壓器鐵芯正常運(yùn)行是一點(diǎn)接地且電流很小,而當(dāng)其出現(xiàn)多點(diǎn)接地時(shí)則會(huì)形成閉環(huán)回路,并與周邊的磁通或非正常接地點(diǎn)的性質(zhì)相關(guān)聯(lián)。在對變壓器鐵芯多點(diǎn)接地在線監(jiān)測中,當(dāng)鐵芯接地電流到達(dá)報(bào)警值時(shí),電流繼電器動(dòng)作會(huì)出現(xiàn)預(yù)警;當(dāng)超過限定的額定值時(shí),可以自動(dòng)或手動(dòng)投入限流電阻,實(shí)現(xiàn)對鐵芯接地電流的限制。鐵芯在線監(jiān)測裝置在電流傳感器的作用下,將接地電流轉(zhuǎn)換為電壓信號,放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換,再由通信接口將信號數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線傳輸模塊之中,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。
(2)變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)(DGA)。它是基于油色譜離線檢測技術(shù)發(fā)展而來,重點(diǎn)對絕緣油中溶解的CH4、CO2、C2H2、C2H4等氣體的含量,進(jìn)行重點(diǎn)檢測,該技術(shù)具有良好的數(shù)據(jù)通信功能,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器內(nèi)的油氣狀態(tài),響應(yīng)速度快,可以較好地消除檢測過程中的誤差。
(3)變壓器熱點(diǎn)溫度在線監(jiān)測技術(shù)。這主要是采用紅外成像技術(shù)及紫外成像技術(shù),在不接觸和運(yùn)行的前提下,靈敏而準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)電流致熱性及電壓致熱性缺陷,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)主變運(yùn)行時(shí)內(nèi)部溫度分布不均勻的現(xiàn)象,避免絕緣局部老化、擊穿和損壞現(xiàn)象。
(4)變壓器繞組變形在線監(jiān)測。這是通過振動(dòng)信號分析的方法,對繞組及鐵芯運(yùn)行狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)信號進(jìn)行測量,一旦繞組及鐵芯運(yùn)行出現(xiàn)變形或位移現(xiàn)象,則其振動(dòng)信號的幅值、頻譜圖會(huì)出現(xiàn)極為明顯的變化,由此可以作為判定設(shè)備變形的依據(jù)。
2 斷路器在線監(jiān)測技術(shù)分析及應(yīng)用
2.1 斷路器常見故障分析
高壓斷路器包括有滅弧元件,是開斷電網(wǎng)電流的關(guān)鍵設(shè)備,它的常見故障主要包括有:(1)密封件失效。(2)動(dòng)作失靈。這是指斷路器的拒動(dòng)和誤動(dòng)故障。(3)絕緣件損壞。(4)滅弧件故障。
2.2 斷路器在線監(jiān)測技術(shù)分析
(1)電壽命監(jiān)測。由于斷路器是采用分合閘電磁鐵進(jìn)行操作,為此,要采用分合閘線圈電流監(jiān)測傳感器,對電流的波形進(jìn)行同步對比,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷誤動(dòng)、拒動(dòng)故障。
(2)機(jī)械系統(tǒng)監(jiān)測。這主要是在線監(jiān)測線圈分合閘波形及速度狀態(tài),通過將旋轉(zhuǎn)光柵安裝于斷路器的主軸之上,利用光電斷路器及光柵的相對運(yùn)動(dòng),使速度行程信號轉(zhuǎn)換為電信號,采集行程、開距等位移量。
(3)控制回路監(jiān)測。這是重點(diǎn)監(jiān)測觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間。
(4)儲能機(jī)構(gòu)監(jiān)測。這主要是在線監(jiān)測儲能電機(jī)的電流波形、工作頻次等。
3 容性設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)分析與應(yīng)用
電容性設(shè)備主要是指變電站的電壓互感器、電流互感器設(shè)備,是電容型的絕緣設(shè)備,其相關(guān)的參數(shù)主要有介質(zhì)損耗、電容值、電流值等,常見的故障類型主要有:絕緣故障、絕緣受潮、異物放電、過電壓下?lián)舸?、外絕緣放電等。
容性設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)主要包括以下幾種:
3.1 容性設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)電容器的電橋法
它是采用運(yùn)行電壓為外加電壓,CN時(shí)外接的標(biāo)準(zhǔn)電容器,與停電預(yù)試的電橋法原理大體一致,其應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于準(zhǔn)確度高,數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性強(qiáng)。然而,其監(jiān)測不足之處在于:高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的相對體積較大,并且采用運(yùn)行電壓作為外加電壓的安全系數(shù)不高,容易導(dǎo)致絕緣擊穿造成設(shè)備短路。
3.2 容性設(shè)備在線監(jiān)測相對比較法
它是對同一母線上的兩臺相同型號的容性設(shè)備,進(jìn)行電流的大小及相位的同時(shí)在線監(jiān)測,在系統(tǒng)后臺的計(jì)算和比較之下,獲悉介損的差值及電容量的比值,由此可以判定容性設(shè)備的在線運(yùn)行具體情況,是一種應(yīng)用較為普遍的檢測技術(shù)和方法。這種檢測方法的優(yōu)點(diǎn)在于:可以在線獲取數(shù)據(jù),具有更為準(zhǔn)確的測量結(jié)果,并且相較于電橋外高壓法而言,它無須高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器。然而,其應(yīng)用不足之處在于:假若同一母線數(shù)據(jù)對比的兩臺設(shè)備的缺陷發(fā)展趨勢及程度一致,則難以檢測出缺陷性問題,為此,可以采用同一母線上三組之上的容性在線比較方式,有效地保障檢測的結(jié)果可靠性。
4 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測技術(shù)分析及應(yīng)用
4.1 氧化鋅避雷器的常見故障分析
氧化鋅避雷器也即MOA,是先進(jìn)而應(yīng)用廣泛的過電壓保護(hù)裝置,它有良好的非線性特性,承載容量大、結(jié)構(gòu)簡單。然而,它也存在常見性的故障:
(1)MOA內(nèi)部受潮。這是在安裝過程中滲入水分或密封件失效而導(dǎo)致水分入侵,致使氧化鋅的表現(xiàn)出現(xiàn)放電現(xiàn)象,造成絕緣件的損壞或擊穿。
(2)MOA的老化及熱擊穿故障。當(dāng)氧化鋅避雷器的發(fā)熱功率大于散熱功率時(shí),則會(huì)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。并且,如果出現(xiàn)單相接地故障,則會(huì)加速氧化鋅避雷器的老化。
(3)氧化鋅閥片與外瓷套間的局部放電故障。如果外瓷套間受到沾污,其電位分布會(huì)發(fā)生改變,氧化鋅閥片與外瓷套之間的電位差加大,則會(huì)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象,損壞氧化鋅避雷器。
4.2 氧化鋅避雷器(MOA)在線監(jiān)測技術(shù)
(1)全電流在線監(jiān)測技術(shù)??梢詫?shù)字萬用表安裝于氧化鋅避雷器的計(jì)數(shù)器之上,測量避雷器的全電流,有效監(jiān)測氧化鋅避雷器的在線運(yùn)行狀態(tài)。
(2)阻性電流在線監(jiān)測技術(shù)。通過阻性電流在線監(jiān)測技術(shù),可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷氧化鋅避雷器早期的老化現(xiàn)象,它利用LCD-4阻性電流測量儀器,從氧化鋅下端提取信號,將其分解成阻性電流,再將電信號轉(zhuǎn)換為光信號,輸送到計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)之中,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和處理。
在進(jìn)行氧化鋅避雷器在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的過程中,要注意在線監(jiān)測時(shí)相間干擾的影響,要注意氧化鋅避雷器周邊的環(huán)境,排除主要干擾源,可以采用角度補(bǔ)償法進(jìn)行測試和分析,并做進(jìn)一步的精準(zhǔn)測量,以做出精準(zhǔn)的診斷。
5 結(jié)論
綜上所述,在我國電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的背景下,要重視和關(guān)注變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),要全面分析變電設(shè)備中的高壓斷路器、容性設(shè)備、氧化鋅避雷器的常見故障,并應(yīng)用先進(jìn)的變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù),了解變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)劣勢,把握變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵點(diǎn)和注意要領(lǐng),進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的分析和處理,在傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)的支撐和依托之下,更好地確保智能變電站的安全可靠運(yùn)行,促進(jìn)我國電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與可靠性,并為后續(xù)的狀態(tài)檢修工作提供依據(jù)。
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