变电站高压电气设备绝缘在线监测技术分析

变电站高压电气设备绝缘在线监测技术分析

范德明

呼和浩特供电局修试管理处呼和浩特市010010

摘要：高压电气设备是电力系统中十分重要的设备种类，其运行质量直接影响着电网系统的安全与稳定。如果高压电气设备绝缘性能出现问题，就会直接影响整个设备的运行工况，甚至引发严重的安全事故。因此对变电站高压电气设备绝缘在线监测技术及其应用方式进行详细探究，具有十分重要的意义。

关键词：变电站；高压电气设备；绝缘在线监测技术

1变电站高压电气设备绝缘在线监测技术原理分析

1.1绝缘监测原理

变电站高压电气设备绝缘在线监测指的就是通过监测电器设备在运行过程中的电压、电流、局部放电量、介质损耗值以及设备的电容值等等正常信号和异常信号来监测设备的绝缘情况。之所以能够从信号中监测出设备的绝缘情况的原因主要就是由于现代智能技术的处理，现代智能技术能够很好的将信号转化为反映电器设备绝缘的可视参数，从而对设备绝缘情况进行正确的判断。目前现代智能技术的处理方式主要有绝缘油在线色谱处理、局部放电量、介质损耗角正切处理和放电位置平铺处理等。

1.2绝缘监测信号的处理

在对变电站高压电气设备进行在线监测过程中，信号监测至关重要，但是，在对设备绝缘性能进行监测时，有些脉冲信号比较微弱，因此数据监测难度比较大。对此，可以采用超宽频电流传感器对信号进行收集，而需要注意的是，通过这种方式所收集的信号可能会有部分杂音，所以在未来的技术发展中，还应该对此进行改进。

2在线绝缘监测系统的应用

2.1避雷器绝缘在线监测

避雷器在变电站的运行中起着关键的保护作用，对变电站的安全稳定运行具有重要的地位。避雷器在运行过程中阻性电流的增大会导致损耗的增加，从而造成避雷器的绝缘被击穿。在传统的检修试验中，主要是通过定期的试验，检测漏电电流的状态，从而判断避雷器的绝缘情况，这种方法效率及其低下，而采用了在线监测技术后，可以24小时对漏电电流进行监测，发现异常，及时报警，为工作人员排除险情赢得时间。

2.2变压器绝缘在线监测

在变压器绝缘监测中，要了解变压器绝缘状态的表示方法。其中，一般用局部放电量、油中溶解气体、介质损耗值、放电位置、设备电容和漏电电流等电气特征量表示变压器的绝缘状态。高压电气设备绝缘在线监测系统能在线监测变压器的局部放电量、氢气浓度等，实时评估变压器的绝缘状态，并通过定位技术，获取局部放电的三维坐标。在油中气体浓度的在线监测中，监测气体包括CO2、CH4、C2H2、C2H4、CO和C2H6等，可根据气体浓度评估变压器的绝缘状态。如果评估结果显示变压器绝缘存在问题，就需要跟踪气体的产气率，以此判断绝缘故障的性质，并根据不同的气体浓度判断发生故障的元件和故障类型。通常，在判断故障类型方面，在线监测需要与电气试验、气相色谱法相互配合，以提高诊断的准确性。

2.3高压开关柜绝缘在线监测

高压开关柜的绝缘在线监测也是高压电气设备绝缘在线监测中的一项重要工作内容，高压开关柜在长期的工作过程中，其绝缘通常会因为老化、劣化等导致绝缘放电，进而引发高压开关柜故障。目前绝缘在线监测技术在高压开关柜绝缘监测方面的应用主要是通过测量介质损耗角的正切值以及在线漏电电流值，来判断绝缘状态；对于导电部分接触不良的问题，则主要是采用射频法进行监测，以及时发现和解决问题。

2.4容性电气设备绝缘在线监测

耦合电容器、电压互感器、CVT、电流互感器、套管等都属于容性电气设备。目前，对这些容性设备的绝缘在线监测技术已逐渐成熟，并得到了广泛的应用。对容性电气设备的监测项目包括电容量、漏电电流、介质耗损和三相不平衡电流等。采用监测高压电气设备，特别是容性设备介质损耗角正切值的方法，能够准确地判断设备的绝缘状态，具有很强的灵敏度，可以监测到设备是否存在绝缘老化、受潮、局部缺陷等问题。其中，容性设备绝缘问题中最突出的是绝缘受潮，其原因是容性设备的电容分布均匀性具有一定的强制性，且对绝缘利用率较高。所以，如果绝缘受潮，就会增加介质的耗损，从而出现绝缘被击穿的现象。测量通过设备的电流也是绝缘监测的重要方式之一，该方式能够有效判断设备绝缘有无缺陷。如果设备绝缘存在缺陷，且处于初级阶段，则绝缘介质损耗角正切值的变化应与电流变化一致；如果绝缘缺陷已发展至后期，则设备电容的变化应与电流变化率一致。该方法具有较高的灵敏度，可准确地判断设备有无绝缘缺陷。

3电容型高压电气设备的绝缘在线监测实例

3.1工程概况

在变电站中，电容型设备包括电压互感器、电流互感器等，在对电容型设备的绝缘缺陷进行诊断时，可以介质损耗及电容量参数为依据。如果电容型设备发生受潮或出现老化问题，则随着电压的升高，也会随之发生变化，对此，可以采用离线检测技术进行监测，不仅能及时发现设备绝缘性能方面的缺陷，还有利于及时发现设备缺陷问题。例如，某220kv变电站在线监测系统中应用先进的测量技术以及信号技术，能够对变电站设备进行在线监测，同时还可以对电容型设备绝缘性能实施监测管理。

3.2主变套管的及电容量监测

变电站绝缘高压电气设备绝缘在线监测系统中，LC—CX单元能够通过传感器，获得套管末屏接地线上的被测信号，同时对所得信号进行数字化处理，最终获得准确的工频基波相位信息，并将该信息传递至中央控制器，通过中央控制器，对套管中的以及电容量进行计算。在本次研究中发现，变压器套管监测所得数据约为0.3%，不容易受到环境因素的影响，同时三相影响程度基本保持一致。另外，套管电容监测所得数据的稳定性比较高，易受到环境温度因素的影响。通过对该变电站设备进行预防性试验，检测出主变套管的及电容量，如表1所示。通过对表1进行分析可知，3只220kv套管的在0.3%左右，因此分析得出，60d数据波动值约0.1%，电容监测数据相对变化也约0.1%。3只110kv套管的tan值在0.3%左右，60d数据波动值约0.1%。3只110kv套管的电容值相对变化量为0.5%，60d数据波动值约0.1%。主变压器套管的在线监测结果准确性较高。

表1220kv主变压器套管tan啄及电容量的预防性试验结果

4结语

总之，在变电站高压电气设备运行过程中，通过绝缘在线监测能够掌握变电站中高压电气设备的实际运行情况，检查其是否发生故障问题，然后以此为依据，对高压电气设备进行检修和管理。在此过程中应该注意尽量采用先进的监测技术，同时尽量缩短停电事故发生时间，技术人员在日常工作中，也应该积极总结工作经验，结合实际情况优化施工能力，充分应用先进的人工智能技术，采用专家诊断系统，这样才能够提升监测系统的灵敏度和准确度。

参考文献

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[2]刘明光,白生龙,杨焕廷,李碧,邹灿伦.高压电气设备绝缘在线监测研究[J].电气化铁道,2013.

[3]路长禄，林刚.变电站高压电气设备绝缘在线监测技术探析[J].电子技术与软件工程，2015（4）.