栗 薇

（天津電力技術(shù)中心，天津 300384）

隨著電力設(shè)備狀態(tài)檢修工作的深入開展，越來越多的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用到輸變電設(shè)備的日常狀態(tài)分析檢測(cè)中來。電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的目的是采用有效的檢測(cè)手段和分析診斷技術(shù)，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，保證設(shè)備的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其中依靠狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置對(duì)運(yùn)行設(shè)備開展監(jiān)測(cè)已經(jīng)逐步成為電力系統(tǒng)常態(tài)化的監(jiān)測(cè)技術(shù)手段之一。因此狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的檢測(cè)精度和可靠性直接影響著對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的效果。保障掛網(wǎng)運(yùn)行的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置功能完好，可以滿足生產(chǎn)要求成為選擇狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)督其質(zhì)量的條件之一，這就需要相應(yīng)的檢測(cè)試驗(yàn)針對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置本身性能質(zhì)量把關(guān)。

1 電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

按照被監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置分為變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置及電力電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。

1.1 變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

目前常見的變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置主要有變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置、變壓器局部放電檢測(cè)裝置、鐵心接地電流檢測(cè)裝置、電容型設(shè)備及金屬氧化物避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置、GIS及 SF6斷路器氣體壓力和濕度在線監(jiān)測(cè)裝置、GIS局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置、GIS及 SF6斷路器分合閘線圈電流在線監(jiān)測(cè)裝置等。

1.2 輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

較為成熟和廣泛應(yīng)用的輸電線狀態(tài)檢測(cè)裝置主要有輸電線路氣象監(jiān)測(cè)裝置、導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)裝置、微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置、等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置、導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置、導(dǎo)線弧垂監(jiān)測(cè)裝置、風(fēng)偏監(jiān)測(cè)裝置、現(xiàn)場(chǎng)污穢度監(jiān)測(cè)裝置、桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置、圖像視頻監(jiān)控裝置等。

1.3 電力電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

電力電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置主要為光纖測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)裝置。

2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)試驗(yàn)

2.1 通用檢測(cè)試驗(yàn)

電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置性能檢測(cè)試驗(yàn)是為對(duì)監(jiān)測(cè)裝置滿足的功能情況進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)。監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)試驗(yàn)一般需要滿足以下幾方面需求。

1）裝置基本功能檢驗(yàn)

對(duì)裝置基本功能的檢驗(yàn)試驗(yàn)通常按照現(xiàn)場(chǎng)配置方案組成在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，給監(jiān)測(cè)裝置通電，施加相應(yīng)信號(hào)，分項(xiàng)檢驗(yàn)在線監(jiān)測(cè)裝置是否具有監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警、自診斷等功能。

2）裝置電氣性能檢驗(yàn)

對(duì)裝置電氣性能檢驗(yàn)試驗(yàn)主要是對(duì)裝置絕緣性特性、耐沖擊特性進(jìn)行檢驗(yàn)。變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的電氣性能試驗(yàn)主要按“GB/T7261繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置基本試驗(yàn)方法”第19章的規(guī)定和方法進(jìn)行絕緣電阻、介質(zhì)強(qiáng)度、沖擊電壓等試驗(yàn)。輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置根據(jù)檢測(cè)對(duì)象種類不同，一般進(jìn)行可見電暈和無線電干擾試驗(yàn)、短路電流沖擊試驗(yàn)或雷電沖擊試驗(yàn)。

3）裝置電磁兼容性檢驗(yàn)

對(duì)裝置電磁兼容性檢驗(yàn)主要按照“GB/T 17626電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)”中的規(guī)定和方法進(jìn)行靜電放電抗擾度、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度、脈沖磁場(chǎng)抗擾度、工頻磁場(chǎng)抗擾度等抗擾度試驗(yàn)。

4）裝置環(huán)境適應(yīng)性檢驗(yàn)

裝置環(huán)境適應(yīng)性檢驗(yàn)主要按照“GB/T 2423 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)” 的規(guī)定和方法進(jìn)行高溫、低溫、恒定濕熱、溫度變化、交變濕熱等試驗(yàn)。

5）裝置外殼及機(jī)械性能檢驗(yàn)

裝置外殼及機(jī)械性能檢驗(yàn)主要對(duì)裝置外觀、防護(hù)等級(jí)、振動(dòng)、沖擊、碰撞、運(yùn)輸?shù)冗M(jìn)行檢查或試驗(yàn)。

6）裝置通信功能檢驗(yàn)

裝置通信功能檢驗(yàn)主要按照現(xiàn)場(chǎng)配置方案組成在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，給監(jiān)測(cè)裝置通電，利用在線監(jiān)測(cè)裝置上位機(jī)通信軟件對(duì)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行通信檢測(cè)，運(yùn)行上位機(jī)通信軟件的計(jì)算機(jī)與監(jiān)測(cè)裝置通過通信網(wǎng)絡(luò)連接。通常檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸速率整定情況、數(shù)據(jù)傳送功能等。

除了以上通用的檢測(cè)試驗(yàn)外，不同狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置由于監(jiān)測(cè)對(duì)象不同，其結(jié)構(gòu)和工作原理有很大區(qū)別，在對(duì)其某些性能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)常常需要采用差異化的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。下面簡(jiǎn)要介紹幾種典型監(jiān)測(cè)裝置的檢測(cè)試驗(yàn)方法。

2.2 變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

1）變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置

變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置是安裝在變電站油浸式高壓設(shè)備（如油浸式電力變壓油浸式電抗器等）本體上或附近，可對(duì)油中溶解氣體信息進(jìn)行連續(xù)或周期性自動(dòng)監(jiān)視檢測(cè)的裝置。一般由油樣采集、油氣分離、氣體檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集與控制、通信與輔助等部分組成。按照監(jiān)測(cè)氣體成分的多寡分為多組分監(jiān)測(cè)裝置（即監(jiān)測(cè)變壓器油中溶解氣體成分6種及以上的監(jiān)測(cè)裝置）和少組分檢測(cè)裝置（監(jiān)測(cè)變壓器油中溶解氣體成分少于6種的監(jiān)測(cè)裝置）。

（1）測(cè)量誤差試驗(yàn)

受試狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置處于正常工作狀態(tài)，將標(biāo)油接入受試裝置進(jìn)行分析測(cè)試，試驗(yàn)期間不允許進(jìn)行任何設(shè)置。同時(shí)取相同油樣用實(shí)驗(yàn)室氣象色譜儀進(jìn)行分析測(cè)試。以實(shí)驗(yàn)室氣象色譜儀測(cè)量結(jié)果為基準(zhǔn)。試驗(yàn)均通過標(biāo)油進(jìn)行，標(biāo)油中所含氣體成分濃度應(yīng)該包含最低檢測(cè)限值、最高檢測(cè)限值以及介于兩者之間、氣體含量大致成等差關(guān)系的4個(gè)其他濃度。部分油樣可以包括多氣體成分，也可以是單氣體成分。各油樣中氣體成分的測(cè)量誤差按以下公式計(jì)算，監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量誤差需符合表1、表2中要求。

表1 多組分在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)指標(biāo)

表2 少組分在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)指標(biāo)

（2）交叉敏感性試驗(yàn)

交叉敏感性即某一氣體含量的測(cè)量不應(yīng)受到其它氣體成分的大小的影響。

①配制一油樣，其中一氧化碳CO含量＞1000μL/L、二氧化碳 CO2含量＞10000μL/L，氫氣 H2含量＜50μL/L，進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)裝置油中氣體成分分析。氫氣H2測(cè)量結(jié)果應(yīng)仍能滿足表1、表2誤差限制要求。

②配制一油樣，其中一氧化碳CO含量＞1000μL/L、二氧化碳CO2含量＞10000μL/L，氫氣H2含量＞500μL/L，烴類氣體含量＜10μL/L，進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)裝置油中氣體成分分析。烴類氣體的測(cè)量結(jié)果應(yīng)仍能滿足表 1、誤差限制要求。

（2）利用固化泥漿制備的路基路面材料符合國(guó)家對(duì)路基路面材料的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，并且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備、土建投資低，具有較好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

2）電容型設(shè)備及金屬氧化物避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置

電容型設(shè)備/金屬氧化物避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置是用于對(duì)電容型設(shè)備/金屬氧化物避雷器的絕緣狀態(tài)參量進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)或周期性自動(dòng)監(jiān)視監(jiān)測(cè)的裝置。

（1）測(cè)量誤差試驗(yàn)

如圖1所示，將待測(cè)的電容型設(shè)備/金屬氧化物避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置接于狀態(tài)參量模擬裝置（由若干電容、電阻及功率源等組成），將標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀（高精度介損電容量/泄漏電流測(cè)試裝置）接于同一個(gè)狀態(tài)參量模擬裝置，調(diào)整狀態(tài)參量模擬裝置的工作狀態(tài)，同時(shí)測(cè)得在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的介質(zhì)損耗因數(shù)、電容量以及全電流及阻性電流值。將兩者在各測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量值一一比較，以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀檢測(cè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，計(jì)算測(cè)量誤差，電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量誤差需符合表3中測(cè)量誤差要求，避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量誤差需符合表4中測(cè)量誤差要求。測(cè)量誤差計(jì)算公式如下：

圖1 電容型設(shè)備/金屬氧化物避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量誤差試驗(yàn)連接圖

表3 電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)指標(biāo)

表4 金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)指標(biāo)

電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量點(diǎn)的選取，應(yīng)在全電流和介損的測(cè)量范圍內(nèi)選取包括最低監(jiān)測(cè)限值、最高檢測(cè)限值以及其他 4個(gè)測(cè)量點(diǎn)在內(nèi)的共 6個(gè)測(cè)量點(diǎn)，電容量應(yīng)選取至少 4個(gè)典型值，包括100pF、800～1300pF 范圍內(nèi)選 1點(diǎn)、5000pF、10000pF及以上選1點(diǎn)。

金屬氧化物避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量點(diǎn)的選取，應(yīng)選取包括在線監(jiān)測(cè)裝置最小可測(cè)量全電流值、最大可測(cè)量全電流值以及其他4個(gè)電流值在內(nèi)的共6個(gè)不同的電流值。

（2）接入安全性試驗(yàn)

電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置若采用穿心電流互感器取樣方式，要求設(shè)備末屏接地引線各處連接牢固，符合通流能力要求；回路導(dǎo)線最小截面積≥4mm2，需要時(shí)進(jìn)行通流能力校驗(yàn)。要求對(duì)電流信號(hào)輸入端（包括串聯(lián)元件方式串入的元件）進(jìn)行 0.1s/1000A交流電流通流能力試驗(yàn)及2ms/400A方波電流沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)之后，要求接地線連接正常，受試裝置工作正常，試驗(yàn)后測(cè)量值不超過表3所示的誤差限值。

金屬氧化物避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置要求金屬氧化物避雷器接地線各處連接牢固，符合通流能力要求。對(duì)于與計(jì)數(shù)器并聯(lián)接入的在線監(jiān)測(cè)裝置，不應(yīng)影響計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)功能。與計(jì)數(shù)器串聯(lián)接入的在線監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)滿足避雷器通流容量，材質(zhì)宜采用多股銅導(dǎo)線。受試裝置還應(yīng)在正常工作狀態(tài)，對(duì)電流信號(hào)接入端進(jìn)行 10μs/20kA 沖擊電流和 2ms/400A方波電流試驗(yàn)，要求受試裝置工作正常，試驗(yàn)后測(cè)量值不超過表4所示的誤差限值。

2.3 輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置種類較多，這里介紹兩種常見的裝置的試驗(yàn)。

1）導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)裝置

（1）導(dǎo)線電流耐受試驗(yàn)

將接觸類導(dǎo)線溫度采集單元安裝在導(dǎo)線上，處于工作狀態(tài)，進(jìn)行如下導(dǎo)線通流試驗(yàn)：

①將導(dǎo)線電流從零升流至導(dǎo)線允許電流，然后降流至零，重復(fù)3次。

②對(duì)導(dǎo)線通以允許電流值的電流，連續(xù)運(yùn)行48h。

試驗(yàn)期間及試驗(yàn)結(jié)束后，導(dǎo)線溫度采集單元應(yīng)能正常工作，電氣系統(tǒng)無損壞。

（2）溫升試驗(yàn)

在環(huán)境溫度為20±5℃的條件下，將接觸類導(dǎo)線溫度采集單元安裝在 400mm2的導(dǎo)線上，對(duì)導(dǎo)線通以 800A電流，測(cè)量導(dǎo)線表面溫度、導(dǎo)線溫度采集單元夾具及表面的溫度。導(dǎo)線溫度采集單元夾具及表面的溫度應(yīng)不超過導(dǎo)線表面溫度。

2）等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置的覆冰試驗(yàn)

在受試裝置運(yùn)行狀態(tài)下，工作溫度在-5℃～0℃之間，濕度 90%以上，使裝置結(jié)冰；工作溫度保持0℃30min后，降至-5℃，再保持30min后逐漸升至 0℃，重復(fù) 3次。整套受試裝置應(yīng)運(yùn)行正常，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

3 檢測(cè)試驗(yàn)中需解決的問題

狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的檢測(cè)試驗(yàn)是否準(zhǔn)確、有效，與試驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)場(chǎng)條件相近度有很大關(guān)系。在很多情況下，實(shí)驗(yàn)室不具備模擬輸變電設(shè)備正常運(yùn)行條件下電源容量、環(huán)境特性等，如對(duì)GIS設(shè)備局部放電信號(hào)的監(jiān)測(cè)、對(duì)高壓電纜光纖測(cè)溫的監(jiān)測(cè)以及部分輸電線路運(yùn)行環(huán)境的模擬等。這就給這些狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)提出了挑戰(zhàn)。要找到解決此類試驗(yàn)困難的途徑，還需不斷豐富實(shí)驗(yàn)室技術(shù)手段，搭建更完備的試驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)考慮利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行提供的系統(tǒng)資源，在保證電網(wǎng)安全的前提下，對(duì)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備開展性能測(cè)試試驗(yàn)。

4 結(jié)論

隨著輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展提高，還會(huì)有越來越多的新型監(jiān)測(cè)裝置涌現(xiàn)并投入到電網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用。對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置性能質(zhì)量的檢驗(yàn)把關(guān)不僅是對(duì)此類產(chǎn)品發(fā)展的規(guī)范促進(jìn)，更是保證電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)可控的需要。因此研究和完善狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置性能試驗(yàn)方法也將是持續(xù)性工作，也將成為電力系統(tǒng)不可或缺的常態(tài)化工作之一。

[1]Q/GDW 540-2010,變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置檢驗(yàn)規(guī)范[S].

[2]Q/GDW 242-2010,輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置通用技術(shù)規(guī)范[S].