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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(河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467099）

對電氣高壓開關(guān)來說，定期維修是維護(hù)設(shè)備正常運(yùn)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(yùn)行情況進(jìn)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(jìn)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(gè)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(jìn)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(jì)社會的不斷進(jìn)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(shí)，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(yùn)行提出了更“苛刻”的要求[1]。在這種情況下，一些科研機(jī)構(gòu)以及相關(guān)的科學(xué)技術(shù)部門以此為契機(jī)，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(qiáng)，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(jì)算機(jī)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(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)有了飛躍式的提升，高壓電氣設(shè)備的運(yùn)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(hù)和監(jiān)測方式，使之沿著“按狀態(tài)維護(hù)”的方向運(yùn)行，在統(tǒng)一設(shè)計(jì)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(yùn)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(gè)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(shí)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(shí)因素的影響，當(dāng)時(shí)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(jìn)SF6斷路器，時(shí)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(yùn)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(jìn)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(gè)是瓷柱式，一個(gè)是罐式[4]。當(dāng)然，實(shí)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(jī)械狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

機(jī)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(jī)械特性能進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測。對于那些已經(jīng)投入運(yùn)行的變電站來說，在斷路器機(jī)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(jìn)行測量?？墒牵谶M(jìn)行現(xiàn)場改造的過程中，就要改動(dòng)斷路器操作機(jī)構(gòu)，其中的部分機(jī)構(gòu)應(yīng)該更換斷路器主軸，或者將整個(gè)滅弧室提起，這會增加斷路器的安全風(fēng)險(xiǎn)[5]。因此，在安裝小電流傳感器時(shí)，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(jī)的電流，對儲能狀態(tài)、儲能時(shí)間、頻率等信息進(jìn)行計(jì)算和分析，以便能夠獲取操動(dòng)機(jī)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(yùn)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(yùn)行的變電站來說，一般要進(jìn)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(qiáng)的抗干擾能力，可是在實(shí)際操作中，需要打開本體才能進(jìn)行安裝，此外，對停電時(shí)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(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測，其作用在于能夠做到提前預(yù)防，精確定位和定點(diǎn)檢修，能夠極大提高設(shè)備的運(yùn)行效率和運(yùn)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(jìn)行定時(shí)監(jiān)測，實(shí)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(dòng)作次數(shù)等，并以此為基礎(chǔ)對阻性電流和有功損耗進(jìn)行分析，可以高效地反映避雷器的絕緣狀態(tài)，同時(shí)，還可以把測量結(jié)果進(jìn)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(yùn)變電站中都能夠加以實(shí)施，并且操作簡便，對條件的要求較低。尤其對已經(jīng)投入運(yùn)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(jì)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(hù)設(shè)備和自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用極大地緩解了設(shè)備運(yùn)行人員的工作壓力。而配網(wǎng)自動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)第一時(shí)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(jī)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(shí)驗(yàn)生產(chǎn)[7]。在相關(guān)統(tǒng)計(jì)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(hù)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(jìn)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(hù)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(dòng)機(jī)構(gòu)可以達(dá)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(jì)水平不斷提升，社會各項(xiàng)事業(yè)穩(wěn)步前進(jìn)。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(yùn)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(yùn)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(jìn)行技術(shù)改進(jìn)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(jià)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(jìn)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(jìn)的優(yōu)越性分析[J].機(jī)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(bào)，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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