徐艷聰

（山西陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司發(fā)供電分公司，山西 陽泉045000）

0 引言

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力變壓器逐步向大容量、高電壓方向發(fā)展，而制造技術的提高，又使變壓器各部位絕緣距離逐漸減小。變壓器高壓套管作為變壓器的重要附件之一（圖1），其質(zhì)量要求也越來越高。

圖1 大型油浸變壓器高壓套管

據(jù)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)中60%以上的停電事故是由電氣設備的絕緣缺陷引起。從國內(nèi)外變壓器故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，35%～45%的變壓器電氣故障都與套管故障有關，尤其是與套管的絕緣故障有關。潮氣入侵、絕緣油變質(zhì)、絕緣紙老化等，都會造成套管絕緣介損升高，隨之引起絕緣過熱及快速老化，以至最終導致絕緣崩潰。

1 傳統(tǒng)高壓套管維護手段的局限性

常規(guī)預防性試驗是電力部門發(fā)現(xiàn)電力設備潛在絕緣故障的主要手段，但據(jù)統(tǒng)計，53%的潛在問題不能在這種情況下被及時發(fā)現(xiàn)。特別是大容量超高壓設備，停電試驗問題更加嚴重，常有設備經(jīng)過預防性試驗后在正常電壓運行中突發(fā)事故。

常規(guī)預防性試驗的局限性具體表現(xiàn)在：（1）常規(guī)預防性試驗為停電試驗，由于是停電測試，被測設備的溫度相應降低，試驗環(huán)境也與運行中有差異，套管絕緣介損參數(shù)會有變化，部分絕緣缺陷難以發(fā)現(xiàn)。（2）常規(guī)試驗時間集中，且工作量大。（3）常規(guī)試驗的試驗電壓（12 k V）低，試驗周期長，試驗靈敏性及試驗效果有待研究。（4）常規(guī)試驗針對性差，不能按照設備的個別癥狀來分析、判斷故障情況。

事實證明，即使按照國標規(guī)定完成了常規(guī)預防性試驗，但試驗對套管的檢測還是不全面的，在設備二次安裝及停電檢修和維護過程中，都有可能造成套管的二次損傷。

由于潮濕多雨、安裝工藝和設計裕度等因素的影響，廣東地區(qū)套管事故占全國事故的比例很大。1994年5月27日沙角A發(fā)電廠4＃主變、1998年9月29日廣州抽水蓄能電廠5＃主變、1995年5月16日廣東增城500 k V變電站1＃主變、2001年2月26日沙角C電廠2＃主變發(fā)生的重大變壓器事故均由套管絕緣問題引起，損失數(shù)以億計。

2 W－PD2高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用

自20世紀80年代開始，國家電力部就明確提倡用在線監(jiān)測手段提前發(fā)現(xiàn)潛在故障的規(guī)劃。研究表明，通過在線監(jiān)測容性設備的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ，能動態(tài)反映設備絕緣狀況的趨勢變化，它是一種有效而可行的監(jiān)測手段。但由于國內(nèi)研發(fā)制造的技術尚待完善，該手段應用情況不盡理想。W－PD2高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)除應用成熟的傳感器技術外，充分結(jié)合國內(nèi)相關標準，開發(fā)行之有效的專家診斷軟件，并將在線監(jiān)測功能集成到電能管理系統(tǒng)中，方便了用戶及時掌握關鍵設備的絕緣健康狀態(tài)，還能根據(jù)自動生成的專家診斷建議采取合適的反應措施或安排維護時間，真正實現(xiàn)按設備的狀態(tài)進行維修。

國內(nèi)變壓器和高壓套管監(jiān)測的經(jīng)驗是有限的，部分研究所曾對此功能進行研究和開發(fā)，但最終效果還是不盡人意，原因是我國輸變電的電能質(zhì)量比較低，常常因為電壓波動等原因?qū)е抡`報警。要實現(xiàn)穩(wěn)定的監(jiān)測需要借鑒國外成熟的經(jīng)驗。烏克蘭的變壓器制造和高壓設備監(jiān)測技術一直處于領先地位，其扎布羅熱變壓器是我國大容量超高壓變壓器設計和制造的鼻祖，W－PD2高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)正是借鑒其成熟的經(jīng)驗進行開發(fā)的。

W－PD2率先引入頂層油溫作為高壓套管介損監(jiān)測的參考量，以防止誤報警，避免系統(tǒng)電壓波動對套管電容電流的影響。除此之外，引進烏克蘭變壓器研究所末屏電流變化率的算法和數(shù)據(jù)庫作為分析軟件主要組成部分，其中，電流相對增加量用專用公式計算：

式中，I0為出現(xiàn)絕緣缺陷之前的電流；ΔI為絕緣中電流的變化；C0為套管的起始電容；ΔC為電容超過C0的變化值；Δtanδ為套管絕緣介損的變化量。

根據(jù)以往的經(jīng)驗，當電流變化達到1%～2%時絕緣開始老化；電流變化達到3%～5%時絕緣老化嚴重；高至6%～8%將產(chǎn)生災難性的后果，甚至可能發(fā)生爆炸事故。實踐證明，此算法是有效的。某變電站變壓器安裝W－PD2套管在線監(jiān)測裝置后，通過在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)套管電容及介損值超標預警，于是連續(xù)跟蹤測得數(shù)據(jù)圖（圖2），待電流變化至6%時解體套管，隨即看到了套管上的樹狀爬電痕（圖3），說明曾因滲雨導致絕緣損壞。

圖2 某高壓套管在線監(jiān)測數(shù)據(jù)圖

圖3 故障高壓套管解體后樹狀爬電痕

3 高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用，為高壓電氣設備的安全運行提供了強有力的安全技術保障，但從目前的運行情況看，其主要還存在以下問題：（1）設備標準不統(tǒng)一：由于目前高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)各生產(chǎn)廠商及監(jiān)測信號不統(tǒng)一，造成監(jiān)測標準不一，軟硬件存在不能互換、共享性差、產(chǎn)品升級換代受生產(chǎn)廠家限制等問題。（2）運行與維護脫節(jié)：新技術在現(xiàn)場的應用與后期維護存在差距，強電與弱電交織，新技術的普及與維護人員技術力量之間脫節(jié)，廠商負責維護也存在運行設備連續(xù)性和可停時間等限制。

4 結(jié)語

W－PD2高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用，為電力高壓設備的安全運行提供了一種有力的監(jiān)護方式，減少了過去由于電氣高壓設備連接套管隱蔽性故障不易被發(fā)現(xiàn)造成突發(fā)性故障的頻次，為高壓電氣設備的安全穩(wěn)定運行提供了實時在線監(jiān)測信息。由于系統(tǒng)大大彌補了預防性試驗的不足，為用戶提供了前所未有的絕緣歷史數(shù)據(jù)，維護工作變得更加有針對性。

隨著應用的深入，W－PD2高壓套管在線監(jiān)測系統(tǒng)將擁有更加適應國情的歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)，為其穩(wěn)定運行和準確診斷提供強有力的數(shù)據(jù)基礎。

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［4］劉曉亮，文維娟，任捷，等.高壓直流套管電壓監(jiān)測器的研究［J］.電瓷避雷器，2013（1）.