廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司潮州供電局 張澤雄

1 引言

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，高壓電氣設(shè)備在電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛。然而，由于工作環(huán)境的復(fù)雜性和設(shè)備本身的特殊性，設(shè)備的絕緣狀態(tài)容易受到影響。如果絕緣狀態(tài)不良，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障，甚至引起事故。因此，絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)于保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。本文將就絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性、面臨的挑戰(zhàn)以及在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在高壓電氣設(shè)備中的應(yīng)用等方面進(jìn)行探討。

2 絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)據(jù)處理與分析

絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大，需要進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)處理和分析，以獲得有價(jià)值的監(jiān)測(cè)結(jié)果。為此，需要開發(fā)更加智能和高效的算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地處理和分析，以提高數(shù)據(jù)處理效率和準(zhǔn)確度。

2.2 監(jiān)測(cè)精度和準(zhǔn)確性

絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)需要監(jiān)測(cè)高壓電氣設(shè)備中的微小信號(hào)，監(jiān)測(cè)精度和準(zhǔn)確性對(duì)于保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性至關(guān)重要。同時(shí)，高壓電氣設(shè)備的工作環(huán)境也會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾，需要進(jìn)行有效的干擾消除，以提高監(jiān)測(cè)精度和準(zhǔn)確性。

2.3 設(shè)備適應(yīng)性

不同類型的高壓電氣設(shè)備在絕緣在線監(jiān)測(cè)方面存在差異，需要針對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行適配和優(yōu)化。同時(shí)，不同的電力系統(tǒng)和工作環(huán)境也需要進(jìn)行適配和優(yōu)化，以提高監(jiān)測(cè)效果和可靠性[1]。

2.4 系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性

絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)需要長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性是保證監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的前提。因此，需要進(jìn)行有效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和測(cè)試，確保系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，并采取必要的措施對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和升級(jí)，以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3 絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在高壓電氣設(shè)備中的應(yīng)用

3.1 電力變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，其絕緣狀態(tài)對(duì)于保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。電力變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以對(duì)變壓器的絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提供變壓器絕緣狀態(tài)的參數(shù)，如油中溶解氣體（DGA）、噪聲、電流諧波、振動(dòng)、局部放電（PD）等參數(shù)。通過這些參數(shù)的監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的潛在問題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理和維護(hù)，以保證變壓器的安全運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命。以某電廠220kV 變電站為例，該變電站共有10臺(tái)電力變壓器，其中1臺(tái)50000kVA/220kV 變壓器經(jīng)過幾年的使用，出現(xiàn)了溫升升高、絕緣老化等問題，需要進(jìn)行維護(hù)。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并準(zhǔn)確定位問題位置，該電廠引入了絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，詳見表1。

表1 高壓電力變壓器在線監(jiān)測(cè)參數(shù)異常情況處理表

該系統(tǒng)采用了多參數(shù)綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)變壓器的油中溶解氣體（DGA）、噪聲、電流諧波、振動(dòng)、局部放電（PD）等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每5min 自動(dòng)采集一次數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到中心控制室進(jìn)行分析和處理。

通過對(duì)該變壓器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)變壓器油中溶解氣體含量不斷增加，且CO 和CO2濃度明顯升高，表明變壓器油中存在絕緣油老化的現(xiàn)象。同時(shí)，通過對(duì)PD 數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)變壓器的兩個(gè)相位出現(xiàn)了明顯的PD 信號(hào)，表明該相位的絕緣狀態(tài)存在問題[2]。

針對(duì)以上問題，該電廠采取了以下措施：首先對(duì)變壓器進(jìn)行絕緣油分析，確認(rèn)絕緣油老化的情況，并進(jìn)行絕緣油的更換；然后對(duì)存在PD 信號(hào)的相位進(jìn)行局部放電檢測(cè)和定位，找出問題位置，并進(jìn)行絕緣處理；最后進(jìn)行變壓器的絕緣電阻測(cè)試和溫升測(cè)試，確認(rèn)絕緣狀態(tài)良好，并重新投入運(yùn)行。

3.2 高壓開關(guān)設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

高壓開關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其絕緣狀態(tài)對(duì)于保障電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性具有重要作用。然而，高壓開關(guān)設(shè)備的使用環(huán)境非常惡劣，容易受到氣候、污染等因素的影響，導(dǎo)致絕緣狀態(tài)出現(xiàn)問題。因此，對(duì)于高壓開關(guān)設(shè)備的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和診斷非常重要。高壓開關(guān)設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以通過監(jiān)測(cè)開關(guān)設(shè)備的局部放電（PD）信號(hào)等參數(shù)，對(duì)設(shè)備的絕緣狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷。通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣狀態(tài)的問題，如絕緣老化、絕緣損傷等，及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理和維護(hù)，以避免設(shè)備故障和事故的發(fā)生，提高設(shè)備的可靠性和安全性。高壓開關(guān)設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有兩種方法，一種是傳感器法，即在高壓開關(guān)設(shè)備的絕緣表面或內(nèi)部放置傳感器，采集設(shè)備的PD 信號(hào)等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷；另一種是非接觸法，即通過電磁場(chǎng)的變化來監(jiān)測(cè)設(shè)備的絕緣狀態(tài)，不需要直接接觸設(shè)備表面或內(nèi)部。

以某電廠高壓開關(guān)設(shè)備為例，該電廠共有5臺(tái)高壓開關(guān)設(shè)備，其中一臺(tái)設(shè)備經(jīng)過數(shù)年的使用，出現(xiàn)了絕緣老化和損傷等問題，需要進(jìn)行維護(hù)。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并準(zhǔn)確定位問題位置，該電廠引入了高壓開關(guān)設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)采用了非接觸式絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過檢測(cè)高壓開關(guān)設(shè)備內(nèi)部的電磁場(chǎng)變化來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)（見表2）。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每隔30min 自動(dòng)采集一次數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到中心控制室進(jìn)行分析和處理。通過對(duì)該設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備存在明顯的絕緣老化和損傷問題，其中一個(gè)接頭出現(xiàn)了明顯的PD 信號(hào)，表明該接頭的絕緣狀態(tài)存在問題。

表2 電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

針對(duì)以上問題，該電廠采取了以下措施：首先對(duì)設(shè)備進(jìn)行局部放電檢測(cè)和定位，找出問題位置，并進(jìn)行絕緣處理；然后進(jìn)行設(shè)備的絕緣電阻測(cè)試和溫升測(cè)試，確認(rèn)絕緣狀態(tài)良好，并重新投入運(yùn)行。通過高壓開關(guān)設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和分析，該電廠及時(shí)發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的絕緣老化和損傷問題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理和維護(hù)，避免了設(shè)備故障和事故的發(fā)生，保障了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的PD信號(hào)值較高，介損損耗角較大，絕緣電阻較低，溫升較高，表明設(shè)備的絕緣狀態(tài)存在問題。通過對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的絕緣狀態(tài)問題并采取相應(yīng)的維護(hù)措施，避免設(shè)備故障和事故的發(fā)生。

3.3 絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在其他高壓電氣設(shè)備中的應(yīng)用

3.3.1 高壓電纜

高壓電纜是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，用于傳輸電能和連接電力設(shè)備。然而，高壓電纜的使用環(huán)境非常惡劣，容易受到氣候、污染等因素的影響，導(dǎo)致電纜的絕緣狀態(tài)出現(xiàn)問題。因此，對(duì)于高壓電纜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和診斷非常重要。絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以通過監(jiān)測(cè)電纜的介質(zhì)損傷和老化狀態(tài)，預(yù)測(cè)電纜的壽命，并及時(shí)采取維護(hù)措施，避免電纜故障和事故的發(fā)生。例如，可以通過監(jiān)測(cè)電纜中的介質(zhì)損傷程度、電容值、電阻值等參數(shù)，判斷電纜絕緣狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜的潛在問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的高壓電纜，其故障率和維修費(fèi)用比普通電纜低50%以上。因此，絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在高壓電纜中的應(yīng)用具有重要意義[3]。

3.3.2 GIS 設(shè)備

GIS 設(shè)備是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，主要用于變電站和配電站等場(chǎng)所。由于GIS 設(shè)備工作環(huán)境惡劣，容易受到氣候、污染等因素的影響，從而導(dǎo)致絕緣狀態(tài)出現(xiàn)問題。因此，對(duì)于GIS 設(shè)備的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和診斷也非常重要。絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)GIS 設(shè)備的絕緣狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣狀態(tài)的問題，如絕緣老化、絕緣損傷等，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理和維護(hù)，避免設(shè)備的故障和事故的發(fā)生，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。例如，通過監(jiān)測(cè)GIS 設(shè)備的PD 信號(hào)、局部放電等參數(shù)，可以判斷設(shè)備絕緣狀態(tài)是否正常，并及時(shí)采取維護(hù)措施。據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的GIS 設(shè)備，其故障率比普通GIS 設(shè)備降低了近60%

假設(shè)某電力公司擁有一條10km 的220kV 高壓電纜線路，經(jīng)過多年運(yùn)行后，電纜絕緣狀態(tài)出現(xiàn)問題，頻繁出現(xiàn)故障和事故。為了解決這一問題，該電力公司引入了絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)電纜絕緣狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用傳感器法，在電纜表面放置多個(gè)PD 傳感器和溫度傳感器，對(duì)電纜的PD 信號(hào)、溫度、電容等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集，并將數(shù)據(jù)上傳到中心控制室進(jìn)行處理和分析。通過對(duì)電纜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)電纜的絕緣狀態(tài)存在問題，主要表現(xiàn)為PD 信號(hào)增強(qiáng)、電纜溫度升高和電容值變化等。

為了解決這一問題，該電力公司采取了以下措施：首先對(duì)電纜進(jìn)行局部放電檢測(cè)和定位，找出問題位置，并進(jìn)行絕緣處理；然后對(duì)電纜進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試和溫升測(cè)試，確認(rèn)電纜的絕緣狀態(tài)良好，并進(jìn)行絕緣修復(fù)和更換；最后進(jìn)行電纜的絕緣性能測(cè)試和負(fù)荷試驗(yàn)，確保電纜的安全運(yùn)行。通過絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，該電力公司及時(shí)發(fā)現(xiàn)了電纜的絕緣狀態(tài)問題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理和維護(hù)，避免了設(shè)備故障和事故的發(fā)生，提高了電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。同時(shí)，由于采用了絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，該電力公司也節(jié)約了大量的維護(hù)和檢修成本，提高了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。

4 結(jié)語(yǔ)

絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是電力系統(tǒng)中的重要技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷，提高設(shè)備的可靠性和安全性。針對(duì)高壓電纜的實(shí)例分析和數(shù)據(jù)說明，更加直觀地展示了絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，相信絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)將在電力系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用，為保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行做出更大的貢獻(xiàn)。