浅谈变电设备在线监测技术

  仪器信息网 ·  2009-08-02 21:40  ·  13079 次点击
摘要:随着监测技术、传感器技术、计算机技术等相关技术领域的快速发展和应用,以及业员工的精减和素质的提高,状态检修成了我国变电设备检修模式的必然选择。
关键词:状态检修;在线监测;变压器
1变压器在线监测
1.1油中溶解气体在线色谱分析
油气相色谱在线监测过程,是将变压器本体油经循环管路循环并进入脱气装置,再由脱气装置进入分析仪,经数据处理打印出可燃气体等的谱图及含量值。根据变压器油中的溶解气体,反映出变压器内部的故障类型。如果是放电性故障,乙炔含量将明显增长;如果是过热性故障,总烃含量将明显增大。油中特征气体含量的变化是变压器发生故障的前兆。通过监测确定特征气体,油中溶解气体分析(DGOA)已证明对于发现油浸变压器内部潜伏性故障相当有效和可靠。安装油中特征气体传感器连续监测,可检测到早期的潜伏性故障征兆,从而有助于用户尽可能采取正确的检修措施。已有的DGOA技术能够确定气体的类型、浓度、趋势气体的产生速率。油中溶解气体的变化速率在决定故障发展严重性方面很有价值。
1.2局部放电监测与定位
由于变压器油、纸绝缘中含有气隙或内部场强不均匀及导体中含有尖角、毛刺等,使局部电场过于集中,造成介质击穿,出现局部放电(PD)。PD水平及其增长速率的明显增加,指示变压器内部正在发生的变化。由于局部放电能够寻致绝缘恶化乃至击穿,故值得进行PD参数的在线监测。最常遇到的PD源反映了绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡。设法将很弱的局放信号从强烈的外界电磁干扰中检测出来,关键在于有效地抑制干扰。目前的趋势是采用数字信号处理技术(如傅立叶变换和小波分析),用软件的法消除干扰。在变压器局部放电监测中将电气法与超声法结合起来进行局部放电量的监测和局部放电部位的定位,称为电一声联合测量法。由于超声波在油及箱壁中传播的速度分别为140m/s及5500m/s,远低于电信号的传播速度,因此利用变压器套管末屏和铁心接地端的传感器TA采集信号,经滤波、放大、处理和A模数转换送至计算机,同时触发示波器或记录仪,记录超声传感器Cs所接收的超声波信号,然后根据记录经超声传感器所接收的超声信号与电信号的时差大小,推算变压器局部放电的位置。
1.3铁芯多点接地监测
监测铁芯多点接地故障是利用铁芯引出线的接地电流,经取样后进行测量的。大型变压器铁芯通过外壳小套管引出变压器箱体接地。对于变压器铁芯,为消除铁芯产生悬浮电位造成对地放电,变压器铁芯要保持一点接地。为防止铁芯硅钢片间的短路形成环流造成故障,不允许多点接地。正常情况下铁芯接地电流只有毫安级,但当铁芯发生两点以上接地故障时,该接地点的电流可增大为数安到数十安以上,严重时总烃成分明显增大,油中产生气体量的增加甚至造成气体继电器的动作。为了能及时发现铁芯多点接地故障,以便采取相应的措施,应对变压器铁芯接地电流进行监测。
1.4冷却器运行监测
冷却系统最频繁的故障模式就是泵和风扇的故障。连续在线分析泵和风扇的状况,以决定它们是否在设定的状态或关闭状态。这可以通过测量流过泵和风扇的电流及测量与其相关的控制冷却系统的温度来实现;也可以通过测量泵和风扇的电流和上层油温来实现。运行方式依据电流水平来调整。正常运行方式可以指示风扇叶和泵叶轮的旋转正确性,非正常运行方式通常是这些设备的控制线匪异常的结果。
2断路器在线监测目前断路器的在线监测主要在以下几个方面。
2.1机械状态
众所周知,断路器与其它电气设备相比,机械部分零部件特别多,加之这些部位动作频繁,因此而造成故障的可能性就大。无论是国内国外,机械性故障是构成断路器故障的主要原因,所以对断路器机械状态的监测甚为重要。目前,断路器的机械状态在线监测主要有以下几个方面:
2.1.1操作运行特性的监测。随着计算及电子技术的发展,现在可以记录开关的每一次合、分操作时的运行速度和时间,根据断路器的行程一时间特性可以提取各种机械动作参数,并分析其变化,可发现较多机械故障的隐患,并预测可能出现的故分由于疲劳老化、磨损、变形、生锈、装配不当等,影响正常机械性能的原因都可以从监测中反映出来。
2。1.2操作线圈电流的监测。分、合闸线圈是控制断路器动作的关键元件,应用霍尔元件电流传感器可方便地监测多种信息的分、合闸电流波形分析每次操作监测到的波形变D化,可以诊断出断路器机械故障的趋势。
2.1.3断路器触头磨损的监测。通过测n的累积量来实现。电流取自电流互感器的二次侧,时间则由开关的辅助接点的动作时间决定。
2.1.4主操作杆上机械负载特性的监测
监测主操作杆上机械负载特性,可以提供开关刚分、刚合的时刻、触头接触压力,还可以反映连杆松动、断裂、卡死以及机械负载特性与机构输出特性之间的配合情况。
2.2绝缘
高压断路器的事故发生率中,绝缘事故仅次于机械系统事故。此类故障对油断路器而言,大都因没备迸水受潮、绝缘下降所致。对220kV及以上断路器而言,内绝缘问题非常突出,特别是内部带电体对外壳放电的故障。随设备运行时间和操作次数有增多的趋势,运行中除加强巡视外,应尽可能安装监视内部放电的在线监测装置,以便及早发现放电隐患,及时采取措施,遏制故障的发生。绝缘在线监测技术,主要针对绝缘早期缺陷及发展过程的变化特征和极限故障参数的预报警及报警。根据绝缘参数变化的速度和趋势,提供对设备健康状态诊断的佐证。高压断路器的绝缘在线监测包括漏电流、局部放电、介质损耗等内容。
2_3温度
导电连接分为固定接触和可动接触两类。常有多种原因造成接触不良,例如机械振动、触动烧蚀而造成接触处温度升高,引起接触处氧化,使接触电阻进一步增加,温度进一步上升,出现局部熔焊或产生火花甚至电弧放电,殃及周围绝缘材料,最终造成电气设备的损坏。因此,对开关设备导电连接处进行温度监测,实现过热报警,是避免重大事故发生或控制故障恶化的有力手段,从目前生产运行的情况看,温度的在线监测有良好的应用前景。
2.3.1红外热像仪。在高压电气设备的温度监测中,红外热像仪已被广泛的应用,对高压电气设备异常发热的诊断是十分有效的。对高压断路器而言,亦可通过检测导电回路电阻是否正常,从而来判断开关触头是否良好。如果触头接触不良,其接触电阻要增加,热耗损功率必然增加。红外热像仪灵敏度很高,很方便地就能测出。
2.3.2以电工功能材料为温度敏感元件监测器。采用的电工功能材料是一种高分子障一断路器机械部刀c(iE的电阻温度系数)热敏材料,其温度成非线性变化。
结束语
从事故检修一定期检修一状态检修,是技术发展的必然。定期检修以预防性试验为基础,而状态检修则必须以在线监测为基础。在线监测、故障诊断、实施维修,构成了电气设备状态检修的内涵。必须加强常规测试工作,坚持长期积累设备状态参数,建立相应的台帐和设备状态评价记录。使用先进的在线监测手段,提高在不停电的情况下掌握设备状态的方法和能力,更加有效的掌握设备的状态。同时,充分利用现有的检测诊断技术,积极应用新的故障诊断技术,不断积累经验,以指导状态检修工作。
参考文献
【1】许婧.电力设备状态检修技术研究综述【J】电网技术,2007,8:23—25.
【2】张扬.电力系统技术发展的新趋势【J】浙江电力.2002.4:16—19.
【3】漆炜之.电气设备状态检修的实践【J】.江苏电机工程,2006,1:14—17.

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