廉小红
摘要：电气设备状态监测为设备的故障诊断和性能评估提供了依据。主要介绍变电站变压器、断路器、避雷器和气体绝缘组合电器(GIS)的状态监测方法；分析目前在设备的状态监测方面存在的问题并对今后的研究方向提出自己的看法。
关键词：状态监测变压器断路器避雷器GIS
随着经济、社会的发展，对电力系统发电、输电、供电和用电可靠性的要求越来越高。变压器、断路器、避雷器及气体绝缘组合电器(GIS)作为变电站中的主要设备，其运行状况关系到整个电力系统的安全、稳定运行。因此有必要对他们的运行状态进行监测，及时了解和掌握设备的状况，以确保整个电力系统的安全、稳定运行。状态监测是指通过各种测量、检测和分析方法，结合系统运行的历史和现状，对设备的运行状态进行评估，以便了解和掌握设备的运行状况，并且对设备状态进行显示和记录，对异常情况进行处理，并为设备的故障分析诊断、性能评估提供基础数据。
一、变压器状态监测
变压器的状态监测方法主要有：变压器油气色谱分析、局部放电、绝缘监测等。
（一）变压器油气色谱分析
变压器运行时，变压器油中的固体有机绝缘材料在运行电压的作用下，会因电、热、局部电弧等多种因素作用逐渐变质，裂解出包括H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等在内的多种气体。变压器油气色谱分析法主要是通过监测和分析变压器油中气体的组分、浓度及产生速率，进而判断变压器内部是否存在过热性故障（导电回路、铁心多点接地引起过热等）和放电性（局部放电和电弧放电等）故障等。由于这种方法具有实时性和连续性的特点，能及时发现被监测设备存在的故障，被公认为是检测变压器（包括本体、套管）缺陷最直接、准确的方法，一直受到人们的重视。
（二）变压器局部放电监测
局部放电(PartialDischarge，PD)既是设备绝缘老化的先兆，也是造成绝缘老化并最终发生绝缘击穿的一个重要原因。很多故障都可以从局部放电量和放电模式的变化中反映出来。变压器局部放电过程中伴随着电脉冲、电磁辐射、超声波等现象，可能引起变压器局部过热及产生特征油气。常用的声学检测法是将几个高频声学传感器附在变压器箱的外部，这些传感器对局部放电或电弧放电产生的暂态声音信号非常敏感，能够检测出放电信号和放电部位。局部放电检测的其它方法还有有光学检测、化学检测、电气测量等。我国自主开发的JFY-3型变压器局部放电在线监测系统能连续监测多台大型变压器的局部放电，并具有事故追忆、故障报警和定位等功能，目前已获得广泛应用。
（三）变压器绝缘状态监测
变压器绝缘状态监测是保证变压器可靠运行的手段之一，变压器绝缘的老化、失效是一个缓慢发展的潜伏性故障。变压器绝缘状态监测主要有外壳接地线电流监测和高、低压套管接地引下线电流监测以及铁心接地线电流监测等。电容套管监测是为了检测套管的正常运行电容电流、电容量的变化和介损的变化；外绝缘泄漏电流监测是为了监测变压器套管外绝缘的积污程度，并通过纵向、横向的比较进行判断；铁心接地在线监测装置能及时监视主变压器铁心接地的情况。
二、断路器状态监测
断路器是电力系统中最重要的开关设备，它担负着控制和保护的双重任务，其开关状态的好坏直接关系到电力系统的安全、稳定运行。断路器状态监测主要包括机械性能监测、触头电寿命监测、真空灭弧室真空度检测等。
（一）断路器机械性能监测
调查表明，80%的高压断路器故障是由于机械特性不良造成的，所以对断路器机械性能的监测显得尤为重要。断路器机械状态监测主要有行程速度监测和操作过程中振动信号监测等。
行程速度监测是指通过光电传感器，根据行程时间特性，将连续变化的位移量离散成一系列电脉冲信号。记录脉冲的个数，就可以实现动触头全行程参数的测量；同时，记录每一个电脉冲产生的时刻值，就可计算出动触头运动过程中的最大速度和平均速度。因此测得断路器主轴连动杆的分合闸特性，即可反映动触头的特性。
断路器操作过程中机械振动信号监测是根据每个振动信号出现时间的变化、峰值的变化，结合分、合闸线圈电流波形来判断断路器的机械状态。机械性能稳定的断路器，其分、合闸振动波形的各峰值大小和各峰值间的时间差是相对稳定的。因此，我们可以对新断路器或大修后的断路器进行多次分、合闸试验，记录其稳定的振动波形作为该断路器的特征波形“指纹”，以后即可以此“指纹”作为判别依据来判断断路器振动信号及其机械性能是否正常。
（二）断路器触头电寿命监测
触头电磨损是影响断路器电寿命的重要因素，是状态监测的重要参数之一。根据不同开断电流下的电寿命曲线，计算每次电流开断时所对应的电磨损量的加权累计：，作为每台断路器的允许电磨损总量，以此作为判断其电寿命的依据。在式中，为允许的总的电磨损量，为开断电流的有效值，N为开断电流为时断路器允许的开断次数，为开断电流的加权指数（通常介于1～2之间）。
（三）真空灭弧室真空度检测
真空开关在电力系统中已经获得了广泛应用，其工作的有效性和稳定性很大程度上取决于真空灭弧室的真空度。目前，国内外还无法实现真空度的直接测量，用于真空度在线检测的间接方法有耦合电容法和电光变换法，而用于检测灭弧室内真空度的方法比较多也比较成熟，主要有工频耐压法、磁控放电法、德斯拉线圈法、火花计法等。工频耐压法是以往检测真空度常用的方法，但它只能进行定性检测，不能判断真空度的变化趋势。磁控放电法是目前公认的真空度测试灵敏度较高的方法，应用较广泛。