高压电气设备绝缘在线监测的探讨

• 4、降低了电网的供电可靠性。
• 由于计划检修的定期预防性试验 需要在设备停电下进行试验检测，增加 了设备停电时间，必然影响电网的供电 可靠性，同时供电部门也造成少供电量 的损失。
• ㈡在线监测指导下的状态检修 • 1、 实时性。
• 高压设备在线监测技术对设备绝 缘状态实时监测，不受设备运行情况和 时间的限制，可以随时检测设备的绝缘 状态，一旦设备出现缺陷，能及时发现 并跟踪检测、处理，对保证电网安全更 具意义。
• 3、 监测系统的选型要求
– 选择运行高电压设备绝缘在线监测系统，按照检测设备 的安装不影响变电站设备的运行方式（特别是设备部件的接 地）的要求，系统采用与高压设备没有直接电气连接的一匝 穿芯式传感器； – 选用分层分布式系统，就地采集电气参数，应避免 微安、毫安级小电流模拟信号的远距离传输； – 施工安装简便，可维护性好；状态数据就地测量要求 准确、稳定。
㈠
系统介绍
• 1、CIE—2000型绝缘在线监测系统分三大 部分：
– – – 第一部分是就地信号采集单元 第二部分是前台处理系统 第三部分为远程数据分析和传输系统
• 2、根据终端板放置在不同的位置可分为总 线式和分线式。
– 总线式是指终端板放置于终端箱内，并安装在 现场，信号箱输出电缆都接于终端板内，只须 n根总线引到主控室，使主控室中机屏更整齐， 节省了电缆。
• ㈢状态检修的基础是要实时掌握和了解设 备在带电工况下的绝缘参数，在线监测技 术则是获得设备在带电工况下的绝缘参数 的唯一途径。
七、问题讨论
• • • • 1、传感器的特性和质量是在线监测的关键。 2、干扰问题 3、对设备制造厂家提出在线监测技术要求 4、积累运行经验，完善专家系统，制定监测 标准 • 5、积极推行状态检修 • 6、超高压电力线路绝缘子在线检测设备尚处 于起步开发阶段
– 1、测量避雷器在运行中的容性电流和阻性 电流变化情况，掌握其内部绝缘受潮以及 阀片老化情况。 – 2、 测量CVT、耦合电容器、电流互感器、 套管等容性设备的泄漏电流和介质损耗， 掌握其内部受潮和绝缘老化及损坏缺陷。
– 3、测量充油设备绝缘油的内部可燃性气体变 化情况，掌握设备内部有无过热、放电等缺陷 情况。但对整套在线测量系统来说，要保证其 测量准确、性能稳定，其必须达到以下性能：
四、监测设备要点分析 • ㈠避雷器 ：
– 1、检测MOA泄漏全电流和阻性电流能有效地反应 MOA的绝缘状况，在电流测量反映整体严重受潮现象， 早期老化时阻性电流增加较多，全电流变化则不明显。 – 2、在正常运行情况下，流过避雷器的主要电流为容性 电流，阻性电流只占有很小的一部分，约为10%-20% 左右。
八、结论
• 1、高压电气设备绝缘在线检测技术能够及时 发现和检测出设备内部绝缘状态的变化，对设 备绝缘故障及时处理，保证电网的安全运行。
• 2、 高压电气设备绝缘在线监测技术是供电单 位实行状态检修的基础和唯一技术手段。应当 进一步推广使用绝缘在线监测技术，积累运行 经验，积极推行电气设备状态检修。
• 2、 短暂性。
• 定期预防性试验只能检测某一时 间设备的绝缘状态，不能适时检测设备 的绝缘状态，无法确定设备何时出现绝 缘缺陷，无法检测缺陷的发展状况，特 别是设备内部发展速度快、易造成重大 绝缘事故的缺陷，更是无法检测到。
• 3、 试验电压低。
• 定期预防性试验的试验电压一般 低于设备运行电压，所以定期预防性试 验无法准确地检测出设备运行电压下的 缺陷。
– 2、绝缘中可能伴随有局部放电和树枝状电 的发生。 – 放电量很大的局放通常只是在有雷 电或者操作过电压存在以及绝缘损坏的过 程中才出现，通过tanδ测量可以反映由此 产生的介质损耗。
– 3、绝缘特性受温度变化的影响增大。 – 绝缘温度系数决定于绝缘本身的型 式，大小和绝缘状况，对于特定的电压等 级和绝缘设计，由于绝缘劣化导致温度系 数的增加，tanδ值的温度非线性和灵敏度 都会增加。
㈥ 系统特点
• 1、信号采集单元设计原理 采集单元就地采集所监测设备的 电压、末屏电流等信号并进行数据处理， 求得其幅度、相位等参数，进而在上微 机可计算介质损耗角等电气参数。
• 2、采集单元设计特点：
–⑴ 采用DSP技术作为硬件平台； – ⑵ 传感器采用高导磁率铁心，可准确测量 小信号的幅度及角度，屏蔽措施完备，干 扰影响减少； –⑶ 前向放大部分采用低温漂、高精度型运 算放大器以及高精度电阻使模拟放大通道 稳定。
㈦
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系统运行情况
该站高压设备状态监测系统选择了变 压器套管、铁芯、电容式电压互感器、电流互 感器、氧化锌避雷器为主要被测设备，其中避 雷器测量泄漏全电流及其容性和阻性分量；
变压器套管、电容式电压互感器、电流 互感器测量其泄漏电流和介质损耗相对变化量， 铁心检测泄漏电流，同时监测和记录现场温度、 湿度及瓷裙表面污秽电流等环境参数。
三、基本原理
• ㈠基本原理 ：
– 1、高压电气设备绝缘在线监测技术是在电 气设备处于运行状态中，利用其工作电压 来监测绝缘的各种特征参数。 – 2、高压电气设备绝缘在线监测主要检测参 数是电气设备的介损值。 – 3、目前的绝缘在线监测产品基本都是用快 速傅立叶变换（FFT）的方法来求介损。
• ㈡系统的一般功能 ：
– 2、从80年代开始，出现各种专用的带电测试仪器，使 在线监测技术从传统的模拟量测试走向数字化测量， 摆脱将仪器直接接入测试回路的传统测量模式，取而 代之的是使用传感器将被测量的参数直接转换成电器 信号。
– 3、从90年代开始，随着计算机技术的推广使用，出现 以计算机处理技术为核心的微机多功能绝缘在线监测 系统。
高压电气设备 绝缘在线监测的探讨
案例
前
•
言
高压电气设备在电网中运行时，如果 其内部存在因制造不良、老化以及外力破坏 造成的绝缘缺陷，会发生影响设备和电网安 全运行的绝缘事故。
二、高压电气设备绝缘在线监测技术 研究的发展概况
• 绝缘在线监测技术的发展大体经历了3个阶段： – 1、带电测试阶段。
• 这一阶段起始于70年代左右。当时人们仅仅 是为了不停电而对电气设备的某些绝缘参数（如泄 露电流）进行直接测量。设备简单，测试项目少， 灵敏度较差。
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整套系统进行后台调试后投入运行 至今，系统运行正常，测量数据准确，对 比实际带电和停电测量数据，基本相吻合。 经过一年运行实际运行，数据分析 系统软件功能比较完善，整个系统运行可 靠。
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运行实践表明，利用绝缘在线监测 系统可以有效地发现某些早期绝缘故障。
六、在线监测与状态检修
• 计划检修就是按照高压电气设备预防性试 验规程所规定的试验周期，到期必对电气 设备进行停电检修。 • 状态检修则是基于设备的实际工况，根据 其在运行电压下的绝缘特性参数的变化， 通过分析比较来确定电气设备是否需要检 修，以及需要检修的项目和内容，具有及 强的针对性和实时性。
五、案例介绍
• 目前，某公司管辖9座500kV变电站和 13条线路。某公司管辖的500kV变电站于 上世纪90年代后期开始对部分变电站安装 高电压设备绝缘在线监测装置。以500kV ｘｘ变电站高压设备状态监测系统为例， 介绍其安装及运行情况。
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500kVｘｘ变电站高压设备状态监 测系统自1988年投运，投运之初系统不 完善，且部分高压设备实际并未接入运 行，造成运行不可靠，没有发挥应有的 作用。2001年该公司投资对系统进行改 造，安装了一套CIE—2000型绝缘在线 监测系统。
• 2、真实性。
• 由于在线监测技术在设备运行电 压和状态下的绝缘参数进行检测，检测 结果符合实际情况，更加真实和全面。
• 3、针对性更强。
• 可根据绝缘缺陷的发展和变化来 确定检修项目、内容和时间，检修目的 明确，针对性更强。
• 4、提高了设备供电可靠性。
• 由于实行状态检修，减少了设备 停电次数和时间，提高了设备供电可靠 性，避免少供电损失，同时也提高了电 力部门全员劳动生产率。
㈢
更换所有探头传感器
㈣
敷设铠装屏蔽电缆
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将原有电缆更换，重新敷设六芯铠 装屏蔽电缆，电缆头加装高强度绝缘护 套，既防鼠、防机械损伤，又抗干扰、 整齐美观。
㈤
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连接调试
整个系统设备安装完毕，进入联 机调试试运行阶段。 • 对即时出现不正常状态及时进行 调机处理，如发现1#主变B相接地电流 超标报警，用钳形表实际测量设备正常， 后发现是一相探头出问题，马上进行改 正。 • 经过反复调试比较，经过一周时 间的试运行后，装置趋于稳定。
• ㈡CVT、耦合电容器、电流互感器、套 管等容性设备
– 测量CVT、耦合电容器、电流互感 器、套管等容性设备介质损失角正切值是 一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现 电气设备绝缘整体受潮、绝缘劣化以及局 部缺陷。
• 绝缘劣化一般具有以下一些基本特征：
– 1、 绝缘介质损耗值会增加，由此以及其 他原因产生的热量最终可能导致绝缘的热 击穿。测量绝缘损失角正切值（tanδ）可 以检测介质损耗的变化。
• ㈠计划检修的特点：
– 1、周期性。 计划检修是按照预防性试验规程所 规定的试验周期，到期必修，具有很强的 周期性。
• 优点是便于工作计划的安排。 • 缺点是它不管设备的实际状况，具有很大的盲 目性和强制性，易造成设备的“过度检修”， 浪费了大量的人力物力，同时各种耐压试验又 有可能对设备绝缘造成新的损伤，等等。
• 阻性分量主要包括：瓷套内、外表面的沿面泄漏，阀 片沿面泄漏及其本身的非线性电阻分量，绝缘支撑件的泄漏等。
• 3、当阀片老化、避雷器受潮、内部绝 缘部件受损以及表面严重污秽时，容性 电流变化不多，而阻性电流却大大增加。
• 4、避雷器事故主要原因是阻性电流增 大后，损耗增加，引起热击穿。
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测量交流泄漏电流及其有功分量 是现场检测避雷器的主要方法，预防性 试验规程也将氧化锌避雷器（MOA） “运行中泄漏电流”的测量列入预试项 目。