绝缘在线监测在独山子电力系统中的应用研究

柴鲁

(中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司动力公司,新疆克拉玛依 833600)

绝缘在线监测在独山子电力系统中的应用研究

柴鲁

(中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司动力公司,新疆克拉玛依 833600)

35kV供电系统在独山子供配电线路中占据着十分重要的地位,其运行的安全性,可靠性直接影响电力工程的正常生产,但是这些设备在运行中由于不可避免受到电热、机械和环境等各种因素的影响其绝缘介质不断劣化使运行状态不佳,甚至发生各种故障,引发局部乃至大面积停电,造成巨大的直接和间接经济损失和社会影响。本文主要阐述了在线绝缘监测系统的功能及特性,探讨新的在线绝缘监测技术,为今后的在线绝缘监测工作提供借鉴。

35kV供电系统 绝缘电阻 在线监测

1 引言

高压电气设备在电力系统中运行时，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。这类由于绝缘电阻损坏引起的事故占了很大的比重。因此绝缘电阻的好坏是确保供电安全的最重要因素。

目前我国对高压电气设备的绝缘监督依据《电气设备预防性试验规程》定期进行试验和维护。由于预防性试验通常不考虑设备的运行状况，到期必修，有效性和灵敏度低，不能完全适应电网的安全、经济、稳定运行需求。而电气设备绝缘在线监测技术作为实行状态维修的前提，已成为近年来国内外高压领域的研究热点。实践表明，在线监测高压设备的绝缘参数，既可及时发现潜伏性故障、防止重大绝缘事故、提高供电可靠性，又可减少设备停电试验和维护的盲目性。

2 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三个阶段。

(1)第一阶段是带电测试阶段，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。

(2)第二阶段从80年代开始，研制出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)第三阶段是计算机技术的出现和推广使用，本世纪初，电力部门逐步利用计算机技术、传感技术和数字波形采集与处理技术，实现更多的绝缘参数在线监测。这阶段的在线监测信息量大、处理速度快，可以对监测参数实时显示、储存、打印、远传，实现了绝缘在线监测的自动化。截至目前，这种智能化的在线监测的技术已经在电力系统设备缺陷检测中得到广泛应用，并积累了许多有效的经验，这种智能化的在线监测的技术代表了未来绝缘在线监测的发展方向。

3 已实施绝缘在线监测系统要点分析

3.1 实测法(直流叠加法)的理论依据

在停电情况下测量设备或系统的绝缘电阻，众所周知采用摇表(不同电压等级)或兆欧表。根据绝缘电阻特点：对绝缘电阻必须外加能量施压到绝缘体上。必须对不同用途的绝缘电阻施加不同电压等级的直流电压。将不同电压等级的直流电施加到高压运行中的交流电系统与地之间，测得其系统的对地绝缘电阻的方法，国际上称之为直流叠加法。用上述的方法在带电情况下测得系统的绝缘电阻值与停电时测得的系统的绝缘电阻值是一样的。用兆欧表测量带电的电气设备或系统与测量不带电的电气设备或系统均属于非破坏性质，因为兆欧表的内阻是可变化，当被测的绝缘电阻值很高时，施加在绝缘电阻上的电压是全压，一旦绝缘电阻下降时，施加在其上的直流电压也下降。

我公司目前使用的是北京中联太信科技有限公司生产的TXJK型高压电力系统在线绝缘监测仪。

其原理是采用直流叠加法，其主要特点：对高压交流系统施加的测量绝缘电阻的直流电压为1500V～2500VDC，符合规程规定用于测量高压电气设备的兆欧表，实用性强。期中：TXJK-Ⅰ-F适用于发电机绝缘电阻在线测量，TXJK-Ⅰ适用于母线系统绝缘电阻在线测量，TXJK-Ⅱ适用于电气设备及支路绝缘电阻在线测量。

3.2 绝缘在线监测系统的构成

目前的在线监测系统通常分为硬件和软件两大部分。硬件电路包括传感器部分、前置处理电路部分、数字波形采集装置、现场通信控制电路等，它能实现信号的转换、放大、滤波、触发、采样等多种功能。主要完成数据信号的采集、程控放大、滤波等功能。软件部分根据所建立的数学模型，应用FFT等分析方法，计算介损、局放、频率、电容、各次泄漏电流等物理量，存入数据库，作为分析故障可能性的判据。在线监测系统一般由传感器系统、信号采集系统、分析诊断系统组成。

(1)传感器系统：主要用于信号采样及传输，由各种传感器和信号传输电缆组成。传感器主要用于实现与一次运行设备的隔离，采集需要的传输信号传输给信号处理部分。

(2)信号采集系统：主要对采样信号进行处理并输入计算机，将传感器得到的模拟量转换为数字量进行传输，利用低通滤波、过零整形等数字滤波技术对采集到的信号进行滤波处理，消除输入信号中的直流成分和高频信号，抑制干扰，提取真实信号，并进行信号的还原。

(3)分析诊断系统：主要对采集到的信号进行分析、处理、诊断，得到所测电力设备绝缘的当前状况，根据电力设备绝缘监测的要求显示、储存所测量的各种数据、结果，必要时可打印出来，对超标准的设备提示报警，向上一级控制中心传输信息或接受命令。

独山子绝缘在线监测系统共有四套监测仪，分别安装在东区变35kV中性点(经消弧线圈接地)处两套，二电1F、2F主变公用消弧线圈处一套，3F、4F主变公用消弧线圈处一套；每套装置由监测仪和附属设备组成；监测仪分为Ⅰ型和Ⅱ型两种。Ⅰ型监测仪可对母线及其附属电气设备进行连续绝缘监测，Ⅱ型监测仪则对母线上各支路及单台电气设备进行绝缘监测。上述四套装置中，四条母线处各安装一台Ⅰ型监测仪，共4台；母线上各馈电出线各安装1台Ⅱ型监测仪，派生出线也安装Ⅱ型监测仪；二电、东区变分别安装Ⅱ型监测仪9台，共18台。上述监测仪分装于主控室的4个专用仪表柜上，分别为二热电、南站、东区变、水源中心变，并通过各自的CRT屏幕显示检测结果，还通过仪表显示各处的泄露电流等数值。根据Ⅰ型监测仪的要求，各中性点消弧线圈和PT处均对地加装隔直电容；根据Ⅱ型监测仪的要求，在通往各站的电缆线上套入磁环。这套绝缘在线监测系统的主要性能如下：(1)显示系统主接线图；(2)显示故障母线及所带支路(显示红色)，列表显示各参数，显示绝缘电阻变化趋势及斜率分析；(3)可越限报警；(4)储存历史数据。

4 已实施绝缘在线监测系统效果

在调试过程中，发现原以为正常运行的变电站，居然存在着巨大的安全隐患——35kV系统对地绝缘电阻值已降低到几近崩溃的边缘！2011年底，在东区变调试过程中发现十区总变的1个PT对地绝缘劣化，绝缘电阻值只有0.014 MΩ！2012年4月，在动力站调试过程中发现北开1#线线路PT绝缘电阻值较低， 在整个安装调试过程中，共计发现了2个隐藏在35kV系统内的隐患，避免了2次非计划停电事故，同时，也证明Ⅰ型监测仪性能十分强大，它能够在14公里外测出系统的绝缘缺陷，还能够准确测出并显示系统的对地绝缘电阻值，真的实现了“观察系统绝缘状况就像观察电压电流那么方便”。

2012年4月，东区变35kV出线二水源2#线电缆被施工车辆碾压的电缆沟盖板损伤，引起东区变35kV绝缘电阻在线监测系统报警，在电缆进行处理后，整个35kV系统绝缘值显示正常，恢复正常供电。

5 结语

高压电气设备绝缘在线监测技术的充分运用，可以实时掌握变电站内高压电气设备的绝缘状况，对提高设备运行维护水平，及时发现事故隐患，合理分配人力物力资源，减少停电事故有着积极的意义。现阶段无线通讯技术、计算机技术、传感器技术的发展为高压电气设备绝缘在线监测技术的发展提供了有力的保证，我公司也在此良机下大力开展在线监测技术，计划通过逐步试点到最后的推广，最终达到全公司变电站都能采用在线监测技术，解决定期停电预防性试验的种种缺点，保证电网能在最好的状态下安全、稳定的运行。但是现如今，高压电气设备绝缘在线监测系统还不够完善，为此对其作如下展望：(1)在不断积累监测数据和诊断经验的基础上，发展人工智能技术，建立专家系统，实现绝缘诊断自动化；(2)不断提高监测系统的灵敏度和可靠性，如实现采样装置的快速响应和高灵敏度、高稳定度；(3)对系统的监测数据进行网络化、智能化的管理，以便有关人员对设备管理作出更加高效、准确的决策。

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