电容型高压电气设备绝缘在线监测的关键技术分析

张小福

摘 要：在电力系统的运行过程中，为了保障电力设备的可靠运行，及时发现和判断设备的故障和状态，需要对电气设备进行绝缘在线监测和诊断。电容型高压电气设备是当前的电力系统运行中较为广泛使用的电气设备，因其在运行过程中电压较大，对设备的绝缘性能要求较高，因此，对设备的绝缘在线监测和诊断成为保障电力系统安全稳定运行的重要工作。

关键词：电容型；高压电气设备；绝缘；在线监测；技术

中图分类号：U226.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0023-02

1 概 述

随着我国的经济发展和居民生活对电力的需求逐渐增大，高压电气设备在电力的输送过程中使用比较广泛。电容型高压电气设备作为当前电力系统使用最为广泛的电气设备之一，对我国电气发展的安全性和稳定性具有重要的影响作用。对电容型高压设备的绝缘进行在线监测和诊断，可以及时发现设备运行过程中的运行状态和损坏情况，提高电气设备的管理水平，确保客户的用电安全和供电可靠性。

2 监测内容与研究现状

2.1 监测内容

当前的高压电气设备绝缘在线监测的主要内容包括：自动连续检测流过绝缘介质的电流、介质损耗角正切（tanδ）、局部放电、绝缘油中含有的气体、发电机过热点、高压断路器和SF6全封闭组合电器，以及电力系统的全工况等。随着计算机技术和电力技术的进步，这些监测技术逐步形成，并给电力设备的维护和管理提供了重要的技术保障。

2.2 研究现状

在电力发展过程中，电力设备的故障大多发生在设备的绝缘问题上，而且绝缘问题会造成电力运行中的安全事故，对电力运维人员也会造成巨大的安全威胁。绝缘在线监测可以通过对检测对象的把握和控制，实现电力管理的自动化和科学化。在当前的高压电气设备的绝缘监测过程中，还存在监测仪器和监测方法的问题，导致相关数值的监测不是特别准确，无法达到对电气设备的管理要求。

3 高压电气设备绝缘在线监测系统检验器的工作原理

高压电气设备绝缘在线监测系统高压标准检验器是一台可以带电改变介质损耗的电气设备，被测设备可以工作在系统电压下，其介质损耗的改变是已知的，而且是经过标准测试的。该高压标准检验器主要由高压无损标准电容器、低压可调无感标准电阻、切换装置等组成。

其高压标准电容器电容量为1 000 PF，低压无感标准电阻配以不同的数值组合成介质损耗为0.33～1.337共7挡的高压标准损耗检验器，该高压标准损耗检验器可以在被测设备一直带有运行电压的情况下调节标准损耗检验器的档位。绝缘在线监测系统的传感器接在该高压标准检验器的低压端。

该高压标准检验器绝缘在线监测系统进行比对试验的原理图，如图1所示。校验器主要由交流滤波稳压电源、30 kVA调压器（B1）、80 kV串级式试验变压器1台（B2、B3）、高压标准电容器（C）、100 kV/100 V标准电压互感器（B4）、放电管（P-350）、标准无感电阻等元件构成。

4 电容型高压电气设备绝缘在线监测的关键技术

4.1 在线监测信号的提取

对监测信号的提取是对电容型高压电气设备进行绝缘监测的关键和基础依据。在线监测信号的提取，主要是提取电容设备的末屏电流信号，但是由于该信号在设备中的强度特别微弱，在实际信号提取过程中的难度较大。在传统的电流信号提取过程中，主要采用电流传感器测量电流信号，把电流传感器套装在电气设备的接地线或者末屏回路中，进而提取电流信号。

但是这种信号提取方式受现场环境的影响较大，受到的干扰因素较多，再加上电流信号本身比较微弱，造成信号提取比较困难。

当前，在电气设备的接地线或者末屏回路中直接串入监测电容成为一种更加有效的信号提取方式。电容型高压电气设备的电压不容易发生突变，只要选择合适的电容，并使输出电压在30～40 V之间，就可以有效降低干扰因素对电流信号的影响，确保测量过程中的稳定性和最终数值的正确性。

4.2 绝缘材料介损的数字化测量

绝缘材料的介损情况是电气设备绝缘性能的重要参考依据，对绝缘材料介损数值的测定也是电力管理过程中，确定电气设备的更换需求和运行状态的重要判定指标。

受电力运行情况的影响，介损测量对精确度和测量方法的要求较高。在当前的硬件处理方法中，过零法受谐波和零漂因素的影响较大，测量数值的准确性较差。而软件处理的方法，可以采用对波形进行分析，利用小波变换或双滤波器滤波提取基波信号，再计算其自相关函数与互相关函数，最终得到绝缘材料的介损数值。这种方法可以有效避免测量过程中的谐波干扰。

5 电容型高压电气设备绝缘在线监测的要点总结

在进行高压电气设备的绝缘进行监测时，监测结果受天气、环境、谐波和电磁干扰等因素的影响较大，在实际监测过程中，对这些影响因素的处理是保障监测数值正确性的重要措施，也是当前绝缘介损监测工作中的重要技术难题。

充分运用当前技术的进步和电力设备运行中的状态特点及电压电流的特点，采用先进的仪器设备，并采取科学的技术操作手段对测量数值进行科学的比对和试验，最终形成有效的监测技术，可以减少监测过程中的安全影响和干扰因素，确保监测结果的准确性。

6 结 语

高压电气设备是我国当前电力发展中普遍使用的电气设备，是电力管理工作中的重要检测对象。在电气设备的运行过程中，都会采用一定的绝缘材料以保障电力设备和输电系统的安全，但受变电因素的影响，这些绝缘材料都会受到一定程度的消耗损失，特别是高压变电设备中的绝缘材料，会受到更多的影响和消耗。对绝缘材料的介质损耗进行测量，是电气设备管理的重点工作，对输电变电系统的安全稳定运行和电气设备的更换具有重要的保障和参考意义。

参考文献：

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[2] 李七军，李健，占小猛，等.关于高压电气设备的绝缘状态管理以及评估系统分析[J].黑龙江科技信息，2014，（26）.