试论6kV厂用系统在线监测技术

赵军

（克拉玛依石化有限责任公司，新疆 克拉玛依 834003）

电力系统经常因长期高负荷运行，气候、温差、腐蚀等自然条件的影响，其电缆、电机及开关器件等的绝缘状况难以保证系统的安全、可靠、稳定的运行。现有的保护系统均为当故障发生时或发生后，为防止事故的进一步扩大而根据具体情况动作跳开对应的开关而进行的故障隔离，不能在故障将要发生前进行预警性告知。

1 技术创新点和关键点

TXJK型绝缘在线监测系统，采用国际公认的“直流叠加法”，即将直流电压信号叠加在运行中的交流高压系统或电气设备上，而直流电压与交流电压形成两个不同的回路，直流高压通过系统对地绝缘产生的电流值换算出系统对地绝缘水平。此次改造项目的总体思路为：在6kVIII(1)、III(2)段母线分别安装一台TXJK-I型绝缘在线监测装置，在热电厂所有6kV系统PT回路中安装电容。

高压电力系统绝缘在线监测技术，在国内石化行业电气系统绝缘监测方法和手段中，处于先进水平行列，能够有效的杜绝全厂失电事故的发生，可以显著的提高6kV厂用系统运行的可靠性和平稳性。

第一，周期性。计划检修主要是根据相关试验规定内容进行检修，到了特定的周期需进行检测和修理，周期性十分明显。这样做的好处在于能够为工作安排提供便利，不足之处是忽视了设备的实际情况，存在一定的强制性和容易产生不必要的检修，导致人力、物力被浪费，并且对于设备来说，对其进行试验将会不可避免的对其产生新损伤等等。第二，短暂性。定期检测的方式只能够保障设备在特定的时间内处于绝缘状态，不能保持长久，不能够预测设备何时发生故障，难以准确检测出设备中存在的绝缘缺陷，尤其是设备内部，由于检查难度大，很容易产生较大的绝缘缺陷，检测起来更加困难。在定期检测中，通常情况下试验的电压要小于正常运行电压，这将使缺陷检测的准确性更难保证。第三，可靠性较差。由于在定期检测时是在设备绝缘的情况下进行，需要在检测的时间内拉断电闸，这将在很大程度上对电网供电运行的可靠性产生影响，并且将为供电部分带来较大的经济损失。

在以往传统的电力系统运行的过程中，本着“计划检修”的原则，根据高压电气设备相关试验规定中的内容制定检测时间，到达一定时间必须进行停电检测。而“状态检修”是根据当前设备的运行状态，对设备在绝缘情况下各项数值的变化情况，判断其是否存在故障需要检修，如若需要检修则进一步判断检修的内容和类型，这样在很大程度上提升了针对性与实时性，避免人力物力的浪费，简单来说就是应该修的时候进行修，修的时候必须修好。

状态检修主要优势体现在以下几个方面：一是实时性，利用高压在线监测技术能够对设备绝缘状态进行实时检测，打破时间和运行状态的制约，对设备的绝缘状态进行随时的检测，一旦发现设备存在故障问题，则立即进行跟踪处理，体现出较强的应用价值。二是真实性，通过在线监测技术的应用，能够将设备在运行中的状态参数进行实时检测，结果更加全面具体，具有较强的现实意义。三是针对性。可以按照设备绝缘缺陷产生的时间和变化趋势，对检测的内容、时间、类型等进行确定，由此体现出较强的针对性。

状态检修能够使设备供电可靠性得到显著提升，通过在线监测设备的应用，能够减少设备停电的时间和频率，使设备供电可靠性显著提升，在很大程度上减少了供电企业的损失，也使得电力部门的工作效率和质量得到显著增强。在状态检修中，前提是需要掌握设备在带电工作下的各项参数，然后通过在线监测技术对其绝缘状态进行分析，根据数据参数的变化情况和趋势，以此来判断其是否存在故障。随着科学技术的发展，高电压设备在制造质量和水平等方面也得到了显著的提升，使状态检修效率和质量得到显著的增强，状态检修优势也更加突显。

高压电力系统绝缘在线监控安装后，电气6kV系统实现了系统绝缘的在线显示功能，有效的提高了设备的预知性维修水平，由定期预防性绝缘试验转变为实时在线绝缘监测，有效的提高了厂用系统供电的可靠性，杜绝全厂失电事故的发生。

用“在线绝缘监测方式”代替了“大检修期间逐条母线的预防性绝缘试验”。

例如可以通过日常的绝缘监测数据记录，观察设备的绝缘变化情况。通过备份绝缘数据历史档案，为定期检修准确过渡到状态检修提供了有力的科学依据，既提高了选择检修时间的灵活性又给延长检修周期提供了可能性。

2 技术要求

2.1 技术参数要求

（1）额定电压：6kV。（2）额定频率：50Hz。（3）仪表的工作电源为50～60Hz、220V交流，仪表耗电功率＜5W。

（4）绝缘电阻：仪表的输入端，工作电源对地绝缘应＞50MΩ。

（5）工频耐压：仪表的输入端，电源对地工频电压应≥2000V。

（6）电源电压的波动：仪表的工作电源在交流220V±10%电压范围内能正常工作。

（7）显示范围：TXJK-I型绝缘电阻显示0～199.9MΩ；TXJK-II型绝缘电阻显示0～1999MΩ；泄漏电流显示：0～1999mA。

（8）高压电阻及隔直电容器与隔直电容柜的电压等级应与所连接的系统配套。

2.2 仪表功能要求

（1）测量：仪表产生高频脉冲直流电压对系统中所有运行中的设备与地之间的绝缘状况连续进行测量并显示。

（2）每路仪表产生的高频脉冲直流电压输出回路应设不小于50mm的明显的断开点，以保证检修时，负载及电缆与装置完全隔离。

（3）显示范围：TXJK-Ⅰ绝缘电阻显示范围：0～199.9MΩ，当超过最大量程时，数码管呈闪烁状态并有特定的显示；TXJK-II绝缘电阻显示范围：0～1999MΩ，泄漏电流显示范围：0～1999mA，当超过最大量程时，时数码管应呈闪烁状态并有特定的显示。

（4）报警：应能设定报警值，范围为0～99MΩ，当被测绝缘电阻小于设定值时，报警并提供无源开关量触点信号至外接端子。

（5）监控仪的输出可由4～20mA的模拟量（或脉冲量）信号输出，转换成RS-485通讯接口输出，RS-485通讯接口输出时采用标准Modbus规约。

2.3 高压电阻安装要求

（1）高压电阻及其外套绝缘热缩管的电压等级应与所连接系统的电压等级适配，热缩管长度大于高压电阻长度30～50mm。高压电阻与高压导线连接后套上热缩管。热缩管长度大于高压电阻，使其与高压导线一起热缩。

（2）与电阻配套的紫铜角尺支架。

（3）中性线高压导线的电压等级应满足实际要求。

2.4 数据通讯

TXJK设备提供常规模拟量输出（4～20mA或1～5V等）或脉冲量输出，转换成数据通讯RS-485接口，下限值报警。

3 技术实施效果和改进措施

6kV电气系统，目前系统母线段安装了绝缘在线监测系统，具备了母线系统绝缘在线显示功能，改造过程中厂用系统的PT、发电机系统的PT全部安装了通交阻直的电容。从整个使用过程中来看，能够很好的满足日常巡检及绝缘监测的需求。电力系统绝缘在线监测以及无损监测是目前电气绝缘检查未来的发展方向。电气设备绝缘在线监测技术的推广应用，对电气设备的安全运行起到了积极作用，减轻了设备检修工作量，提高了电网可靠性。

但是，由于技术的复杂性和电气设备的多样性，尚有一些问题值得研究。

（1）传感器的特性和质量是在线监测的关键。

（2）目前的高压电气设备均未考虑在线监测问题，都是在线监测设备厂家针对运行站内设备情况进行设计并安装。

（3）运行设备有的能安装和抽取信号，有的则不能。

（4）积累运行经验，完善专家系统，制定监测标准。高压电气设备绝缘在线监测的绝缘参数往往与停电测试结果有一个“偏差”，但这个“偏差”往往存在一定规律，只要积累数据，加以分析就不难发现，并可以此为依据对照预防性试验标准设定报警值，当设备绝缘参数超越报警值时，系统自动报警。完善专家系统，建立数据库，强化分析功能，制定监测标准仍是目前亟待解决的问题。（5）积极推行状态检修。在积累运行经验的基础上，实施状态检修，提高电气设备可靠性，减少检修工作量，又反过来推动在线监测技术的发展。

参考文献：

[1]刘介才.工厂供电[J].机械工业出版社，2007，2.

[2]袁秀修等.电流互感器和电压互感器[J].中国电力出版社，2011，3.