低压电网绝缘检测装置的设计分析

程毅

摘 要 随着科学技术的迅速发展，我国的低压电网领域的发展也有了改善。电力系统由发电、输电、变电、配电、用电等几个部分组合而成，其中配电与用电之间的关联最为密切，如果配电网出现问题，则会对用电设备造成影响。所以，保证配电的运行可靠性尤为重要。变压器是整个配电网的核心设备，一旦变压器发生故障，轻则会影响配电网的正常运行，严重时会造成大范围停电。当变压器的绝缘状态下降时，故障的发生概率会随之增大。

关键词 低压电网;绝缘检测装置;设计分析

引言

电网的绝缘电阻和分布电容，是涉及电网安全运行的重要参数，必须经常进行测量。目前，针对电网绝缘参数的测试方法主要有：附加直流电源的电缆绝缘在线监测法、直流检测法、相对地附加电容法、多路绝缘电阻自动检测法、注入信号法、不平衡电压实时测量法等。直流检测法能够区分电网的对地电容和绝缘电阻，但测试过程存在危险。其他测量方法均忽略了对地绝缘电阻的影响，以系统的全绝缘阻抗来近似逼近对地电容，从而使绝缘参数的测量产生误差。另外，现有测量方法在计算過程中附加元件均参加运算，其标称值与实际值误差直接影响计算的精确度。

1配电变压器绝缘老化的机理分析

配电变压器作为配电系统的核心部件，它的运行稳定与否对配电系统的影响非常大，一旦配电变压器绝缘出现老化会导致变压器的整体性能下降。相关研究结果表明，绝缘系统是影响变压器使用寿命的关键性因素之一，由于受到外部环境的影响使变压器绝缘很容易出现老化情况，下面从热老化、电老化和机械老化三个方面对配电变压器绝缘的老化机理进行分析。配电变压器热老化机理。热老化是配电变压器油纸绝缘性能下降的主要表现形式之一，随着纤维纸的逐步热解各种化学反应会随之出现，在此过程中会生成各种挥发物。化学反应的速率取决于温度的高低，如果温度持续上升则反应速率会进一步加快，绝缘纸的老化也会随之加剧。当绝缘纸老化之后，其本身的机械性能会受到严重的影响，若是机械性能完全丧失，绝缘纸会因为脆化而与绕组相脱离，极有可能引起油路堵塞，从而使配电变压器的散热功能受到影响。当变压器无法正常散热之后，其温度会快速上升，在高温的作用下，使绝缘的热老化速度加快，由此会进入一个恶性循环状态。配电变压器电老化机理。配电变压器所处的运行环境比较特殊，不可避免地会受到电场的影响，油纸绝缘在电场的长期作用下，老化速度会不断加快，这是因为油纸在电场中会出现理化反应从而导致油纸快速分解，绝缘性能大幅度下降。通过对严重老化的油纸绝缘进行击穿试验后发现，在击穿过程中电压值为恒定，由此说明变压器未超出使用寿命，其电气性能只会在限定的范围以内持续下降。由于绝缘纸本身能够承受一定的电场强度，故此配电油纸绝缘出现电老化后，在短时间内并不会对变压器的正常运行造成影响。油纸绝缘从厂家运至施工现场时途中会受到振动，从而会导致内部产生气泡，这样会引起局部放电，进而造成绝缘表面温度升高，加快绝缘的老化速度。不仅如此，放电会使绝缘油被分解产生烃类气体，受到该气体的影响放电程度会有所加剧，各种故障问题也会随之出现[1]。

2低压电网绝缘检测装置的设计分析

2.1 对变压器设备绝缘的在线监测

对变压器设备绝缘的在线监测，是我国电力系统设备实施在线监测的重要方面。与对发电机的绝缘状况在线监测相比，对电力系统变压器绝缘状况的在线监测更加复杂，因为局部进行放电试验的方法会给变压器造成损害，具体来讲，会让加速变压器自身的有机绝缘老化，最终会击穿绝缘层。因此，对变压器绝缘状况的在线监测，不仅要采用局部放电试验，更重要的是分析判断局部放电的放电量数值。通常采用的局部放电试验有两种做法，一种是采取脉冲电流的方法，另一种是采取超声波探测的方法。而分析判断局部放电的放电量数值，主要对变压器绝缘油里分解出来的气体的含量进行监测，比如分析判断变压器是否存在故障或者是否将要发生故障，要高度关注绝缘油里分解出来的H2、C2H2等气体的数值大小。

2.2 电力系统在线维修技术的应用优势

电力系统在线维修技术具备许多优势。第一，该项技术与传统停电监测维修技术相比，可以在电力系统设备正常工作状态下完成故障排除，而对系统的运行也丝毫不造成影响。第二，该项技术有效降低了维修费用和设备事故发生率，大大提高了维修工作效率，能够产生长远和良好的经济效益。第三，虽然说停电监测维修能够有效减少和防止维修事故的发生，但这种传统的维修技术和手段存在诸多问题和明显弊端，特别是随着电力系统电压的逐年增高和使用量的逐步加大，停电维修既不能满足社会用电的实际需要，也不能满足维修工作的实际需要。因此，在线维修能够适应社会发展的需要，具有良好的发展未来。

2.3 油色谱分析法

当绝缘油受到电场、温度、水分等外界因素影响时会出现氧化反应、碳化反应及裂解等情况，由此会产生各种气体如氢气、烃类气体等。变压器的绝缘纸或板均为多孔结构，这种结构具有一定的吸水性，并且绝缘纸的亲水性要明显高于绝缘油，能够从油中吸收水分。绝缘纸或板热老化后会发生裂解，从而生成水、一氧化碳和二氧化碳气体，并有少量的烃类气体产生，基于此可运用色谱分析法对绝缘状态进行检测。当配电变压器出现油过热故障时会产生甲烷和乙炔等气体;油纸绝缘出现局部放电时会产生氢气、甲烷及一氧化碳等气体;油中火花放电时会产生氢气和乙炔气体[2]。

3结束语

低压供电网络串联谐振系统，谐振电容、电感和对地绝缘电阻、分布电容之间存在线性数学关系，利用附加电阻构成单相接地，选取合理的谐振电容电感参数，可以在线安全地测试出电网绝缘参数值。绝缘阻抗的计算公式中不含附加电阻，附加电阻不参与绝缘参数的计算，不影响绝缘参数的计算结果。附加电阻测量绝缘参数的误差在±0.5%以内，测试精度高。不同线制的低压电网绝缘参数满足一定的数学关系，此理论推导结论在低压电网绝缘检测装置设计中具有通用性。基于附加电阻测量方法的计算公式，利用单片机很容易实现电网绝缘阻抗测量的智能化，为电网绝缘的智能检测提供理论依据。

参考文献

[1] 王虹桥.附加直流电源的电缆绝缘在线监测新方法[J].煤炭科学技术，2000，4（4）：19-21.

[2] 费万民，张艳莉.电力系统中直流接地电阻检测的新原理[J].电力系统自动化，2001，25（6）：54-56.