变电站高压电气试验仪器问题及技术改进的几点思考

林丹丹 林俊超 林瑞宗 刘玲玲 林俊伟

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0 引言

高压电气设备作为变电站稳定运行的重要结构,设备检测对变电站发展意义重大。高压电气试验是检测电气设备的主要手段, 可评估高压电气设备安全性能、运行状态、绝缘性, 帮助变电站排查高压电气设备的安全隐患。但随着社会科技水平的提升, 传统电气试验仪器逐渐落后, 无法满足高压电气设备检测需求, 因此需要通过技术改进, 升级电气试验仪器, 确保高压电气设备检测结果的可靠性。

1 高压电气试验内容

高压电气试验可以排查变电站内的安全隐患, 预防电气设备故障风险, 控制因设备故障造成的风险损失。高压电气试验的主要内容是针对绝缘预防性交接、设备交接、绝缘性预防性等检测试验, 是通过高压电气试验检测设备有无漏电问题, 使变电站维修人员掌握设备绝缘电阻, 了解其介质损耗情况, 评估设备运行状态[1]。

此外, 高压电气试验包括耐压检测, 试验内容是通过仪器检测高压电气设备的绝缘性能, 排查绝缘缺陷。绝缘预防性交接试验则可细化为: 介质损耗试验、绝缘电阻试验、直流耐压试验, 试验数据可直观显示设备缺陷, 呈现设备绝缘性能。高压电气试验内容非常复杂, 试验种类较多, 变电站生产运营期间, 相关人员会依据高压电气设备运维管理需求确定试验内容, 提升高压电气设备检修、维护方案的有效性。

2 高压电气试验仪器问题

2.1 常规仪器

高压电气设备试验中, 常规试验仪器有着不可替代的作用。变电站高压电气试验时, 常规实验仪器占比较大, 且该类仪器的功能无法由设备自动完成, 需利用好外力作用。另外, 常规仪器结构上缺乏可联动计算机、转换电子信号的接口, 所以仪器在采集试验数据时无法和信息化软件建立连接, 继而导致试验数据分析存在风险。相较于其他设备, 常规试验仪器的体积大, 携带不便, 试验过程需要依赖于人工参与,且对技术人员的专业能力、操作经验有着极高的要求[2]。人员操作不当时会造成质量问题, 使得高压设备的试验数据出现偏差。不仅如此, 常规试验仪器无法大量记录、长时间保存试验数据, 自动化水平不高, 需人工查询试验记录, 且手动查询相对困难。但是受资金限制, 电力企业难以直接淘汰常规试验仪器, 需要通过技术创新方可改进仪器功能, 使其满足变电站高压电气设备检测试验要求。

2.2 自动化试验仪器

针对常规电气试验仪器的局限性, 部分电力企业开发出少量的自动化试验仪器, 如“高压程控试验车”, 这类仪器是对常规仪器的改造、升级, 可以第一时间抵达指定区域检测电气设备。可替代传统人工操作, 规范地对高压电气设备进行数据、前端单元测试, 提供可靠的试验结果。但由于该类仪器设备价格昂贵, 使用时需要耗费大量的成本支出, 所以无法在国内电力企业广泛运用。

3 变电站高压电气试验方法和仪器

3.1 高压电气试验方法

1) 电阻试验法。变电站高压电气试验期间, 电阻试验方法是针对变压器线圈直流电阻的测试试验,具有检测变压器内线路接头安全的作用。相关人员可通过实验结果发现该类设备的既存问题。主要试验方法为电桥法, 设备电阻值小于100Ω 时, 则可选用单臂电桥法, 电阻值大于100Ω, 试验方法为双臂电桥法。

2) 变压比测试法。目前, 我国电力企业会根据变压器的数值变化调整电压, 测试过程中需要在变压器内分别接入电压表、380V 电源, 随后根据电压表进行试验测量。试验过程中可操作线路开关, 读取、记录电压表数值, 对比分析平均数值后控制电压, 分析电气设备电压的稳定性。

3) 直流耐压试验。该试验的主要目的是排查电气设备运行时各个线路接头处的故障问题。试验一般需要2 名技术人员同时配合, 1 名负责接线, 1 名负责检查。试验期间还应屏蔽微安表, 以减少其对试验造成的干扰。

4) 介损试验法。变电站内的很多电气设备会长期处于室外环境中, 温度、湿度都会影响设备, 造成设备损耗。介损试验是在屏蔽高压线路端口的基础上, 通过利用低反线路接线, 连接低压线路芯线, 使线路上的信号接入高压端口, 随后根据线路上电压、电阻、电流值确认设备结构的损耗情况, 检查其本身结构有无老化、磨损情况[3]。

3.2 高压电气试验仪器

变电站高压电气试验中, 常用试验设备较多, 包括高压发生器、电气测量仪等试验仪器。比如, 电流值为2mA、输出电压为400kV 的直流高压发生器, 以及可对低于500kV 变电站进行耐压试验的变频谐振耐压试验仪器。除此之外, 还包括测试开关、变压器、PT 等轻型试验仪器, 以及可实现多倍频感应的耐压试验仪器。电气测量仪器主要包括互感器特性测试仪、全电容测试仪、直流电阻测试仪、回路电阻测试仪等。其中直流电阻测试仪多为变压器直流电阻测试仪, 可测量变压器绕组, 回路电阻测试仪主要测量断路器的导电回路, 测量范围为0 ～1999.9μΩ。互感器特性测试仪多用于电气设备的耐压、变比测试试验,电容测试仪是在试验过程中作为测量无功补偿的电容器组。

4 变电站高压电气试验技术改进思路

4.1 应用带电检测技术

升级变电站高压电气技术时, 可将带电检测技术应用在高压电气试验中, 如表1 所示。具体应用时应强调带电检测时数据分析的科学性, 可用红外热像仪器检测电气设备, 完整采集具有缺陷性质的设备信息, 评估数据内涵[4]。检测结果正常时可用超声波技术, 局部放电检测电气设备, 查明设备内有无机械振动现象。此外, 为确保高压电气试验中超声波局部放电检测的可靠性, 变电站可通过SF6 气体湿度、分解物检测排查设备故障, 分析高压电气设备是否存在热性故障, 发现异常后及时跟踪诊断, 查明缺陷位置,并进行停电检修。

表1 高压电气试验中带电检测技术的应用

4.2 引进智能化检测技术

智能化检测技术是采用智能化手段, 联合应用高压电气试验仪器, 建设智能化检测系统。从技术层面分析, 该系统是通过网络技术, 促进高压电气试验仪器移动端、设备系统的连接, 满足电气试验时的远程传输、控制要求。基于智能化检测技术, 变电站高压电气试验仪器可利用系统的主服务器端传输试验信息, 将关键的数据信息传输到远程PC 端, 以此节约数据分析时间, 适应不同高压设备的检测环境。在远端服务器的支持下, 该系统可实时监测变电站高压电气设备的运行情况, 智能化分析试验数据、设备图像、设备运行参数, 评估设备状态, 使管理人员在电气设备运行期间掌握设备状态, 制定可靠的管理决策。

4.3 重视试验数据库建设

为促进变电站电气试验技术升级, 还应积极建设电气设备试验数据库, 引进大数据技术, 加强电气设备试验数据的利用分析。变电站可应用大数据技术,结合高压电气设备试验流程打造数据化的存储系统,建设电气设备状态、实验数据库, 提取其中的关键信息, 归纳整合后提供可参考的试验数据。

具体建设实验数据库时, 还应按照变电站管理电气设备的实际需求, 打造可独立运行的数据库。数据库信息采集可应用大数据技术、云计算技术、人工采集等方式, 录入计算机系统后综合分析新数据、历史数据, 换算处理后指导高压设备电气试验, 辅助试验仪器判断。另外, 数据库建设时还应同步更新高压电气设备的信息化档案, 做好数据管理、数据分析、数据更新工作, 便于相关人员提取、存储试验数据。

4.4 灵活运用计算机技术

现阶段, 计算机技术成为各领域技术革新的重要内容, 变电站电气试验中, 计算机可促进试验技术的先进性, 升级常规试验仪器, 完善高压电气试验仪器的功能。相关企业可将计算机技术和传统高压电气设备相结合, 开发可用于高压电气试验的计算机软件,用计算机技术辅助高压电气试验, 解决单一常规仪器进行电气试验时存在的问题, 提升常规电气试验设备的智能化水平。

基于计算机技术, 试验过程中相关人员可根据系统提示规范操作, 随后利用计算机程序自动汇总、采集试验数据, 确保试验结果准确, 提升试验效率。使变电站高压电气仪器具有自动录入、数据管理、数据存储、数据分析、试验报告分析等功能, 可以为变电站搭建通用型的数据库结构, 大量存储试验数据, 提升电气试验中数据信息的利用率, 为高压电气设备的升级、管理创造有利条件。

5 结束语

综上所述, 为满足变电站对高压设备的检测需求, 还应顺应时代发展, 积极改进电气视乎, 用技术手段升级高压设备的电气试验仪器, 完善试验设备的功能, 使其准确评估高压电气设备的整体性能, 提升变电站设备管理质量。与此同时, 相关部门还应积极促进高压电气设备试验技术的改进, 升级电气试验技术, 减少试验仪器误差, 获取高价值高压电气设备试验效果, 为我国电力企业的健康发展提供助力。