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**壓輸變電關(guān)鍵設備裝配局放在線(xiàn)監測的必要性

作者:admin     發(fā)布日期: 2019-08-31     二維碼分享

超高壓輸變電配備局放裝配在線(xiàn)監測裝置的必要性

西安智源電氣有限公司技術(shù)漫談


電力能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈,電力能源工業(yè)的發(fā)展對國家實(shí)現預期的戰略目標 具有重要的意義。近二十年間我國電力工業(yè)得到了較快發(fā)展,連續上了兩個(gè)臺階,繼 1981 年發(fā)電裝機容量跨上 100GW臺階后,1995年又突破 200GW,2000年全國發(fā)電裝機容 量達到了 300GW,預期到 2010年達到 550GW、2020 年達到 750GW。目前,我國現在總發(fā)電量排列世界第二位,但人均擁有裝機容量遠落后于發(fā)達國家,我國人均年消耗的 能源水平仍很低,要滿(mǎn)足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要,就必須在加快裝機容量的增長(cháng)速度的基 礎上,提高大型電力設備的運行可靠性。隨著(zhù)電力設備電壓等級的提高、單機容量的增大,電力設備運行的可靠性問(wèn)題越來(lái) 越突出。大型電力設備供電覆蓋面廣,一旦發(fā)生故障,造成的直接和間接經(jīng)濟損失非常巨大, 同時(shí)還將造成巨大的社會(huì )影響。研究表明,變電站電力設備的故障 80%以上是由于電力 設備絕緣故障所引起的。通常電力設備絕緣系統是固體、液體和氣體電介質(zhì)材料組成, 電力設備絕緣材料和結構在各種因素(包括:電、熱、機械、化學(xué)、環(huán)境等因素)的長(cháng) 期作用下發(fā)生一系列的化學(xué)、物理變化,導致在電力設備絕緣系統中產(chǎn)生可逆和不可逆 的損壞,使電力設備的電性能和機械性能等不斷下降,.終導致電力設備產(chǎn)生運行故障。

電力設備絕緣的缺陷通??梢苑殖蓛纱箢?lèi):..類(lèi)是集中性缺陷,指缺陷集中于絕 緣的某個(gè)或某幾個(gè)部分,例如局部受潮、局部機械損傷、絕緣內部氣泡、瓷介質(zhì)裂紋等, 它又分為貫穿性缺陷和非貫穿性缺陷,這類(lèi)缺陷的發(fā)展速度較快,因而具有較大的危險 性;第二類(lèi)是分布性缺陷,指由于受潮、過(guò)熱、動(dòng)力負荷及長(cháng)時(shí)間過(guò)電壓的作用導致的 電力設備整體絕緣性能下降,例如絕緣整體受潮、充油設備的油變質(zhì)等,它是一種普遍 性的劣化,是緩慢演變而發(fā)展的。電力設備的絕緣缺陷有可能是在制造、運輸和檢修過(guò)程中產(chǎn)生的,也有可能因發(fā)生 意外事故而殘留下潛伏性缺陷,這些缺陷可以通過(guò)交接試驗和預防性試驗進(jìn)行檢查。電力設備.主要地導致絕緣缺陷的途徑是:在長(cháng)期運行過(guò)程中電力設備受到電場(chǎng)的作用、 熱場(chǎng)的作用、機械力損傷、化學(xué)腐蝕以及大氣環(huán)境條件的作用,導致電力設備的絕緣品 質(zhì)逐漸劣化,使其性能變壞,這就是通常所說(shuō)的老化,老化的結果是一個(gè)漸變的過(guò)程, 但.終作用結果是導致電力設備絕緣系統的不可恢復性破壞。在運行過(guò)程,導致電力設備絕緣系統產(chǎn)生的不可逆的劣化(即老化)的因子稱(chēng)為老化因子,常見(jiàn)的老化因子有:

(a)電老化是指在電場(chǎng)長(cháng)期作用下電力設備絕緣系統中發(fā)生的老化,電老化機理很復雜,它包含放電引起的一系列物理和化學(xué)效應。隨著(zhù)外施電壓的增加,絕緣系統中的 放電增強,放電量和放電重復率也增加,導致電老化速度加快,絕緣壽命降低;

(b)熱老化是指在高溫的長(cháng)期作用下電力設備絕緣系統中發(fā)生的老化,有機絕緣材料在高溫的作用下發(fā)生熱降解,導致絕緣材料的結構變化,使其電氣性能和機械性能劣 化。隨著(zhù)溫度的上升,絕緣的熱老化速度迅速增加,不同的絕緣材料受溫度的影響程度 不一樣,在室溫下絕緣系統的老化極其緩慢;

(c)機械老化是指固體絕緣系統在運行過(guò)程中受到各種機械應力的作用發(fā)生的老化,機械老化過(guò)程是絕緣材料在機械應力的作用下細觀(guān)缺陷發(fā)生規則運動(dòng),形成微裂縫 并逐漸擴大而導致的。機械應力產(chǎn)生的微裂縫在強電場(chǎng)作用下將引發(fā)局部放電,從而加 速絕緣系統的破壞;

(d)環(huán)境老化是指在水分、氧氣、陽(yáng)光輻射、化學(xué)塵埃等自然環(huán)境條件下和在高海拔地理條件下導致的絕緣系統表面老化,特別是當有機高聚物表面沉積污穢物后,在水 和強電場(chǎng)的作用下將產(chǎn)生強烈的污穢放電,導致絕緣表面產(chǎn)生破壞。在開(kāi)展電力設備檢測與診斷技術(shù)研究之前需要充分認識電力設備受各老化因子作 用導致絕緣剩余壽命下降和.終破壞的規律。電力設備的老化過(guò)程是多因子共同作用的 結果,其作用過(guò)程極其復雜。例如:發(fā)電機在運行過(guò)程中就可能受到發(fā)熱、機械振動(dòng)、 高電壓等因子的共同作用;變壓器在運行過(guò)程中可能受到高電壓強場(chǎng)強、高熱、化學(xué)分 解等因子的協(xié)同作用;斷路器在運行過(guò)程中可能受到高電壓、電弧、溫度、濕度等因子 的影響,等等。電力設備的絕緣老化是時(shí)間和老化因子的函數,絕緣劣化的程度要根據 其性能的變化來(lái)確定,當絕緣性能的指標達到某一極限值時(shí),絕緣已不能在工作電壓下 正常使用,其壽命將達到使用極限。電力設備的運行檢測就是希望通過(guò)各種不同的方法, 準確檢測能夠表征電力設備性能的各有關(guān)參數,進(jìn)而得到運行條件下的電力設備狀態(tài)。

目前國際國內上制定了一系列電力設備試驗、檢測標準,包括:電力設備在制造過(guò)程中的檢測(型式試驗、例行試驗和出廠(chǎng)試驗)和電力設備在運行前及運行中的檢測(交 接試驗、預防性試驗和在線(xiàn)監測)。對于運行中的電力設備目前國際國內主要采用預防 性試驗進(jìn)行電力設備狀態(tài)的診斷。

電力設備預防性試驗在一定程度上可以對電力設備的狀態(tài)進(jìn)行判斷,其也是目前國際國內通行的試驗方法,通常預防性試驗可分為非破壞性試驗和破壞性試驗兩大類(lèi):

..類(lèi)是非破壞性試驗或稱(chēng)絕緣特性試驗,是指在較低的電壓下或是用其它不會(huì )損 傷絕緣的辦法來(lái)測量絕緣的各種特性,從而判斷絕緣內部有無(wú)缺陷。主要指測量絕緣電 阻、泄漏電流和介質(zhì)損失角正切等電氣試驗項目。由于這類(lèi)試驗施加的電壓較低,故不 會(huì )損傷設備的絕緣性能,其目的是判斷絕緣狀態(tài),及時(shí)發(fā)現可能的劣化現象,實(shí)踐證明 這類(lèi)方法是有效的,但目前還不能只靠它來(lái)可靠地判斷絕緣的耐壓水平。

第二類(lèi)是破壞性試驗或稱(chēng)絕緣耐壓試驗,在高于工作電壓下所進(jìn)行的試驗稱(chēng)為破壞 性試驗。試驗時(shí)在設備絕緣上加上規定的試驗電壓,考驗絕緣對此電壓的耐受能力,因 此也叫耐壓試驗。它主要指交流耐壓和直流耐壓試驗。由于這類(lèi)試驗所加電壓較高,考 驗比較直接和嚴格,特別是能揭露那些危險性較大的集中性缺陷,它能**絕緣有一定 的水平或裕度,缺點(diǎn)是可能會(huì )在耐壓試驗時(shí)給絕緣造成一定的損傷。耐壓試驗是在非破 壞性試驗之后才進(jìn)行,如果非破壞性試驗已表明絕緣存在不正常情況,則必須在查明原 因并加以消除后再進(jìn)行耐壓試驗,以避免不應有的擊穿。

我國現行的電力設備預防性試驗主要項目見(jiàn)表 1。

表 1 現行電力設備預防性試驗主要項目


 發(fā)電機

電力變壓器

電力電纜

高壓套管

斷路器

 

 

 

 

 

 SF6

充油

 絕緣電阻測量

 

 

 

 

 

 

 直流泄漏電流測量

 

 

 

 ×

 

 

介質(zhì)損耗角正切值測量

 

 

 

 

 

 

 絕緣油試驗

 

 

 

 

 ×

 

 微量水分測定

 ×

 

 ×

 

 

 ×

油中溶解氣體色譜分析

 ×

 

 ×

 

 ×

 ×

 局部放電試驗

 ×

 ×

 ×

 

 ×

 ×

 直流耐壓試驗

 

 ×

 

 ×

 ×

 ×

 交流耐壓試驗

 

 

 ×

 

 

 


       注:“☆”表示正常試驗項目,“×”表示不進(jìn)行該項試驗,“△”大修后進(jìn)行,“○”必要時(shí)進(jìn)行。

根據過(guò)去長(cháng)期的運行經(jīng)驗及試驗研究中已逐步確立起來(lái)的這些預防性試驗項目,為 確保電力設備的安全運行發(fā)揮了很大作用?,F行的預防性試驗的方法是前人多年工作的 結晶,它對電力設備的安全運行發(fā)揮著(zhù)積極作用,但近年來(lái)愈來(lái)愈多的電力工作者從實(shí) 踐中意識到,常規預防性試驗存在著(zhù)試驗時(shí)需要停電、試驗時(shí)間集中工作量大、停電試 驗是否能表征電力設備的運行狀態(tài)等問(wèn)題,特別在電力設備運行過(guò)程中,人們.關(guān)心的 是絕緣結構的剩余電氣強度,但至今還未找到它與絕緣電阻、泄漏電流及介質(zhì)損耗因數 等非破壞性試驗參數之間的直接函數關(guān)系,所以?xún)H憑這些試驗項目難以準確、有效地判 斷電力設備絕緣的好壞,這就暴露出現行的電力設備預防性試驗本身存在的缺陷。

為了提高電力設備絕緣試驗的準確性、有效性,電力工作者對電力設備的預防性試 驗方法進(jìn)行了必要地修正,一方面提出了一些新預防性試驗項目,如:色譜分析、局部 放電試驗等,使電力設備檢測的有效性明顯提高;另一方面對原有的試驗技術(shù)進(jìn)行修正, 如:“分解試驗”(即在可能的情況下,將大型電力設備分解成若干部分進(jìn)行試驗)起到 了一定的效果。

電力設備雖然都按規定、按時(shí)做了常規預防性試驗,但事故往往仍然時(shí)有發(fā)生,其 主要原因之一是由于現有的試驗項目和方法往往難以**在這一個(gè)周期內不發(fā)生故障。 由于絕大多數故障在事故前都有先兆,這就要求發(fā)展一種連續或選時(shí)的帶電監視技術(shù), 在線(xiàn)監測就是在這種情況下產(chǎn)生的。

近年來(lái)得到飛速發(fā)展的電力設備在線(xiàn)檢測技術(shù),是一種利用電力設備運行電壓來(lái)對 電力設備狀態(tài)進(jìn)行試驗的方法,它可以大大提高試驗的真實(shí)性與靈敏度。常規的預防性 試驗一般以一年為一周期,現在完全可以根據設備的絕緣狀況的好壞來(lái)選擇不同的在線(xiàn) 檢測周期,使試驗的有效程度明顯提高。通過(guò)在線(xiàn)檢測可以積累大量的數據,結合電力 設備預防性試驗數據和以往的運行數據,可以對電力設備的狀態(tài)進(jìn)行綜合評判——診斷。

在線(xiàn)監測將成為電力設備運行狀態(tài)檢測與診斷的重要手段,它將在很多方面彌補僅 靠定期停電預防性試驗的不足,是電力設備檢測與診斷的發(fā)展方向。

要提高電力設備運行可靠性,關(guān)鍵是提高現有電力設備運行檢測與診斷水平,這里特別要強調地是,僅僅只有檢測技術(shù)的提高是遠遠不夠的,要實(shí)現電力設備的準確、 有效的檢測與診斷,首先需要從研究電力設備絕緣老化特性入手,充分了解電力設備 絕緣劣化規律、得到絕緣狀態(tài)的特征量的變化規律,從而才能確定合適的檢測方法, 在此基礎上再開(kāi)發(fā)相應的檢測裝置,以實(shí)現提高電力設備診斷與壽命評估水平的目的。

西部地區環(huán)境條件十分復雜,致使大型電力設備的運行工況十分惡化、大型電力設 備的運行故障比其它地區更多,所以研制開(kāi)發(fā)出適合西部地區的超高壓變電站關(guān)鍵電力 設備在線(xiàn)檢測與診斷儀的工作顯得更加重要。本課題提出,在研究超高壓變電站電力設 備絕緣劣化規律的基礎上,尋找并確定表征電力設備劣化規律的特征參量組,開(kāi)發(fā)適合 于我國的110kV及以上變電站的大型電力設備狀態(tài)檢測與診斷設備。

本公司局放在線(xiàn)監測系統以及鐵芯(夾件)接地電流裝置是針對西部地區運行的超高壓電力設備的檢測技術(shù),希望通過(guò)研究提高西部地區電力網(wǎng)絡(luò )的運行可靠性,**安全可靠地供電,并為將來(lái)在西部實(shí)施更高電壓等級輸電、**關(guān)鍵設備的運行安全提供技術(shù)支撐。隨著(zhù)技術(shù)和市場(chǎng)的拓展,還將對提高我國全國電力設備運行可靠性、提高我國電力系統供電質(zhì)量具有重要意義。


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