隨著電力體制改革進程的加快，電力市場競爭日趨激烈，在保證輸變電設備安全運行，追求利潤最大化的前提下，如何降低輸電成本已成為電網公司必須解決的重要課題之一。為有效地維護大量輸變電設備，應用高精度診斷技術作為主要技術支撐，使電力設備由定期維護轉向狀態(tài)維護。
1 變壓器診斷新技術
1.1 糠醛和CO+CO2并用技術
變電所最重要的設備是變壓器。引起油浸變壓器老化的原因有熱老化、電氣老化和機械老化，線圈絕緣紙老化是影響變壓器壽命的主要原因。變壓器運行產生的熱量使絕緣紙的纖維分子分解，絕緣紙強度逐漸降低。當外部短路產生的機械力作用到線圈上時，絕緣紙破損，進而加速了絕緣紙老化，使絕緣耐壓能力降低。
絕緣紙的纖維分子分解，引起平均聚合度的降低。因平均聚合度與絕緣紙的張力強度的相關性強，因此，可以將平均聚合度作為變壓器老化指標。若變壓器采用紙絕緣，平均聚合度測試值與變壓器運行時間有密切關系，運行30年的變壓器平均聚合度是其初期值的30%－70%。當張力強度殘余率為60%時，與其相應的平均聚合度殘余率為40%~50%。將其置換成平均聚合度，通常絕緣紙的初期值為1000，現變化為400~500，450相當于中間值，當平均聚合度低于250時，變壓器處于危險水平。信息來源：aixiangbo.com
關于平均聚合度測量方法，雖然可以從變壓器內部取部分絕緣紙直接測量，但是作為診斷技術，為了能夠定期地對所有設備進行測量，還必須分析絕緣油中的分解生成物。因此，通常采用間接方法測量聚合度。
關于老化生成物，由于絕緣紙的老化、張力強度以及平均聚合度的降低，絕緣油中生成CO+CO2，H2等氣體，并生成糠醛、5甲基糠醛、丙酮等液態(tài)物質。其中與絕緣紙張力強度、平均聚合度有密切關系的老化生成物是CO+CO2、糠醛以及丙酮。
對于密封型變壓器，可以確立糠醛和CO+CO2并用診斷方法?？啡┦抢w維老化生成物之一，對絕緣油的溶解度很高，具有不易吸附到絕緣紙上的特點，可以配合油中溶解的CO+CO2氣體含量進行變壓器的老化診斷。密封型變壓器因絕緣油不與大氣接觸，可以使用上述方法。但是，開放型變壓器因絕緣油與大氣接觸，為防止油老化，通常在變壓器內部配置活性氧化鋁，以消除油中的水分。因活性氧化鋁吸收糠醛，因此，不宜使用上述方法進行老化診斷。經研究確認，丙酮含量與平均聚合度的相關性強，因此，可以根據丙酮含量進行開放型變壓器的老化診斷。
1.2 應用光元件進行老化診斷的新技術
日本學者對應用波長評價法(光診斷)進行變壓器壽命診斷的可行性進行了研究。這種方法應用了變壓器絕緣紙老化程度不同而吸收光譜產生差別的原理。當光通過絕緣油時，受到的衰減有波長依賴性，其衰減特性隨變壓器老化程度不同而變化，因此，可以根據這種變化情況進行診斷。絕緣油一旦在運行中油溫上升產生熱老化，將分解出有機酸和水分，由于時效老化，絕緣油的色相也從透明狀態(tài)變成黃色，將光吸收損失差作為監(jiān)測參數可以預測變壓器的老化程度。信息來源：aixiangbo.com
對于絕緣紙，將特定的兩波長之間反射吸光度差，通過共存加速老化試驗，繪制成3種絕緣紙的壽命診斷曲線。影響變壓器壽命的絕緣紙的平均聚合度達到200~300危險范圍時，相關系數在0.7以上，可以適用于老化診斷。在共存加速老化試驗中，絕緣紙受絕緣油的影響，在反射吸光度差達到極大值范圍時，由于絕緣紙的熱老化反應和與其相伴的分解反應引起聚合度降低，在極大值以下范圍，絕緣油主要引起絕緣紙的膨脹、潤濕和分解。反射吸光度差達到極大值范圍，可以推測平均聚合度已經降低到200~300水平，可用于診斷變壓器的老化程度。在評價油浸變壓器的剩余壽命時，以平均聚合度450作為壽命點，在特定壽命點后，通過使用共存老化主曲線，可以從絕緣紙的反射吸光度差預測變壓器的剩余壽命。
2 GIS與GCB診斷技術
氣體絕緣開關裝置(GIS)和氣體遮斷器(GCB)等氣體絕緣設備，因其帶電部分密封在容器內，運行可靠性高，維護省力，因此，被廣泛應用于變電所、輸變電線路等重要電力設備中；然而，這種設備一旦發(fā)生事故，維修難度較大。通過對GIS、GCB的故障分析，發(fā)現除了絕緣降低和通電異常外，開關的開閉性能及氣體密封異常占其全部異?，F象的70%－80%。因此，從設備可靠性出發(fā)，對開關的絕緣開閉性能和密封情況進行高精度的監(jiān)視和診斷非常重要。信息來源：aixiangbo.com
2.1 局部放電傳感器
作為GIS，GCB發(fā)生絕緣降低的征兆，多數情況下都伴有局部放電發(fā)生，因此，監(jiān)視局部放電是最直接的監(jiān)測方法。便攜式局部放電檢測裝置內部安裝有電氣式傳感器和機械式傳感器，利用該裝置在現場可以在線以最高10cm的精度，判斷發(fā)生放電的位置。傳感器安裝方式可以分為內部安裝型和外部安裝型。日本學者開發(fā)應用的內部安裝型傳感器具有可以檢測1pC以下微小放電的能力，外部安裝型傳感器具有可以檢測20 pC以下放電的能力。其中，外部安裝型傳感器可以在設備不停電的情況下安裝，對確認設備的絕緣性能很有效。
2.2 通電性能監(jiān)測用傳感器
開發(fā)SF6分解氣體傳感器作為檢測通電異常的方法。該傳感器應用固體電解質結晶，有選擇地檢測分解氣體中的氟素離子，靈敏度可達0.5MPa，而且該傳感器可以輸出電氣信號，使檢測實現了定量化和趨勢化管理。
2.3 GCB開閉特性監(jiān)測傳感器
在GCB控制回路中安裝鉗型CT，通過掌握電流波形和開關行程波形的變化，可以了解潤滑油老化、控制回路異常、機構異常等情況，可以早期發(fā)現設備異常。尤其是通過收集和分析趨勢數據，動態(tài)分析設備的運行狀態(tài)，可延長定期檢修間隔。
2.4 氣體壓力傳感器
通常，漏氣管理都是在額定氣體壓力下進行，氣體壓力下降0.05MPa，發(fā)出補充氣體指令，下降0.1MPa發(fā)出低壓報警，并閉鎖回路。氣體泄漏在初期階段漏氣量較小，用普通氣量表和氣體密封開關難以發(fā)現，對此，日本學者開發(fā)出專門作為氣體監(jiān)測用傳感器——氣體壓力傳感器。該傳感器分辨率達到了0.02，可靠率達0.2%/a，除了可以檢測泄漏氣體外，還具有氣體壓力監(jiān)視功能和替代氣體密度開關功能，并且具有事故時捕捉微小壓力變化的事故點標定功能。尤其在事故點標定方面，傳感器具有超高分辨率的優(yōu)越性，可以穩(wěn)定地檢測事故電流小、高壓等級GIS單相接地故障。
2.5 混合型傳感器
混合型傳感器是將氣體壓力傳感器和用于通電性能監(jiān)測的傳感器組裝在一個容器中，實現了一體化的混合傳感器。該傳感器除具有壓力傳感器具有的漏氣檢測功能外，還具有氣體密度監(jiān)測功能、事故點標定功能以及通電性能監(jiān)測傳感器的所有功能。通過將傳感器混合，可以減少一半傳感器安裝成本和安裝個數；萬一開關發(fā)生事故時，可以迅速地進行測量，分析事故部位。并且，混合型傳感器對提高信號傳感功能、提高可靠性、降低成本很有效。
3 變電設備在線診斷技術
隨著寬帶網和光纖電纜的迅速普及，在變電設備遠方監(jiān)測、診斷方面，構建可進行數據處理的高速傳輸系統(tǒng)將是必要的。目前，發(fā)達國家已經開始將IP技術納入變電設備的監(jiān)測、診斷技術中。從2001年開始，美國GE公司在變電所配置e－Box終端，通過因特網向用戶提供電壓、電流、變電所設備運行狀態(tài)、設備操作說明書和設備出廠試驗數據等服務。采用IP技術的監(jiān)測、診斷技術在變電所得到廣泛應用。應用IP技術的優(yōu)越性：
a.設備信息的共享。各方面技術人員都可以很容易地監(jiān)測現場設備的狀態(tài)，掌握設備的瞬時信息，方便各方面的技術合作。
b.事故反應的快速化。當設備發(fā)生異常時，可以通過電子郵件、PDA等方法進行快速處理。應用微機、PDA等，可以在短時問內進行事故分析。通過圖像信息直接掌握設備狀態(tài)，因此，可以實現事故反應的快速化。
c.連接性良好的開放系統(tǒng)?？梢杂霉镁W絡構建系統(tǒng)，不必敷設專用線路，形成連接性優(yōu)良的系統(tǒng)。
d.設備投資減少、維護費用降低。應用IP技術，通過網絡在線進行監(jiān)測、診斷，在最佳時間實施檢修，降低了設備維護費用；能夠監(jiān)視老化設備運行，直至使用壽命終止，從而減少設備投資。
4 結束語
電力設備的安全運行與社會生活息息相關，保證電力設備安全穩(wěn)定運行是電力公司的社會責任。為此，要充分認識診斷技術在電力設備維護管理方面的重要性，積極開發(fā)、引進具有高精度的診斷技術。診斷技術綜合應用計算機技術和光學技術，將成為電力設備診斷技術的發(fā)展方向。
信息來源：aixiangbo.com 信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司
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