收稿日期:2001-04-16个旧供电局云龙变电站绝缘在线监测系统简介王景林1 郑易谷1 陈宇民1 顾孟君2 刘正雷2(1 云南电力试验研究所,云南 昆明 650051;2 个旧供电局,云南 个旧 661000)摘要:个旧供电局云龙变电站绝缘在线监测系统是云南电力集团有限公司首次试点推广的绝缘在线监测系统,采用集中式微机对站内容性设备、激磁设备、氧化锌避雷器共104个监测点进行在线监测;通过三年多时间的反复调查、检查和试运行,逐步完善了该装置,基本满足了对设备的绝缘状况在线监测的要求。

关键词:在线监测;状态检查;绝缘状况;电气设备中图分类号:TM85 文献标识码:A 文章编号:1006-7345(2001)02-0013-041 前言目前在电力系统广泛采用的定期停电进行预防性试验的方法,对防止电气设备绝缘事故起到一定的作用,但从大量绝缘事故的统计分析看出,这种传统的预防性试验方法因试验周期长、施加电压低,试验条件与运行状态不一致等原因,难以真实反映出被测设备在运行条件下的绝缘状况;停电进行预防性试验不但会使电力系统的正常运行受到影响,而且还会造成很大的经济损失及人力、物力上的浪费。

利用运行电压来对高压设备绝缘状况进行测试则可大大提高试验的真实性与灵敏度,这是在线监测的主要着眼点,是对传统预防性试验的补充和完善。

绝缘在线监测技术作为近年来发展起来的新科技,它能够在不影响设备正常运行的情况下,对其绝缘状况进行经常性的带电测试,迅速准确地监测电气设备的绝缘状况,捕捉早期缺陷,判断其发展趋势并结合过去(包括停电及带电监测)的数据及经验进行全面的综合分析判断,及早采取措施避免绝缘事故的发生。

采用这一新技术不仅能够及时地发现电气设备的早期绝缘缺陷,防止突发事故发生,同时还可以减少不必要的停电检修,使设备检修实现状态检修,有效地延长设备的使用寿命。

2 绝缘在线监测装置介绍电气设备绝缘在线监测技术在我国的发展已有近20年的历史,当时提出的一些带电测试的方法,由于种种原因,行之有效的不多,因此也就缺乏推广的价值,近年来随着传感器、计算机、光纤等的发展与应用,使得开发出真正实用的绝缘在线监测系统成为可能,目前国内已有多个厂家的绝缘在线监测装置问世,技术上日臻完善,各网省局也积极开展了这些绝缘在线监测装置的挂网运行工作,积累在线检测电气设备绝缘状况的经验,以向设备状态检修迈进。

云南电力集团公司1997年批准了个旧供电局和云南省电力试验研究所立项开展绝缘在线监测系统的挂网试点工作,并选择云龙变电站作为试点对象。

经过调研收资,对国内技术较先进的武汉高压试验研究所、武汉市高德有限电气公司、广州科立公司生产的在线监测装置的功能和各项技术的先进性以及应用情况进行认真的综合分析对比,并对这三个厂家实际挂网运行的装置进行了实地考察,最后选定了武汉市高德电气公司生产的HS-3型集中式绝缘在线监测系统。

该装置采用集中式总线控制方式,整个系统包括两大部分:前端信号箱和中央控制台。

前端信号箱包括传感器、放大器和总线控制板,传感器和总线控制箱装设于户外,一块总线控制板可以控制多路传感器,总线控制板之间用控制电缆并接;中央控制台包括打印机、调制解调器、高压保护、信号调理、数据采集、计算机、控制系统、电源系统等;前端设备与中央控制台只用一根双层屏蔽电缆联接,被测信号通过电缆引入设在中央控制室的微机在线监测屏进行集中监测,并进行信号处理,主机采用台湾研华高速工控机,能迅速完成被监测数13据的处理与分析。

该装置能对大、中型变电站的变压器电容套管、耦合电容器、电流互感器、电压互感器、主变铁芯、避雷器等高压设备绝缘状况进行在线监测。

当需要测量某一设备时,控制系统发出 ON 命令,总线控制板收到 ON 命令,将被测信号切换到相应的测试总线上,当测试完毕后,控制系统发出 OFF 命令,将被测信号与测试总线隔离。

各种操作动作都由中心控制柜中的计算机系统控制,为提供更多的灵活性,特设计了自控和和手控两种监测方式。

在自控方式下无需人工干预,监测系统定时启动自动检测程序完成数据采集、传输、计算分析等处理工作,用户可在计算机屏幕上直接观察到测试过程的不同阶段和测试结果,进入手控监测,用户可灵活地选择监测对象,对感兴趣的设备随时进行测试,两种方式下的结果数据和超标信息都自动记录在监测系统相应的数据库中。

HS-3型绝缘在线监测系统框图该装置具有以下突出优点:1)信号电缆只有一根。

用一根电缆将主机和所有被测设备的传感器串接起来,提高了设备的抗干扰的能力和设备的可靠性,使施工和维护大为简化,且便于扩展容量;2)可以对所有被测设备实施定时或巡回自动监测,运行方式灵活,易于扩展监测容量和便于建立专家诊断系统;3)传感器实现穿心取样。

该系统的取样传感器不直接接入一次设备的接地回路中,而是套装在接地回路上采用穿心取样方式。

传感器采用有源零磁通传感技术,除了选用起始导磁率较高、损耗较小的玻膜合金作铁芯外,还采用了独特的负反馈补偿技术保持铁芯工作在接近理想的零磁通状态,具有较强的温度特性和抗干扰能力;传感器外壳由精选铁磁材料制成,对强电场尤其是强磁场具有很好的屏蔽效果;4)HS-3型检测装置软件运行WINDOWS 平台,人机界面友好,操作简便、运行稳定、测量数据便于分析,且易于长期保存;5)对所有输入线路均采取了隔离和限压保护措施,保证了系统的安全性。

6)远传功能借助于通讯线路可使个旧局或生产厂家直接调取所需要的任何数据,可供有关技术人员分析和判断,发现问题及早采取措施,避免绝缘事故发生。

3 绝缘在线监测装置运行情况1997年,个旧供电局云龙变电站绝缘在线监测系统经过7、8、9三个月的安装调试,10月份通过初步验收并投入试运行。

该系统主要对云龙变电站220kV 和110kV 电压互感器、电流互感器、耦合电容、氧化锌避雷器及主变压器共104个点作为线监测的对象。

其中容性设备(电流互感器、电容式电压互感器、变压器套管和耦合电容器)共58个点,氧化锌避雷器30个点,激磁设备(变太器铁芯、变压器中性点、电磁式电压互感器)16个点。

对容性设备主要监测频率、电压、电流、介质损耗tg (%)、设备电容量(C x )、温度、湿度;对激磁设备主要监测激磁电流值;对氧化锌避雷器主要监测全电流和阻性电流。

系统投入试运行至今,以激磁设备、氧化性避雷器的监测数据较为稳定,且氧化锌避雷器的在线监测得到的数据(全电流与阻性电流)与停电时预防性试验测得的数据较为接近。

在试运行期间,对电容性设备的监测数据较不稳定,某些设备介损、电容值的测量数值波动较大。

试运行以来曾发现了以下一些问题:1)信号采集部分发生故障的机率较大,控制器内部稳压器件容易损坏;2)电缆户外头和电缆中间接头密封不严导致湿气进入,尤其是更换电缆后分线盒未作防潮处理,引起分支处分支电缆受潮,造成测试数据极不稳定,甚至损坏硬件部件致使系统不能正常工作;3)远传数据功能不正常,经常无故中断;信号采集部份和控制板易发生故障,究其原因,是由于早期的传感器为了追求对小信号的灵敏度采用软磁铁芯,其导磁性易受外界条件(如温度、压力、冲击)的影响,甚至被测信号的大小不同也会影响传感器的自身的角差(调试中就发现37只传感器的信号幅值异常,具有明显的缺陷而14不能使用),并且传感器采用腊密封容易受潮。

此外,传感器和控制器件均运行于户外,环境条件对其电子元器件侵蚀、影响也会缩短其使用寿命。

对于电缆户外头及中间接头受潮,主要原因是由于安装工艺不当所致。

数据远传功能不正常,主要是由采用载波通讯方式引起,载波通讯质量本来就不很理想。

试运行期间,发现上述问题并查明原因后,就着手进行了处理,现已将全部传感器更换为新型铁芯结构的环氧树脂密封传感器,更换了控制板上故障的元件,并对控制板进行了一些密封处理,基本解决了因为密封不良受潮引起元件损坏或不能工作的问题,并因改善了传感器铁芯材质而使数据稳定性有了较大提高。

对电缆户外头及电缆中间接头严格按工艺重新进行密封处理并更换了全部受潮电缆,解决了电缆受潮问题。

现已将载波通讯更换为光纤通信,彻底解决了数据远程通讯问题。

在个旧供电局高压班或局里的任何部门都能通过远传,随时监测到云龙变电站104个点的绝缘状况。

处理上述问题后,整个系统基本能正常运行,但高德公司早期的产品仍存在不少先天缺陷。

为了彻底解决这些存在的缺陷,经与高德电气有限公司协商,最后由该公司将云龙变电站运行的HS-3型绝缘在线监控系统无偿升级更换为HS-6型绝缘在线监测系统。

从装置升级为HS-6型后半年多运行情况来看,整个系统(包括对容性设备的测试)已经正常运行。

装置升级以后虽也发现有部分设备测试数据不正常现象,但根据以往经验已能较快找出问题所在,并能很快地进行处理。

且损坏的元件大多数为未更换过的早期元件。

现将1999年10月以后整个装置运行正常以来部分设备的检测数据情况抄录如下:表1 激磁设备检测数据(单位:mA)运行编号相别实测电流HS-6监测值2000 11 152000 12 102001 01 062001 01 15200kV #2901PT ABC22 3015 8028 2020 83914 93026 51420 96314 91026 86322 76915 98928 18321 0814 94326 379表2 氧化锌避雷器检测数据(单位:mA)运行编号相别RCD-4测量值I x I RPHS-6监测值2000 11 152000 12 102001 01 062001 01 15 I x I R P I x I RP I x I RP I x I RP220kV #201 ABC0 6640 6330 6610 0870 0610 0880 06610 6050 6140 0830 0530 0780 6610 06060 6140 0830 0531 0760 6540 6250 6220 0810 0560 0810 6440 6010 6000 0760 0510 075表3 容性设备检测数据(电容C单位是pF)运行编号相别预试值tg %CHS-6监测值2000 11 162000 12 102001 01 062001 01 15 tg %C tg %C tg %C tg %C220kV #201CT220kV #281CVT ABCABC0 180 200 180 050 050 05680 3739 4667 15000 03274 83294 60 19170 22550 28020 1430 0770 132681 1735 0666 64971 73239 93272 60 18810 30130 12250 1000 1270 090676 3739 3667 14999 23260 83286 00 22830 33080 27470 0730 0880 096678 8734 0666 65001 03266 53288 60 17910 16700 36250 0830 0390 068680 8739 95003 8666 33260 33291 4注:上述预度值,试验时天气晴,温度28度。