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(shè)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(wǎng)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(shè)備，應(yīng)用高精度診斷技術(shù)作為主要技術(shù)支撐，使電力設(shè)備由定期維護轉(zhuǎn)向狀態(tài)維護。
1 變壓器診斷新技術(shù)
1.1 糠醛和CO+CO2并用技術(shù)
變電所最重要的設(shè)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(chǎn)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(chǎn)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(guān)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(guān)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(yīng)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(xiàn)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：www.ef2822.com
關(guān)于平均聚合度測量方法，雖然可以從變壓器內(nèi)部取部分絕緣紙直接測量，但是作為診斷技術(shù)，為了能夠定期地對所有設(shè)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(guān)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(zhì)。其中與絕緣紙張力強度、平均聚合度有密切關(guān)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(nèi)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(jīng)研究確認，丙酮含量與平均聚合度的相關(guān)性強，因此，可以根據(jù)丙酮含量進行開放型變壓器的老化診斷。
1.2 應(yīng)用光元件進行老化診斷的新技術(shù)
日本學(xué)者對應(yīng)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(yīng)用了變壓器絕緣紙老化程度不同而吸收光譜產(chǎn)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(jù)這種變化情況進行診斷。絕緣油一旦在運行中油溫上升產(chǎn)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(shù)可以預(yù)測變壓器的老化程度。信息來源：www.ef2822.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(guān)系數(shù)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(yīng)和與其相伴的分解反應(yīng)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(jīng)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(yù)測變壓器的剩余壽命。
2 GIS與GCB診斷技術(shù)
氣體絕緣開關(guān)裝置(GIS)和氣體遮斷器(GCB)等氣體絕緣設(shè)備，因其帶電部分密封在容器內(nèi)，運行可靠性高，維護省力，因此，被廣泛應(yīng)用于變電所、輸變電線路等重要電力設(shè)備中；然而，這種設(shè)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(xiàn)除了絕緣降低和通電異常外，開關(guān)的開閉性能及氣體密封異常占其全部異?，F(xiàn)象的70%－80%。因此，從設(shè)備可靠性出發(fā)，對開關(guān)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：www.ef2822.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(shù)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(nèi)部安裝有電氣式傳感器和機械式傳感器，利用該裝置在現(xiàn)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(nèi)部安裝型和外部安裝型。日本學(xué)者開發(fā)應(yīng)用的內(nèi)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(shè)備不停電的情況下安裝，對確認設(shè)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(yīng)用固體電解質(zhì)結(jié)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(xiàn)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(guān)行程波形的變化，可以了解潤滑油老化、控制回路異常、機構(gòu)異常等情況，可以早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。尤其是通過收集和分析趨勢數(shù)據(jù)，動態(tài)分析設(shè)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(guān)難以發(fā)現(xiàn)，對此，日本學(xué)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(guān)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(xiàn)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(shù)；萬一開關(guān)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(shè)備在線診斷技術(shù)
隨著寬帶網(wǎng)和光纖電纜的迅速普及，在變電設(shè)備遠方監(jiān)測、診斷方面，構(gòu)建可進行數(shù)據(jù)處理的高速傳輸系統(tǒng)將是必要的。目前，發(fā)達國家已經(jīng)開始將IP技術(shù)納入變電設(shè)備的監(jiān)測、診斷技術(shù)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(wǎng)向用戶提供電壓、電流、變電所設(shè)備運行狀態(tài)、設(shè)備操作說明書和設(shè)備出廠試驗數(shù)據(jù)等服務(wù)。采用IP技術(shù)的監(jiān)測、診斷技術(shù)在變電所得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用IP技術(shù)的優(yōu)越性：
a.設(shè)備信息的共享。各方面技術(shù)人員都可以很容易地監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)，掌握設(shè)備的瞬時信息，方便各方面的技術(shù)合作。
b.事故反應(yīng)的快速化。當設(shè)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(yīng)用微機、PDA等，可以在短時問內(nèi)進行事故分析。通過圖像信息直接掌握設(shè)備狀態(tài)，因此，可以實現(xiàn)事故反應(yīng)的快速化。
c.連接性良好的開放系統(tǒng)?？梢杂霉镁W(wǎng)絡(luò)構(gòu)建系統(tǒng)，不必敷設(shè)專用線路，形成連接性優(yōu)良的系統(tǒng)。
d.設(shè)備投資減少、維護費用降低。應(yīng)用IP技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)在線進行監(jiān)測、診斷，在最佳時間實施檢修，降低了設(shè)備維護費用；能夠監(jiān)視老化設(shè)備運行，直至使用壽命終止，從而減少設(shè)備投資。
4 結(jié)束語
電力設(shè)備的安全運行與社會生活息息相關(guān)，保證電力設(shè)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(shù)在電力設(shè)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(shù)。診斷技術(shù)綜合應(yīng)用計算機技術(shù)和光學(xué)技術(shù)，將成為電力設(shè)備診斷技術(shù)的發(fā)展方向。
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