论电气设备在线监测技术研究

马超

摘要：本文通过对变压器、电容型设备、避雷器、高压断路器等设备的结构、原理和在线监测原理、方法的研究，并结合相关产品的运用的情况，提出了在线监测工作的开展思路。

关键词：电力变压器；避雷器；高压断路器

1、变压器在线监测技术

电力变压器是变电站主要的电气设备，通常采用矿物油（变压器油）作为绝缘和散热的介质，采用纸板来绝缘。变压器油为径类化合物的混合物，绝缘纸板为植物纤维构成。在长时间运行中，这些化合物受到电场、水分、温度、机械力等作用，会逐渐劣化，引起故障。

在绝缘局部场强集中的部位，当出现局部缺陷时，例如产生气泡时，就会导致局部放电。例如，在导线和垫块缝隙中或导线和撑条的绝缘中靠近导线的表面上容易产生局部放电。局部放电会逐渐侵蚀和损伤绝缘。

在局部放电和过热的作用下，油纸绝缘材料会发生分解，产生CO、CO2、及各种径类气体。因此油中溶解气体分析是变压器故障诊断中比较成熟和有效的检测手段。

局部放电还可通过检测伴生的高频或特高频电流脉冲或超声脉冲来诊断，检测超声信号还可对放电部位进行定位。由于电信号非常微弱，而在运行中又存在着强烈的电磁干扰，因此电磁干扰抑制是局部放电检测中研究重要方面。

变压器进水受潮后，油及纸绝缘的介电强度将剧烈降低，故监测油中微水含量也是故障诊断的重要手段。变压器绝缘是复合绝缘，故可通过分析其电流吸收现象而判断其状态。变压器发生短路时，绕组会因巨大的电动力而变形，最终导致故障，故变压器绕组变形的检测也是变压器故障诊断的重要手段。

2电容型设备的在线监测技术

2.1电容型设备特点

电容型绝缘结构的电气设备再电力系统中占有很大比例，这类设备主要有电容器、电容式高压套管、电容式绝缘电流互感器、耦合电容器等。

这类设备的主要特点是高压端对地有较大的等值电容。对于电容型电气设备，通过对其介电特性的监测，可以发现早期发展阶段的缺陷。反映介电特性的主要参数有介质损耗角正切电容值C和电流值I。对反应绝缘的整体（包括大部分体积）劣化较为灵敏，而对局部缺陷（即体积只占介质中较小部分的缺陷和集中缺陷）则不易发现。电容值C或流过绝缘的电流I，除能反映极化过程改变的介质结构变化的信息如均匀受潮或严重缺油）外，还能发现严重的局部缺陷（绝缘部分击穿）。

2.2电容型设备的常见故障

1.制造或大修时密封不良引起受潮，如因顶部将军帽处的结构缺陷所引起。2.电容芯子的卷制不良或真空浸油处理不完善时，很容易发生局部放电。例如有些已击穿的套管，在解剖中发现极板位置有错位或内、外层脱落等。3.悬浮放电，如穿过导电杆的电缆线芯与导电杆间的点位不等而引起。4.均压球附近放电，有的是设计不周全，有的是因变形或损伤后引起。5.因过电压过高、外绝缘爬距偏小或表面脏污等原因引起的外绝缘放电。

3金属氧化物避雷器在线监测技术

自1967年氧化锌避雷器并在电力系统中应用以来，它就以优良的性能得到迅速发展。氧化锌避雷器有如下几个有点：1.残压低，保护特性好。金属氧化物避雷器的伏安特性具有良好的非线性特点，在正常运行电压下呈现出很高的电阻值，使通过它的泄露电流仅为微安级。在动作电压之上和电流很大的变化范围内，伏安特性曲线很平坦，残压低，能够有效地抑制过电伍水平，保护电气设备，而且易于实现合理的绝缘配合，增强安全裕度。2.通流能力大。金属氧化物阀片密度高，比热容大，通流能力是碳化硅的4倍。3.动作延时小，陡波响应特性好。4.结构简单，可靠性高。

金属氧化物避雷器在运行过程中会逐渐产生老化和受潮，在各种环境下运行也会出现一些故障，有时预防性试验足难以及时发现的。对金属氧化物避雷器开展在线监测故障，对于及时掌握避雷器的运行状况是有帮助的。

4高压断路器在线监测技术

4.1高压断路器在线监测的目的

高压断路器是电力系统中重要的控制和保护设备，它的作用是根据电网运行的需要把电力设备或线路投入或退出运行，或者将发生故障的电力设备或线路从电网中快速切除，以保证电网的常运行。如果高压断路器本身存在故障，就可能对电力系统造成严重影响。因此，对重要的高伍断路器开展在线监测和故障诊断非常必要。

一台高断路器是需要进行在线监测足根掘多年来运行故障统计得出的故障的发频度、可能造成的损失、所采用技术的有效性以及监测诊断所需费综合确定的。因此，对监测装置的一个非常重要的要求是应具有良好的技术经济指标。

根据技术经济指标以及社会影响性确定应当进行在线监测的高压断路器主要是如下5种类型：1、具有重大政治、社会影响的高断路器。2、220KV以上的超高断路器。3、位于重要生产企业或单位供电线路中的高断路器。4、频繁操作的重要设备的高压断路器，如大型水电厂的调峰开关等。5、预期寿命将到的要高压断路器。

4.2高压断路器的监测内容

高断路器在线监测的内容很多，目前高断路器的在线监测±要有断路器和操动机构机械特性监测、断路器行程监测、合分闸线圈问路通路监测、操动机构的储压系统监测、灭弧室和灭弧触头电磨损监测、绝缘监测、断路器主触头及导电部分监测等。完全实现这些项十分昂贵，合理的方法应是根据断路器的故障率、每次故障的直接或间接损失以及社会影响等做综合分析，选择恰当的监测项目和监测装置。

根据国内外多项统计数据分析，对于高压断路器，机械故障（包括草动机构和控制回路故障）占全部故障的70-80%，灭弧、绝缘故障占有比例小，发热故障比例更低，因此通常把机构故障包括操动机构控制回路故障放在监测高压断路器最重要的地位。

参考文献

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