電容性設(shè)備在線監(jiān)測探析

1、電容性設(shè)備在線監(jiān)測探析【摘 要】電容性設(shè)備占電站設(shè)備臺數(shù)的4050%. 它們在變電站中具有極其重要的地位，在電力系統(tǒng)中容性設(shè) 備絕緣狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到整個變電站能否安全運行。本 文提出了在線監(jiān)測的2種測量方式：(1)絕對測量法，(2) 比較法測量。并探討了電容性設(shè)備在線監(jiān)測的實現(xiàn)方式。最 后進行了總結(jié)展望。【關(guān)鍵詞】電容性設(shè)備；在線監(jiān)測；介質(zhì)損耗；比較法測量1. 電容性設(shè)備在線檢測意義在變電站中，高壓電容型電氣設(shè)備是指其絕緣結(jié)構(gòu)可看 成一組申電容的設(shè)備包括高壓電容式套管、電容式電流互 感器(ct)、電容式電壓互感器(cvt)及耦臺電容器等，其 數(shù)量約占電站設(shè)備臺數(shù)的4050%.它們在變電站中

2、具有極 其重要的地位，在電力系統(tǒng)中容性設(shè)備絕緣狀態(tài)的好壞直接 關(guān)系到整個變電站能否安全運行。因此，對其狀態(tài)的監(jiān)測就 具有極大的意義。與常規(guī)的絕緣預(yù)防性試驗相比，在運行條件下設(shè)備本身 絕緣特性和“冷態(tài)”有一定的差別。所以，帶電測試更能反 映設(shè)備絕緣的真實狀況。此外，高壓電氣設(shè)備絕緣帶電試驗 與常規(guī)停電試驗相比也具有較大的優(yōu)越性：無需停電，測試 靈活、方便；基于設(shè)備的運行狀態(tài)，診斷絕緣缺陷的靈敏度 高；試驗周期可以依據(jù)設(shè)備絕緣狀況靈活安排，便于及時發(fā) 現(xiàn)設(shè)備的絕緣隱患，了解絕緣缺陷的變化趨勢等；并且常規(guī) 停電預(yù)試會使電力部門的正常運轉(zhuǎn)受到影響，造成很大的經(jīng) 濟損失及人力、物力上不必要的浪費。因此，

3、電力設(shè)備絕緣 帶電試驗技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，近年來逐漸得到重視。而隨著 絕緣帶電測試技術(shù)的逐步發(fā)展和完善，部分設(shè)備已經(jīng)具備以 帶電測試取代傳統(tǒng)停電預(yù)防性試驗的可能性，在新近出版的 中國南方電網(wǎng)有限責任公司企業(yè)標準電力設(shè)備預(yù)防性試驗 規(guī)程中，也特別強調(diào)了帶電測試的重要性，并就帶電測試 代替停電預(yù)防性試驗作出了具體規(guī)定。電容型設(shè)備絕緣帶電 （在線）檢測技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，對提高電力設(shè)備的運行維 護水平，及時發(fā)現(xiàn)隱患，減少設(shè)備事故起了積極的作用。2. 電容性設(shè)備在線檢測方法由于電容型設(shè)備是通過電容分布強制均壓的，其絕緣利 用系數(shù)較高，一旦絕緣受潮往往會引起絕緣介質(zhì)損耗增加， 導致?lián)舸Ｒ虼?，對電容型設(shè)備進

4、行帶電測試，對提高設(shè)備 的運行維護水平、及時發(fā)現(xiàn)事故隱患、減少停電次數(shù)都能起 到積極的作用。電容型設(shè)備介質(zhì)損耗和電容量的變化對反映 設(shè)備整體受潮、絕緣劣化等缺陷比較靈敏，絕緣受潮缺陷占 電容型設(shè)備缺陷的85.4%,介質(zhì)損耗和電容量測量一直是預(yù) 防性試驗的主要項目，也是帶電（在線）檢測技術(shù)開展最早的項目。為了獲得穩(wěn)定的測量結(jié)果，對被試設(shè)備可有2種測量方式:（1）絕對測量法。取母線pt二次電壓為參考電壓，用ct取試品電流信號，對采樣電壓、電流進行運算得到試品的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)。（2）比較法測量。即選擇同一電壓等級中電容量比較 大的設(shè)備，如oy、cvt等（最好是新設(shè)備）作為基準，所有 其它被測設(shè)

5、備的電流相位與基準設(shè)備的電流相位相比較，獲 取相對的介質(zhì)損耗差值、電容量比值?；鶞试O(shè)備選用電容量 較大的設(shè)備原因在于這種設(shè)備的電流相位相對比較穩(wěn)定，除 受電壓相位變化的影響以外，受其它因素如阻性電流的變化 等因素影響比較小。這樣，由于外部環(huán)境（如溫度等）、運 行情況（如負載容量等）變化而導致的測量結(jié)果波動會同時 作用在標準設(shè)備和被試設(shè)備上，它們之問的相對測量值保持 穩(wěn)定，更容易反映設(shè)備絕緣的真實狀況；同時，由于不需要 采用二次側(cè)電壓作為參考信號，也不會由于pt角差的變化 而對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。3. 電容性設(shè)備在線監(jiān)測關(guān)鍵點電容性設(shè)備在線監(jiān)測的關(guān)鍵為電壓、電流的采集及數(shù)字信號處理。其系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)

6、圖如圖1。3. 1電壓采集3.2電流采集采用鉗形電流表方式取樣，為了在電力系統(tǒng)強噪聲干擾 環(huán)境下準確獲取被測信號，用于tan 6等絕緣參數(shù)在線檢測 的電流傳感器應(yīng)：(1) 滿足弱電流信號(ma級或幾百na級)的要求， 靈敏度高，使輸出量能夠靈敏地反映輸入量的微小變化，同 時二次輸出信號應(yīng)盡可能高；(2) 在測量范圍內(nèi)線性度好，輸出波形不畸變，被測 信號與輸出信號之間的角差變化小；(3) 工作穩(wěn)定性好。當外界條件變化時，輸出量應(yīng)保 持不變或在允許范圍內(nèi)變化；(4) 抗干擾能力強，電磁兼容性能好。3. 3數(shù)字信號處理對數(shù)字信號的處理，采用如下圖的原理。采用快速fourier(fft)算法對數(shù)字信號

7、進行分析處理, 以濾除被測信號中的諧波分量從而計算出基波分量的幅值 和相角差。根據(jù)數(shù)字信號處理理論，當窗長即采樣周期等于 信號周期或其整數(shù)倍時，經(jīng)過fft頻譜分析得到的結(jié)果和信 號的實際頻譜相同、不產(chǎn)生畸變；當窗長不滿足整周期截斷 條件時，在進行fft諧波分析時將出現(xiàn)“頻譜泄漏”現(xiàn)象。 頻譜泄漏對頻域函數(shù)的實部與虛部的影響程度相同，既影響 幅值也影響相位。當電網(wǎng)頻率在4951hz變化時，泄漏誤 差對在線絕緣監(jiān)測tan 5結(jié)果的影響可略。另一方面，為了 得到更高的精度，我們也可以采取頻率補償?shù)拇胧?，即對?號fft之前，先測得電網(wǎng)實際運行頻率，然后根據(jù)實際頻率 設(shè)定采樣周期，使之滿足整周期截斷條件，得到不畸變基波 信號。4前景展望(1) 電容性設(shè)備在線監(jiān)測能對高壓電容式套管、電容 式電流互感器(ct)、電容式電壓互感器(cvt)及耦臺電容 器及避雷器等超過電站設(shè)備總臺數(shù)50%的設(shè)備進行帶電測 量，應(yīng)用前景極其廣闊。(2) 使用相對測試模式，能夠測量同相電容型設(shè)備之 間的tand差值和電容量比值，并根據(jù)其tand差值和電容量 比值的變化量判斷設(shè)備的絕緣狀態(tài)。如果能夠測量變電站任 意同相電容型設(shè)備的tand、電容量相對值，那么就能實現(xiàn)任 意設(shè)備的相對比較，獲得每一設(shè)備絕緣的足夠信息，便于做 出正確的診斷。電容性設(shè)備的比較法測量已在南方電網(wǎng)公