淺談電氣設備的絕緣在線監測與狀態維修探究

hth下载地址 陳聰

摘要：在線監測是控製好電氣設備絕緣的重要方式，為(wei) 電力係統穩定奠定重要基礎。在線監測電氣設備時，要利用檢測技術促進電力係統運行效率提升，讓電氣設備在具體(ti) 工作過程中發揮更大作用。本次研究中主要分析了電氣設備絕緣在線監測係統原理和係統設計、實現方法，再研究電氣設備狀態維修技術。

   關(guan) 鍵詞：電氣設備；絕緣；在線監測；狀態維修

   在對電力係統的整體(ti) 性能情況進行評價(jia) 過程中，對電氣設備的絕緣性能評價(jia) 是十分重要的構成內(nei) 容。絕緣性情況會(hui) 對電氣設備運行情況產(chan) 生直接影響，如果電氣設備絕緣性比較弱，會(hui) 嚴(yan) 重威脅到相關(guan) 工作人員的生命安全。傳(chuan) 統定期停電監測雖然也是一種方式，但是此種安裝方式與(yu) 時代發展的新需求不相符合，也很難適應。此背景下產(chan) 生了電氣設備在線監測技術。這一技術讓傳(chuan) 統監測技術存在的缺陷被有效彌補，促進電氣設備維修效果提升，為(wei) 電力係統更加安全平穩的運行提供保障。

1電氣設備絕緣在線監測係統原理分析

1.1電氣設備絕緣情況

   電氣設備在長時間運行當中，絕緣會(hui) 出現明顯的物理變化、化學變化等，導致電氣、機械等相關(guan) 性能逐漸劣化，破壞絕緣情況。電氣設備的使用壽命很大程度上與(yu) 絕緣壽命密切相關(guan) 。破壞絕緣的原因比較多，如機械力、電、熱等，另外還有微生物、水分、氧化、射線等因素。這些因素大多數情況同時存在，彼此影響，讓絕緣被損壞的過程加速。

1.2電氣設備絕緣監測項目分析

1.2.1靜止類項目監測

   因為(wei) 電氣設備的種類很多，結構也存在很大差別，因此在線監測絕緣相關(guan) 項目也都不相同。結合傳(chuan) 感器與(yu) 設備等特點差異，研究常見的在線監測靜止類設備項目。

1.2.2動作設備項目監測

   需要在線監測的動作設備名稱和項目如表2所示。

   結合斷路器開斷次數、電流以及機械振動情況、輔助電路線圈電流等綜合數據信息開展判斷，對常規機械故障、壽命狀態等進行診斷。實時監測和診斷變電站當中所有的輔助電路、觸頭電壽命、機械故障等，給出更加明確的狀態信息。

1.2.3原理框架圖

   在線監測電氣設備絕緣情況的原理框架圖如圖1所示。

   由於(yu) 電氣設備不同，在線監測項目絕緣情況不同，需要采用差異化的傳(chuan) 感器，抽取被測量的信號，將其轉變成能夠檢測的信號，經過電纜送入到檢測裝置當中[3]。現代化的檢測裝置當中，大都采用微機係統、數字化測量技術完成處理，需要采用A/D轉換被測信號，經過數字波形式完成采集裝置。為(wei) 了讓係統抗幹擾性能持續提升，還要使用光電耦合器隔離輸入信號，甚至還需要使用光纖傳(chuan) 輸技術。

2電氣設備絕緣在線監測係統設計與(yu) 實現

2.1電氣設備絕緣在線監測係統設計

2.1.1設計溫升在線監測電路

   本次構建的溫升在線監測電路，配備了3麵櫃子，在每個(ge) 櫃子當中設計的結構是含三響環氧套筒，設計的監測路數分別是10和9路，對每相母線相互連接位置的溫升進行監測，實際溫度為(wei) 1路監測櫃體(ti) 內(nei) 溫度。結合開關(guan) 櫃所設置的配置，讓測溫路數增加，便於(yu) 不同客戶需求有效滿足。在已經采集的溫度，采用測溫分機使用紅外通訊方式，把數據傳(chuan) 遞到接受分機端中，通過RS485通信，將數據傳(chuan) 遞到主控電腦上。這就不需要監測人員實際到現場，隻需要采用主控電腦就能監測整個(ge) 環網櫃係統溫升情況，更加及時發現可能會(hui) 存在的問題，預判事故，促進供電可靠性提升。圖2為(wei) 溫升在線監測電路設計圖。

2.1.2設計數據采集單元電路

   在線監測係統當中，絕緣監測對於(yu) 實時性的要求很高。因此在本次研究當中針對監測係統的實時性高、采集路數多等特點，設計相應的數據采集單元。此單元設計的采樣路是16路，單路信號采樣頻率設置為(wei) 200KHz，數據采集時所有線路同時工作。設計采樣的芯片為(wei) DSP+CPLD+FIF0等。DSP芯片選擇的是TI公司的TMS320F2812，此芯片的數字處理能力十分強大，事件管理能力也明顯更強，主頻能夠達到150MHz，被廣泛應用在電子技術、儀(yi) 器儀(yi) 表、智能化儀(yi) 表等領域。選擇的CPLD芯片包含的GLB有32個(ge) ，I/O有64個(ge) ，ORP有4個(ge) ，GRP有1個(ge) 。輸入線有4個(ge) 時鍾型和8個(ge) 直通型。選擇的模擬多路開關(guan) 為(wei) 美國AD公司生產(chan) 的高精度模擬轉換開關(guan) ，使用的模擬多路複合器為(wei) 8選1，開關(guan) 切換時間隻有10ns，采用AD976A型AD芯片，此芯片轉換器為(wei) 16位，功耗低、高速且為(wei) 單電源供電，轉換速度能達到200kPs，使用的FIFO芯片有Cypress公司生產(chan) ，容量設置為(wei) 4k×9。圖3為(wei) 數據采集單元框架圖。

2.1.3設計信號采樣調理電路

   測量泄漏電流的係統硬件設計過程中，選擇ETCR5100係列電流傳(chuan) 感器，這是專(zhuan) 門用來對泄漏電流情況進行測量的傳(chuan) 感器，分辨率能夠達到1uA，可以達到1%，能夠比較好的滿足測量泄漏電流的需求。因為(wei) 在泄漏電流測量時，電流一般隻有幾十微安，數值偏低；傳(chuan) 感器的輸出電壓信號也很低。這就需要在電路設計過程中對信號進行2級放大，把信號放到與(yu) AD采樣相適合的範圍當中，采用低通濾波器濾波，將信號送入到AD當中。其他的電流信號、母線電壓等這些調理電路的相關(guan) 原理與(yu) 這一原理接近。DSP信號是直接送入，需要考慮AD輸入範圍，在電路調理過程中，將偏置電壓加入其中，避免由於(yu) 超出電壓信號範圍，把AD燒壞。

2.2電氣設備絕緣在線監測係統實現

2.2.1硬件設計幹擾措施分析

   第一，屏蔽傳(chuan) 感器。嚴(yan) 格測試與(yu) 篩選在線監測係統傳(chuan) 感器，分析其熱穩定性和傳(chuan) 輸比特性，針對傳(chuan) 感器自身製定專(zhuan) 門的評比措施。在雙層屏蔽金屬盒當中放置好傳(chuan) 感器。第二，屏蔽信號線。盡量縮短信號傳(chuan) 輸線，這是因為(wei) 信號傳(chuan) 輸線更長的話，更容易被電磁環境幹擾。選擇質量更優(you) 的屏蔽線，選擇雙層屏蔽方式，降低地線回路環境幹擾。第三，電子電路抗幹擾分析。擺放好電子元器件，分開放置高速電路和低速電路，讓其遠離噪聲比較大的元器件。不能讓不同電源平麵實現重疊。

2.2.2絕緣特征量監測結果

   為(wei) 了驗證此次研究中設計的電氣設備絕緣狀態在線監測係統的實際成效，基於(yu) 現有實驗條件構建起相應的綜合實驗平台。固體(ti) 環網櫃是此次監測中的重要對象，監測係統當中包含采集電流、電壓電路，信號調理電路、溫升監測電路以及放電次數監測電路。在線監測局部放電次數，使用的在線檢測儀(yi) 器為(wei) 北京雙傑公司生產(chan) 。研究中采用溫度校驗模擬方式開展，在恒溫箱當中模擬溫度試驗。研究結果發現在測量範圍當中，係統測量誤差低於(yu) 1℃，溫度校準曲線與(yu) 數字溫度傳(chuan) 感器所測量得出的曲線有比較好的吻合度，能讓測量精度需求得到有效滿足。

3電氣設備狀態維修方法分析

3.1轉變傳(chuan) 統檢修模式

   狀態檢修本就是從(cong) 較深層次變革傳(chuan) 統的定期檢修管理體(ti) 製，想要更好地開展狀態檢修工作，需要對傳(chuan) 統檢修管理模式進行改革。構建起更加獨立的負責狀態檢修組織，明確組織職責，提高運轉效率。利用更加網絡化和開放化的變電運行與(yu) 檢修信息集成診斷係統，監測設備參數與(yu) 發展趨勢工作，定期分析狀態報告。為(wei) 製定更準確的檢修決(jue) 策，提供重要參考。

3.2引入可行狀態監測診斷係統

   促進狀態檢修成效的關(guan) 鍵條件是選擇更加可靠和適用的狀態監測方式，結合監測設備損壞模式、特點以及重要程度，對比綜合技術經濟性，選擇更有效的監測方法。針對正在管理與(yu) 電氣設備轉型的變電站，狀態檢修工作開展時，可以先針對設備開展點檢修訂製，使用自動化程度較低、一般的設備狀態檢測和分析方式，通過持續完善與(yu) 形成機製的方式，再引入更的自動化儀(yi) 器檢測設備，最終引入高度計算機化設備狀態檢修機製。在選擇相關(guan) 分析診斷軟件係統過程中，應當著重考慮其兼容性、開放性以及集成性特點，以更加直觀的方式向決(jue) 策者提供信息，便於(yu) 做出更加準確的判斷。

3.3引入性更高計算機檢修係統

   狀態檢修當中使用更加的計算機檢修係統，能夠讓檢修管理水平得到提升。所謂的檢修係統本質上屬於(yu) 應用管理軟件，在引入之後要開展客戶化處理，完成更多更加細致的基礎性工作。比如，檢修標準文件包、設備編碼、收集和整理相關(guan) 曆史數據等。由於(yu) 該係統所具有的性特點，在實際應用當中可能和傳(chuan) 統管理模式有很多不適應地方，要做好相關(guan) 的適應工作。

4絕緣監測及絕緣故障定位產(chan) 品

4.1絕緣監測及絕緣故障定位產(chan) 品

        AIM-T係列工業(ye) 用絕緣監測儀(yi)

          AIM-T係列絕緣監測儀(yi) 主要應用在工業(ye) 場所IT配電係統中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產(chan) 品，均適用於(yu) 純交流、純直流以及交直流混合的係統。

   其中AIM-T300適用於(yu) 450V以下的交流、直流以及交直流混合係統，AIM-T500適用於(yu) 800V以下的交流、直流以及交直流混合係。AIM-T500L相比AIM-T500增加了絕緣故障定位功能。

4.2絕緣故障定位產(chan) 品

   工業(ye) 用絕緣故障定位產(chan) 品配合AIM-T500L絕緣監測儀(yi) 使用，主要包括ASG200測試信號發生器，AIL200-12絕緣故障定位儀(yi) ，AKH-0.66L係列電流互感器，適用於(yu) 出線回路較多的IT配電係統。

4.3絕緣監測耦合儀(yi)

   絕緣監測耦合儀(yi) 配合AIM-T500絕緣監測儀(yi) 使用，主要包括ACPD100，ACPD200，適用於(yu) 交流電壓高於(yu) 690V，直流電壓高於(yu) 800V的IT配電係統。

5技術參數

5.1絕緣監測儀(yi) 技術參數

5.2測試信號發生器技術參數

5.3絕緣故障定位儀(yi) 技術參數

5.4 AKH-0.66L係列電流互感器技術參數

5.5絕緣監測耦合儀(yi) 技術參數

6結語

   電氣設備絕緣監測效果直接影響其使用效率和安全性，如果絕緣設備監測不到位，很有可能會(hui) 對工作人員人身安全產(chan) 生威脅。隨著在線監測係統的構建，應彌補傳(chuan) 統絕緣設備監測技術的弊端，提高電氣設備安全性。此次研究中設計在線監測係統並分析其實現效果，同時研究電氣設備狀態維修措施，促進電氣設備使用安全性提升。

參考文獻：

[1]王林.電氣設備在線監測與(yu) 狀態檢修技術[J].工程技術:全文版,2020.

[2]劉霞.電氣設備在線監測與(yu) 狀態檢修技術[J].寫(xie) 真地理,2020.

[3]王嵐.基於(yu) 無線網絡的電氣設備狀態遠程監測係統[J].現代電子術,2021,44(18):22-26.

[4]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版

[5]hth下载地址 IT 係統絕緣監測故障定位裝置及監控係統（中英文）2020.01版