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淺談電氣設備的絕緣在線監測與狀態維修探究
發布時間(jian)：2023-06-26 11:14 作(zuo)者：admin 次數：次
 摘要(yao)：在(zai)線(xian)監(jian)(jian)測(ce)是控制好電(dian)(dian)(dian)氣(qi)設備絕(jue)緣(yuan)的重要方(fang)式，為電(dian)(dian)(dian)力系統穩定(ding)奠定(ding)重要基礎。在(zai)線(xian)監(jian)(jian)測(ce)電(dian)(dian)(dian)氣(qi)設備時(shi)，要利(li)用(yong)檢測(ce)技術促進電(dian)(dian)(dian)力系統運行效率提升，讓電(dian)(dian)(dian)氣(qi)設備在(zai)具體工作(zuo)過程(cheng)中發揮更大(da)作(zuo)用(yong)。本次研(yan)(yan)究中主要分(fen)析(xi)了電(dian)(dian)(dian)氣(qi)設備絕(jue)緣(yuan)在(zai)線(xian)監(jian)(jian)測(ce)系統原(yuan)理和(he)系統設計、實現方(fang)法，再研(yan)(yan)究電(dian)(dian)(dian)氣(qi)設備狀態維修(xiu)技術。
   關鍵詞(ci)：電氣設(she)備(bei)；絕緣(yuan)；在(zai)線監測；狀態維修
   在對電(dian)力系統的(de)整體性(xing)能(neng)情(qing)況進行(xing)評價過(guo)程中，對電(dian)氣設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)絕(jue)緣性(xing)能(neng)評價是十(shi)分重要的(de)構成內(nei)容。絕(jue)緣性(xing)情(qing)況會(hui)對電(dian)氣設(she)(she)備(bei)(bei)運行(xing)情(qing)況產(chan)生直接影響，如果(guo)電(dian)氣設(she)(she)備(bei)(bei)絕(jue)緣性(xing)比(bi)較弱，會(hui)嚴重威脅(xie)到相關(guan)工作人(ren)員的(de)生命(ming)安(an)全。傳(chuan)統定(ding)期停電(dian)監(jian)測(ce)雖然也是一種(zhong)方式，但是此種(zhong)安(an)裝方式與時(shi)代發展的(de)新需求不相符合，也很難適應。此背(bei)景下產(chan)生了電(dian)氣設(she)(she)備(bei)(bei)在線(xian)監(jian)測(ce)技術(shu)。這一技術(shu)讓傳(chuan)統監(jian)測(ce)技術(shu)存在的(de)缺陷被有效彌補，促進電(dian)氣設(she)(she)備(bei)(bei)維修效果(guo)提(ti)升，為(wei)電(dian)力系統更加安(an)全平穩的(de)運行(xing)提(ti)供保障。
 

1電氣設備絕(jue)緣(yuan)在線(xian)監測系統(tong)原理分析
1.1電氣設備(bei)絕緣情況
   電(dian)氣設備在(zai)長時間運行當中，絕(jue)緣(yuan)會出現明顯(xian)的(de)(de)物理變化、化學變化等(deng)，導致電(dian)氣、機械等(deng)相關(guan)性能逐漸劣(lie)化，破(po)壞(huai)絕(jue)緣(yuan)情(qing)況。電(dian)氣設備的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命很大程度上與絕(jue)緣(yuan)壽(shou)命密切相關(guan)。破(po)壞(huai)絕(jue)緣(yuan)的(de)(de)原(yuan)因比較多(duo)，如(ru)機械力(li)、電(dian)、熱(re)等(deng)，另外還有(you)微(wei)生(sheng)物、水(shui)分、氧化、射線等(deng)因素。這些因素大多(duo)數情(qing)況同時存在(zai)，彼(bi)此(ci)影響，讓絕(jue)緣(yuan)被損(sun)壞(huai)的(de)(de)過程加速(su)。
1.2電(dian)氣設(she)備絕緣監測項目分析
1.2.1靜止類(lei)項目(mu)監測
   因(yin)為電氣設(she)備(bei)的種類很(hen)多，結(jie)構也(ye)存在很(hen)大差別，因(yin)此在線監(jian)測絕緣相(xiang)關項目也(ye)都不(bu)相(xiang)同。結(jie)合傳感器(qi)與設(she)備(bei)等特點差異，研究常見的在線監(jian)測靜(jing)止類設(she)備(bei)項目。
 
1.2.2動作設(she)備項目監(jian)測
   需要在線(xian)監(jian)測的動作設備名稱和(he)項目(mu)如表2所示。
 
   結合(he)斷(duan)路(lu)(lu)器(qi)開斷(duan)次(ci)數、電(dian)流(liu)以(yi)及機(ji)械(xie)振動(dong)情況、輔助(zhu)電(dian)路(lu)(lu)線圈電(dian)流(liu)等(deng)綜合(he)數據信(xin)息開展判斷(duan)，對常(chang)規機(ji)械(xie)故障、壽(shou)命狀態等(deng)進(jin)行診(zhen)斷(duan)。實時(shi)監測和(he)診(zhen)斷(duan)變電(dian)站當中(zhong)所有(you)的輔助(zhu)電(dian)路(lu)(lu)、觸頭電(dian)壽(shou)命、機(ji)械(xie)故障等(deng)，給出更加明確的狀態信(xin)息。
1.2.3原理框架圖
   在線監測電氣設備絕緣情況的原(yuan)理框架圖如(ru)圖1所示。
 
   由于(yu)電氣設備不同，在(zai)線(xian)監測(ce)項(xiang)目絕緣情況(kuang)不同，需要采(cai)用(yong)差異化的(de)傳感器，抽取被(bei)測(ce)量的(de)信號，將(jiang)其(qi)轉變(bian)成能夠檢測(ce)的(de)信號，經過電纜送入(ru)到檢測(ce)裝置當中[3]。現代(dai)化(hua)的檢測裝置當(dang)中，大都采用微(wei)機(ji)系統(tong)、數字化(hua)測量技(ji)術完成處(chu)理，需要采用A/D轉換(huan)被(bei)測信號，經(jing)過數字波形(xing)式(shi)完(wan)成采集裝置。為(wei)了讓(rang)系統抗(kang)干擾性能持續提升，還要(yao)使(shi)用(yong)光電耦合器隔離輸入信號，甚至還需要(yao)使(shi)用(yong)光纖傳輸技術。
 
2電氣設(she)備(bei)絕緣(yuan)在線監(jian)測系(xi)統設(she)計與(yu)實現
2.1電氣(qi)設備絕(jue)緣在線(xian)監測系(xi)統設計
2.1.1設計溫升在線監測電路(lu)
   本次構建(jian)的溫升在線監測電路(lu)，配(pei)備了3面柜子，在每個柜子當中設計的(de)結構是(shi)含三(san)響環氧套(tao)筒(tong)，設計的(de)監測路數分別(bie)是(shi)10和(he)9路，對每相(xiang)母線相(xiang)互連(lian)接位(wei)置的溫升進行監測，實(shi)際溫度為1路監測柜體內溫度(du)。結合(he)開關柜所(suo)設(she)置的配置，讓測溫路數(shu)增加，便于不同(tong)客(ke)戶需求有(you)效滿(man)足。在已經采集的溫度(du)，采用(yong)測溫分(fen)機(ji)使(shi)用(yong)紅外通(tong)訊方(fang)式，把數(shu)據傳遞(di)到接受分(fen)機(ji)端中，通(tong)過RS485通信，將數據(ju)傳(chuan)遞(di)到(dao)主控電(dian)(dian)腦上(shang)。這(zhe)就不需要(yao)監測人員(yuan)實際到(dao)現場，只(zhi)需要(yao)采用主控電(dian)(dian)腦就能(neng)監測整(zheng)個環網柜系統(tong)溫升(sheng)(sheng)情況，更(geng)加及(ji)時發現可能(neng)會(hui)存在的(de)問(wen)題(ti)，預判(pan)事故(gu)，促進(jin)供電(dian)(dian)可靠性提升(sheng)(sheng)。圖2為溫(wen)升(sheng)在線監測電路設計圖(tu)。
 
2.1.2設計(ji)數據采集單(dan)元(yuan)電(dian)路
   在線監(jian)(jian)測系統當中(zhong)，絕緣監(jian)(jian)測對(dui)于實時(shi)(shi)性(xing)的(de)要求很高。因此在本次研究當中(zhong)針對(dui)監(jian)(jian)測系統的(de)實時(shi)(shi)性(xing)高、采集路數(shu)多等特點(dian)，設計相應的(de)數(shu)據采集單(dan)元(yuan)。此單(dan)元(yuan)設計的(de)采樣路是16路(lu)，單路(lu)信(xin)號采(cai)樣(yang)頻率設置為200KHz，數據(ju)采(cai)集時所有線路同時工作。設計采(cai)樣的芯片為DSP+CPLD+FIF0等(deng)。DSP芯片選擇的是TI公(gong)司的TMS320F2812，此芯(xin)片的數字處理能力十分(fen)強(qiang)大，事件管理能力也明顯更強(qiang)，主頻能夠達到150MHz，被廣泛應用(yong)在(zai)電子技術(shu)、儀(yi)器儀(yi)表、智能化儀(yi)表等領域。選擇的CPLD芯片(pian)包含(han)的GLB有(you)32個(ge)，I/O有64個，ORP有4個(ge)，GRP有(you)1個。輸入線有4個時(shi)鐘型(xing)和8個直通(tong)型。選擇的模(mo)擬多路開關為美國AD公(gong)司生產的高精度模(mo)擬轉(zhuan)換開關，使(shi)用的模(mo)擬多路復合器為8選(xuan)1，開(kai)關切換時間(jian)只有10ns，采用AD976A型AD芯片，此芯片轉換(huan)器(qi)為16位，功耗低、高(gao)速且為單電源供電，轉(zhuan)換速度(du)能達到200kPs，使(shi)用的FIFO芯片有Cypress公司(si)生產(chan)，容量設(she)置為(wei)4k×9。圖3為數據采集單元框架圖。
 
2.1.3設計(ji)信(xin)號采樣調理電路
   測量泄漏電流的系統硬件設計過程中，選(xuan)擇(ze)ETCR5100系列電流(liu)傳感器，這是專(zhuan)門用來(lai)對泄漏(lou)電流(liu)情況進(jin)行測(ce)量(liang)的傳感器，分(fen)辨(bian)率能(neng)夠達到1uA，可(ke)以達(da)到1%，能夠比較好的滿足測量泄漏電(dian)(dian)(dian)流(liu)的需求。因為(wei)在泄漏電(dian)(dian)(dian)流(liu)測量時(shi)，電(dian)(dian)(dian)流(liu)一般只有(you)幾十微安，數值偏低(di)；傳(chuan)感器(qi)的輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)壓信號也(ye)很低(di)。這(zhe)就需要在電(dian)(dian)(dian)路設計過程中(zhong)對信號進行2級放大(da)，把信號放到與AD采樣(yang)相適合的范圍當中，采用(yong)低(di)通濾(lv)波(bo)器濾(lv)波(bo)，將信號送入到AD當中。其(qi)他的電流信號、母線電壓等這些(xie)調理電路的相(xiang)關原理與這一原理接近。DSP信號是直接送入(ru)，需要考慮AD輸(shu)入范圍，在電路(lu)調理(li)過程中，將偏置(zhi)電壓加入其中，避(bi)免由(you)于超出電壓信(xin)號范圍，把AD燒(shao)壞。
2.2電氣設備絕緣(yuan)在(zai)線(xian)監測系統實現
2.2.1硬件設(she)計干擾措施分析
   第(di)一，屏(ping)(ping)蔽(bi)傳(chuan)感(gan)器。嚴格測試與篩選(xuan)在(zai)線(xian)(xian)(xian)(xian)監測系統傳(chuan)感(gan)器，分(fen)(fen)析其熱穩(wen)定性和(he)傳(chuan)輸(shu)比(bi)特性，針對傳(chuan)感(gan)器自身制定專門的評(ping)比(bi)措施(shi)。在(zai)雙層(ceng)屏(ping)(ping)蔽(bi)金屬盒當中放置好(hao)傳(chuan)感(gan)器。第(di)二，屏(ping)(ping)蔽(bi)信號線(xian)(xian)(xian)(xian)。盡量縮短(duan)信號傳(chuan)輸(shu)線(xian)(xian)(xian)(xian)，這是因(yin)為信號傳(chuan)輸(shu)線(xian)(xian)(xian)(xian)更長的話(hua)，更容易被(bei)電(dian)(dian)磁環境(jing)干擾(rao)。選(xuan)擇質量更優(you)的屏(ping)(ping)蔽(bi)線(xian)(xian)(xian)(xian)，選(xuan)擇雙層(ceng)屏(ping)(ping)蔽(bi)方式，降低(di)(di)地線(xian)(xian)(xian)(xian)回路(lu)環境(jing)干擾(rao)。第(di)三，電(dian)(dian)子電(dian)(dian)路(lu)抗干擾(rao)分(fen)(fen)析。擺放好(hao)電(dian)(dian)子元器件，分(fen)(fen)開(kai)放置高速電(dian)(dian)路(lu)和(he)低(di)(di)速電(dian)(dian)路(lu)，讓其遠離噪聲(sheng)比(bi)較大的元器件。不能(neng)讓不同電(dian)(dian)源平(ping)面(mian)實現重疊。
2.2.2絕緣特(te)征量監測結(jie)果
   為(wei)了(le)驗(yan)證此次(ci)研究(jiu)中設計(ji)的電(dian)(dian)氣(qi)設備絕緣狀態在線(xian)監測(ce)(ce)(ce)系統的實(shi)(shi)際成效，基于現有實(shi)(shi)驗(yan)條件構建起(qi)相(xiang)應的綜合實(shi)(shi)驗(yan)平臺(tai)。固體(ti)環網柜是此次(ci)監測(ce)(ce)(ce)中的重要(yao)對象，監測(ce)(ce)(ce)系統當中包含采(cai)集電(dian)(dian)流、電(dian)(dian)壓電(dian)(dian)路(lu)，信號調理(li)電(dian)(dian)路(lu)、溫升監測(ce)(ce)(ce)電(dian)(dian)路(lu)以及放電(dian)(dian)次(ci)數監測(ce)(ce)(ce)電(dian)(dian)路(lu)。在線(xian)監測(ce)(ce)(ce)局部(bu)放電(dian)(dian)次(ci)數，使用的在線(xian)檢測(ce)(ce)(ce)儀器為(wei)北京雙杰(jie)公司生產。研究(jiu)中采(cai)用溫度校驗(yan)模擬(ni)方式開展，在恒溫箱當中模擬(ni)溫度試驗(yan)。研究(jiu)結果發現在測(ce)(ce)(ce)量(liang)范圍當中，系統測(ce)(ce)(ce)量(liang)誤(wu)差低(di)于1℃，溫度校準(zhun)曲(qu)線(xian)與數字溫度傳感器(qi)所測(ce)量得出(chu)的曲(qu)線(xian)有(you)比較好的吻合度，能讓(rang)測(ce)量精度需(xu)求得到有(you)效滿足。
 
3電(dian)氣設備狀態維修(xiu)方法分析
3.1轉(zhuan)變(bian)傳統檢修模(mo)式
   狀(zhuang)態(tai)(tai)檢(jian)修本就是從(cong)較深層次變(bian)革(ge)(ge)傳統的定(ding)期檢(jian)修管理(li)體制(zhi)，想要(yao)(yao)更(geng)好(hao)地開展狀(zhuang)態(tai)(tai)檢(jian)修工作，需要(yao)(yao)對傳統檢(jian)修管理(li)模(mo)式進(jin)行改(gai)革(ge)(ge)。構建起更(geng)加(jia)獨(du)立的負(fu)責狀(zhuang)態(tai)(tai)檢(jian)修組織，明確(que)組織職責，提高運轉(zhuan)效率。利用更(geng)加(jia)網絡化和開放化的變(bian)電運行與檢(jian)修信息(xi)集(ji)成診斷系統，監測設備參(can)(can)數與發展趨勢(shi)工作，定(ding)期分析(xi)狀(zhuang)態(tai)(tai)報告。為制(zhi)定(ding)更(geng)準確(que)的檢(jian)修決策，提供(gong)重要(yao)(yao)參(can)(can)考。
3.2引入可行(xing)狀(zhuang)態監測診斷系(xi)統
   促(cu)進(jin)(jin)狀態(tai)檢修成效的(de)(de)關鍵條件是選擇更加可靠和(he)(he)適(shi)用(yong)的(de)(de)狀態(tai)監(jian)測方(fang)式，結(jie)合(he)監(jian)測設(she)備損(sun)壞(huai)模式、特點(dian)(dian)以(yi)及重(zhong)要程度，對比(bi)綜合(he)技術經(jing)濟性，選擇更有效的(de)(de)監(jian)測方(fang)法。針對正在(zai)管理與(yu)電氣設(she)備轉型的(de)(de)變(bian)電站，狀態(tai)檢修工作開(kai)展時，可以(yi)先針對設(she)備開(kai)展點(dian)(dian)檢修訂制(zhi)(zhi)，使(shi)用(yong)自動(dong)化程度較低(di)、一般的(de)(de)設(she)備狀態(tai)檢測和(he)(he)分析方(fang)式，通過持續完(wan)善與(yu)形成機制(zhi)(zhi)的(de)(de)方(fang)式，再引(yin)入(ru)(ru)更先進(jin)(jin)的(de)(de)自動(dong)化儀器(qi)檢測設(she)備，最(zui)終(zhong)引(yin)入(ru)(ru)高度計算機化設(she)備狀態(tai)檢修機制(zhi)(zhi)。在(zai)選擇相關分析診斷軟件系統(tong)過程中，應當著重(zhong)考慮其(qi)兼容性、開(kai)放性以(yi)及集(ji)成性特點(dian)(dian)，以(yi)更加直觀的(de)(de)方(fang)式向決(jue)策者提供信息(xi)，便于做出(chu)更加準(zhun)確的(de)(de)判斷。
3.3引入先進性更(geng)高計算機檢修系統
   狀態檢修(xiu)當中使用更加(jia)(jia)先進的計算機檢修(xiu)系(xi)統，能夠(gou)讓檢修(xiu)管(guan)理水平(ping)得(de)到提升。所(suo)謂的檢修(xiu)系(xi)統本質上屬(shu)于應用管(guan)理軟件，在引入(ru)之(zhi)后(hou)要開展客戶(hu)化(hua)處理，完成更多(duo)更加(jia)(jia)細致(zhi)的基礎性工作(zuo)。比如，檢修(xiu)標準文(wen)件包(bao)、設備(bei)編碼、收集(ji)和(he)(he)整理相關(guan)歷史數據等(deng)。由于該系(xi)統所(suo)具有的先進性特點，在實際(ji)應用當中可能和(he)(he)傳統管(guan)理模式有很多(duo)不(bu)適應地方，要做好相關(guan)的適應工作(zuo)。
 

4絕緣監(jian)測及絕緣故障(zhang)定位產品(pin)
4.1絕(jue)緣(yuan)監測及絕(jue)緣(yuan)故障(zhang)定位產品(pin)
        AIM-T系列工業用絕緣監測儀
 
          AIM-T系列(lie)絕緣監測(ce)儀(yi)主(zhu)要應(ying)用在工(gong)業場所(suo)IT配(pei)電系(xi)統中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產品，均適(shi)用于純(chun)交流、純(chun)直(zhi)流以及交直(zhi)流混合的(de)系統(tong)。
   其(qi)中AIM-T300適(shi)用(yong)于450V以下的(de)交(jiao)流(liu)、直流(liu)以及(ji)交(jiao)直流(liu)混合系統，AIM-T500適用于800V以下的交流、直(zhi)流以及交直(zhi)流混合系。AIM-T500L相比AIM-T500增加了絕(jue)緣故障定(ding)位功(gong)能。
4.2絕緣故障(zhang)定位產(chan)品
 
   工業用絕緣故障定位產品配合AIM-T500L絕緣監測儀使用，主要包(bao)括ASG200測(ce)試信號發生器，AIL200-12絕(jue)緣故(gu)障(zhang)定位(wei)儀，AKH-0.66L系(xi)列電流互感器，適用于出(chu)線回(hui)路較多的IT配電系(xi)統。
4.3絕緣(yuan)監測(ce)耦合儀
 
 
   絕(jue)緣監(jian)測耦合(he)儀配(pei)合(he)AIM-T500絕緣監測儀使用(yong)，主要包括ACPD100，ACPD200，適用于交流電壓高于690V，直流電壓高于(yu)800V的IT配電系統。
 
5技術參數(shu)
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(shu)
 
5.3絕緣故障(zhang)定位儀技術參數
 
5.4 AKH-0.66L系列(lie)電流互感(gan)器(qi)技術參數
 
5.5絕緣監測耦合儀技術參數
 
 
6結語
   電氣(qi)設(she)(she)備絕緣(yuan)監(jian)(jian)測(ce)效果(guo)(guo)直接影響其使(shi)用(yong)效率和安全(quan)(quan)性，如果(guo)(guo)絕緣(yuan)設(she)(she)備監(jian)(jian)測(ce)不(bu)到(dao)位，很有可(ke)能會對工作人(ren)員人(ren)身安全(quan)(quan)產生(sheng)威脅(xie)。隨(sui)著在線監(jian)(jian)測(ce)系統(tong)的構建，應彌補(bu)傳統(tong)絕緣(yuan)設(she)(she)備監(jian)(jian)測(ce)技術的弊(bi)端，提(ti)高電氣(qi)設(she)(she)備安全(quan)(quan)性。此次研(yan)(yan)究(jiu)中(zhong)設(she)(she)計(ji)在線監(jian)(jian)測(ce)系統(tong)并(bing)分析其實(shi)現效果(guo)(guo)，同時研(yan)(yan)究(jiu)電氣(qi)設(she)(she)備狀態維修措施，促進(jin)電氣(qi)設(she)(she)備使(shi)用(yong)安全(quan)(quan)性提(ti)升。
 
參(can)考文獻(xian)：
[1]王林.電(dian)氣設備(bei)在(zai)線(xian)監測與狀(zhuang)態檢修技術(shu)[J].工(gong)程技術(shu):全文版,2020.
[2]劉霞(xia).電氣(qi)設備在線監測與狀態(tai)檢修技術[J].寫真地(di)理,2020.
[3]王嵐(lan).基(ji)于無(wu)線網絡的電氣設備狀態(tai)遠程監測系統[J].現(xian)代電(dian)子術,2021,44(18):22-26.
[4]安科瑞企業微電網設計與(yu)應用手(shou)冊.2022.05版(ban)
[5]安科瑞 IT 系統絕(jue)緣監(jian)測故障定(ding)位(wei)裝置及監(jian)控系統（中(zhong)英(ying)文）2020.01版(ban)
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