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工程案例

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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(fa)布時間(jian):2023-06-26 11:14 作者:admin 次數:
 摘(zhai)要:在(zai)(zai)(zai)線監(jian)測是控(kong)制好(hao)電(dian)氣(qi)(qi)設(she)備(bei)(bei)絕(jue)緣的重要(yao)方式,為電(dian)力系(xi)統穩定奠定重要(yao)基礎(chu)。在(zai)(zai)(zai)線監(jian)測電(dian)氣(qi)(qi)設(she)備(bei)(bei)時,要(yao)利用(yong)檢(jian)測技術(shu)促進(jin)電(dian)力系(xi)統運(yun)行(xing)效率提升,讓電(dian)氣(qi)(qi)設(she)備(bei)(bei)在(zai)(zai)(zai)具體工作(zuo)過程中發揮(hui)更大作(zuo)用(yong)。本次研究(jiu)中主要(yao)分析了(le)電(dian)氣(qi)(qi)設(she)備(bei)(bei)絕(jue)緣在(zai)(zai)(zai)線監(jian)測系(xi)統原理和系(xi)統設(she)計(ji)、實(shi)現方法,再研究(jiu)電(dian)氣(qi)(qi)設(she)備(bei)(bei)狀(zhuang)態(tai)維(wei)修技術(shu)。
   關鍵詞(ci):電氣設備;絕緣(yuan);在線(xian)監測(ce);狀(zhuang)態維修(xiu)
   在對電(dian)力(li)系統的(de)整體性能(neng)情況(kuang)進行(xing)評價過程中,對電(dian)氣設(she)(she)備的(de)絕緣(yuan)性能(neng)評價是十分重要的(de)構成(cheng)內(nei)容。絕緣(yuan)性情況(kuang)會(hui)(hui)對電(dian)氣設(she)(she)備運(yun)行(xing)情況(kuang)產生(sheng)直(zhi)接影響,如果電(dian)氣設(she)(she)備絕緣(yuan)性比較弱,會(hui)(hui)嚴重威脅到相關工作人員(yuan)的(de)生(sheng)命安(an)全。傳(chuan)統定期停(ting)電(dian)監測(ce)雖然也是一(yi)種方式(shi),但是此(ci)種安(an)裝方式(shi)與時代發展的(de)新需求(qiu)不相符合(he),也很(hen)難適應。此(ci)背景下產生(sheng)了電(dian)氣設(she)(she)備在線監測(ce)技(ji)術(shu)(shu)。這一(yi)技(ji)術(shu)(shu)讓傳(chuan)統監測(ce)技(ji)術(shu)(shu)存在的(de)缺陷(xian)被(bei)有效(xiao)彌補,促進電(dian)氣設(she)(she)備維(wei)修效(xiao)果提升(sheng),為電(dian)力(li)系統更加安(an)全平(ping)穩的(de)運(yun)行(xing)提供保障(zhang)。
 

1電氣設備絕緣在線監測系統原理分析(xi)
1.1電氣(qi)設備絕緣(yuan)情(qing)況
   電(dian)氣(qi)(qi)設備在長時間(jian)運(yun)行當中(zhong),絕(jue)緣(yuan)會出現明顯的物理變(bian)化(hua)(hua)、化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)等,導致(zhi)電(dian)氣(qi)(qi)、機(ji)械等相關性能逐(zhu)漸劣(lie)化(hua)(hua),破壞(huai)絕(jue)緣(yuan)情(qing)況(kuang)。電(dian)氣(qi)(qi)設備的使用(yong)壽命很大(da)程度(du)上與絕(jue)緣(yuan)壽命密切相關。破壞(huai)絕(jue)緣(yuan)的原因(yin)比(bi)較多,如(ru)機(ji)械力、電(dian)、熱等,另外(wai)還有微生(sheng)物、水分、氧化(hua)(hua)、射線(xian)等因(yin)素。這些因(yin)素大(da)多數情(qing)況(kuang)同時存在,彼此影響,讓絕(jue)緣(yuan)被損壞(huai)的過程加速。
1.2電氣設備絕緣(yuan)監測項目分(fen)析
1.2.1靜止(zhi)類項(xiang)目監測
   因為電氣設備(bei)的種類很(hen)多,結構(gou)也存在(zai)很(hen)大差別,因此在(zai)線監測(ce)絕緣相關(guan)項目(mu)也都不相同(tong)。結合傳(chuan)感器與設備(bei)等特點差異,研究常見的在(zai)線監測(ce)靜止(zhi)類設備(bei)項目(mu)。
 
1.2.2動作設備項目監測
   需要(yao)在(zai)線(xian)監測的動作(zuo)設備名稱和項目如表2所示。
 
   結合斷路器開斷次數、電(dian)流以(yi)及機(ji)械(xie)振動情況、輔(fu)助(zhu)電(dian)路線圈電(dian)流等(deng)綜(zong)合數據(ju)信息開展判斷,對(dui)常規(gui)機(ji)械(xie)故障、壽命狀態等(deng)進行診斷。實時監測和(he)診斷變電(dian)站當(dang)中(zhong)所有的(de)輔(fu)助(zhu)電(dian)路、觸頭電(dian)壽命、機(ji)械(xie)故障等(deng),給出更(geng)加明(ming)確的(de)狀態信息。
1.2.3原理框架圖
   在線監測電氣(qi)設備絕(jue)緣情況的原理框(kuang)架圖如圖1所示。
 
   由于電氣設備不同,在線監測(ce)項目絕(jue)緣情(qing)況不同,需要采用(yong)差異化的傳感器,抽(chou)取被測(ce)量的信號,將其轉變成能夠(gou)檢測(ce)的信號,經過電纜送入到檢測(ce)裝置當中[3]。現代(dai)化的檢(jian)測(ce)裝置當中,大都(dou)采用(yong)微機系統、數字(zi)化測(ce)量技術(shu)完成處理,需要采用(yong)A/D轉(zhuan)換被測信(xin)號(hao),經過數字(zi)波形(xing)式(shi)完(wan)成采集裝(zhuang)置。為了讓系統抗干擾性能持續提升,還要使用光(guang)電耦合(he)器(qi)隔離輸入信(xin)號(hao),甚至還需要使用光(guang)纖傳輸技術。
 
2電氣設備絕(jue)緣在(zai)線監測系統設計與(yu)實現
2.1電氣設備(bei)絕緣(yuan)在線(xian)監(jian)測系統設計
2.1.1設計溫(wen)升(sheng)在線監測(ce)電路
   本次(ci)構建的溫升在線監測電路(lu),配備了3面柜子,在每個柜子當中設計的結構是含三響(xiang)環氧套筒,設計的監測(ce)路(lu)數分(fen)別是10和(he)9路,對每相(xiang)母線相(xiang)互(hu)連接位置的(de)溫升進行監測,實際溫度(du)為1路監測柜體內溫(wen)(wen)度(du)。結合開關柜所設置的配(pei)置,讓(rang)測溫(wen)(wen)路數增(zeng)加,便于不(bu)同客戶需求有效(xiao)滿足(zu)。在已經采(cai)集(ji)的溫(wen)(wen)度(du),采(cai)用測溫(wen)(wen)分(fen)機使用紅外(wai)通訊方式,把數據(ju)傳遞到接受分(fen)機端中,通過RS485通信,將數(shu)據傳遞到主(zhu)控電(dian)腦上。這就不(bu)需要(yao)監(jian)測(ce)人員實際到現(xian)場,只需要(yao)采(cai)用主(zhu)控電(dian)腦就能監(jian)測(ce)整個環網柜系統溫升情況,更加及(ji)時發現(xian)可能會存在的問題(ti),預判事(shi)故,促(cu)進供電(dian)可靠(kao)性提升。圖2為溫(wen)升在線監測電路設計圖。
 
2.1.2設計數據(ju)采集(ji)單(dan)元(yuan)電路
   在線監(jian)測系統當(dang)中,絕(jue)緣監(jian)測對(dui)于實時(shi)性(xing)的(de)要求很高。因此(ci)在本次研究當(dang)中針對(dui)監(jian)測系統的(de)實時(shi)性(xing)高、采集(ji)路(lu)數(shu)多(duo)等特點,設計相(xiang)應的(de)數(shu)據(ju)采集(ji)單元。此(ci)單元設計的(de)采樣路(lu)是16路(lu),單路(lu)信號采(cai)樣頻(pin)率設置為200KHz,數據采(cai)集時所有線路同(tong)時工作。設(she)計采(cai)樣的芯片為DSP+CPLD+FIF0等。DSP芯片選擇(ze)的是TI公司的TMS320F2812,此(ci)芯片(pian)的數字處理能力十(shi)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(ying)用在電子技(ji)術、儀(yi)器(qi)儀(yi)表、智能(neng)化(hua)儀(yi)表等領(ling)域。選(xuan)擇的CPLD芯(xin)片(pian)包含的GLB32個,I/O64個,ORP有(you)4個(ge),GRP1個。輸入線有4個時(shi)鐘型和8個直通型。選擇的模擬多路開關為美國AD公司(si)生產的高(gao)精度模擬轉換(huan)開(kai)關,使用的模擬多路復合器為81,開關切換時間只有10ns,采(cai)用(yong)AD976AAD芯片,此芯片轉(zhuan)換器為(wei)16位(wei),功耗低、高速(su)且為單電(dian)源供(gong)電(dian),轉換速(su)度能達到200kPs,使用的FIFO芯(xin)片有Cypress公司生產,容量設置(zhi)為4k×9。圖3為數據(ju)采集單元(yuan)框架圖。
 
2.1.3設計信號采(cai)樣(yang)調理電路
   測(ce)量泄漏電流的系統硬件設計過(guo)程中,選擇(ze)ETCR5100系列電流傳感(gan)器,這是專門用來對泄漏電流情況進行(xing)測量的傳感(gan)器,分辨率能(neng)夠達到1uA,可以達到(dao)1%,能夠比(bi)較好(hao)的(de)滿足(zu)測(ce)量泄(xie)漏電(dian)(dian)流(liu)的(de)需求。因(yin)為在(zai)泄(xie)漏電(dian)(dian)流(liu)測(ce)量時,電(dian)(dian)流(liu)一般只有幾(ji)十(shi)微安,數值偏低(di)(di);傳感器(qi)的(de)輸出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)(hao)也很低(di)(di)。這就需要在(zai)電(dian)(dian)路設計過程中對信(xin)號(hao)(hao)進行2級放(fang)大,把信號放(fang)到(dao)與AD采樣相(xiang)適合的范圍當中,采用低通濾波器濾波,將信號送入到AD當中。其(qi)他的(de)(de)電流信號、母線電壓等(deng)這(zhe)些調理(li)電路(lu)的(de)(de)相(xiang)關原理(li)與這(zhe)一原理(li)接近。DSP信號是直(zhi)接送入,需要考(kao)慮AD輸入范圍,在電路調理過程(cheng)中(zhong),將偏置電壓加入其中(zhong),避免由(you)于超出(chu)電壓信號范圍,把(ba)AD燒(shao)壞。
2.2電(dian)氣設備絕緣在線監測系統實現
2.2.1硬件(jian)設計(ji)干擾措施分析
   第一,屏(ping)(ping)蔽傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。嚴格測(ce)試與篩選在線監(jian)測(ce)系統傳感(gan)(gan)器(qi)(qi),分析其熱穩定性和傳輸比(bi)特性,針對傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)自身制定專門的(de)評比(bi)措施(shi)。在雙層屏(ping)(ping)蔽金屬盒當中放(fang)置好(hao)(hao)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。第二,屏(ping)(ping)蔽信號(hao)線。盡量(liang)縮(suo)短(duan)信號(hao)傳輸線,這是因為信號(hao)傳輸線更(geng)(geng)長的(de)話(hua),更(geng)(geng)容(rong)易被電磁環境干(gan)擾(rao)(rao)。選擇質(zhi)量(liang)更(geng)(geng)優的(de)屏(ping)(ping)蔽線,選擇雙層屏(ping)(ping)蔽方式(shi),降低地線回(hui)路(lu)(lu)環境干(gan)擾(rao)(rao)。第三(san),電子電路(lu)(lu)抗干(gan)擾(rao)(rao)分析。擺放(fang)好(hao)(hao)電子元(yuan)器(qi)(qi)件,分開(kai)放(fang)置高速電路(lu)(lu)和低速電路(lu)(lu),讓其遠(yuan)離(li)噪聲比(bi)較大的(de)元(yuan)器(qi)(qi)件。不能讓不同電源平面實現重疊。
2.2.2絕(jue)緣特征量監測(ce)結(jie)果
   為(wei)了驗(yan)(yan)證此次(ci)(ci)研究中(zhong)(zhong)設(she)計的(de)電(dian)氣設(she)備絕緣(yuan)狀態在線(xian)(xian)監(jian)測(ce)系統(tong)(tong)的(de)實際成效,基于現(xian)有實驗(yan)(yan)條件構建(jian)起相(xiang)應(ying)的(de)綜合實驗(yan)(yan)平臺。固體(ti)環網柜是此次(ci)(ci)監(jian)測(ce)中(zhong)(zhong)的(de)重要對象,監(jian)測(ce)系統(tong)(tong)當(dang)中(zhong)(zhong)包含采集(ji)電(dian)流、電(dian)壓電(dian)路(lu),信號(hao)調理電(dian)路(lu)、溫(wen)升(sheng)監(jian)測(ce)電(dian)路(lu)以及放(fang)電(dian)次(ci)(ci)數監(jian)測(ce)電(dian)路(lu)。在線(xian)(xian)監(jian)測(ce)局部放(fang)電(dian)次(ci)(ci)數,使用(yong)的(de)在線(xian)(xian)檢(jian)測(ce)儀器為(wei)北京(jing)雙(shuang)杰公(gong)司生產。研究中(zhong)(zhong)采用(yong)溫(wen)度校驗(yan)(yan)模擬方式開展,在恒溫(wen)箱當(dang)中(zhong)(zhong)模擬溫(wen)度試驗(yan)(yan)。研究結(jie)果發現(xian)在測(ce)量范(fan)圍當(dang)中(zhong)(zhong),系統(tong)(tong)測(ce)量誤差低于1℃,溫度校準曲(qu)線與數字溫度傳感器所(suo)測量(liang)得出(chu)的(de)曲(qu)線有比較好(hao)的(de)吻(wen)合度,能讓測量(liang)精度需(xu)求得到有效(xiao)滿足。
 
3電氣設備狀(zhuang)態維修方法(fa)分析
3.1轉變傳統檢修(xiu)模(mo)式
   狀態檢(jian)修(xiu)本就是(shi)從(cong)較深層(ceng)次變革傳統(tong)的(de)定(ding)期檢(jian)修(xiu)管(guan)理(li)體制(zhi),想要更(geng)(geng)好地開展(zhan)狀態檢(jian)修(xiu)工作,需要對傳統(tong)檢(jian)修(xiu)管(guan)理(li)模式進行(xing)改革。構建起更(geng)(geng)加獨立的(de)負責狀態檢(jian)修(xiu)組(zu)織,明(ming)確(que)組(zu)織職責,提高運轉效率。利用更(geng)(geng)加網絡化和開放(fang)化的(de)變電(dian)運行(xing)與(yu)檢(jian)修(xiu)信息(xi)集成診斷系統(tong),監測設備參數與(yu)發展(zhan)趨勢工作,定(ding)期分析狀態報告。為(wei)制(zhi)定(ding)更(geng)(geng)準確(que)的(de)檢(jian)修(xiu)決策,提供重要參考。
3.2引入可行狀態監測(ce)診斷系統
   促進狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)檢修(xiu)成效的(de)(de)關鍵條件是選(xuan)(xuan)擇(ze)更(geng)(geng)加(jia)可靠(kao)和適(shi)用的(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)監(jian)測方(fang)式(shi)(shi),結合監(jian)測設(she)備(bei)損(sun)壞模式(shi)(shi)、特(te)點以(yi)及(ji)重(zhong)要(yao)程度(du)(du),對(dui)比(bi)綜合技(ji)術經(jing)濟性(xing),選(xuan)(xuan)擇(ze)更(geng)(geng)有效的(de)(de)監(jian)測方(fang)法。針對(dui)正在管理(li)與(yu)電氣設(she)備(bei)轉型(xing)的(de)(de)變電站,狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)檢修(xiu)工作開展時,可以(yi)先針對(dui)設(she)備(bei)開展點檢修(xiu)訂制,使用自動(dong)化程度(du)(du)較(jiao)低、一般的(de)(de)設(she)備(bei)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)檢測和分析方(fang)式(shi)(shi),通過(guo)(guo)持續完善與(yu)形成機制的(de)(de)方(fang)式(shi)(shi),再(zai)引(yin)入(ru)更(geng)(geng)先進的(de)(de)自動(dong)化儀器檢測設(she)備(bei),最終引(yin)入(ru)高度(du)(du)計算機化設(she)備(bei)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)檢修(xiu)機制。在選(xuan)(xuan)擇(ze)相關分析診斷軟件系統過(guo)(guo)程中,應當(dang)著重(zhong)考慮其兼容(rong)性(xing)、開放性(xing)以(yi)及(ji)集成性(xing)特(te)點,以(yi)更(geng)(geng)加(jia)直觀的(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)向(xiang)決策(ce)者提供信(xin)息,便于做出更(geng)(geng)加(jia)準確的(de)(de)判斷。
3.3引入先進性更(geng)高(gao)計算機檢修(xiu)系(xi)統
   狀態檢(jian)(jian)修(xiu)(xiu)當中(zhong)使(shi)用更(geng)加先進的(de)計(ji)算(suan)機檢(jian)(jian)修(xiu)(xiu)系統,能夠讓(rang)檢(jian)(jian)修(xiu)(xiu)管(guan)理(li)(li)水平得到提(ti)升。所謂(wei)的(de)檢(jian)(jian)修(xiu)(xiu)系統本質上屬于應用管(guan)理(li)(li)軟件,在引(yin)入之后要(yao)(yao)開展(zhan)客戶化(hua)處理(li)(li),完成更(geng)多(duo)更(geng)加細致的(de)基礎性工作。比如,檢(jian)(jian)修(xiu)(xiu)標準文件包(bao)、設備編碼、收集和整理(li)(li)相關歷史數據等。由于該系統所具有的(de)先進性特點(dian),在實際(ji)應用當中(zhong)可能和傳(chuan)統管(guan)理(li)(li)模式有很多(duo)不適應地方,要(yao)(yao)做好(hao)相關的(de)適應工作。
 

4絕緣(yuan)(yuan)監測(ce)及(ji)絕緣(yuan)(yuan)故障定位(wei)產品
4.1絕緣監測(ce)及絕緣故障(zhang)定位產品
        AIM-T系列工業(ye)用絕(jue)緣(yuan)監測儀(yi)
 
          AIM-T系列(lie)絕(jue)緣監測儀主要應用在(zai)工業場所IT配電(dian)系統中(zhong),主要包(bao)括AIM-T300AIM-T500和(he)AIMT500L三款(kuan)產品,均適用于純交(jiao)流、純直流以及(ji)交(jiao)直流混(hun)合的系統。
   其中AIM-T300適用于450V以(yi)下的(de)交流、直(zhi)流以(yi)及交直(zhi)流混(hun)合系統(tong),AIM-T500適用于800V以(yi)下(xia)的交流、直流以(yi)及交直流混合系。AIM-T500L相(xiang)比AIM-T500增加了絕緣故障定位(wei)功能。
4.2絕緣故障定位產品
 
   工(gong)業用絕緣(yuan)故障定位產品配合AIM-T500L絕緣監測儀使用,主(zhu)要包括(kuo)ASG200測試信號發生器,AIL200-12絕緣故障(zhang)定位(wei)儀,AKH-0.66L系列(lie)電流互感器,適用于出線回路較多的IT配電系統(tong)。
4.3絕(jue)緣(yuan)監測耦合儀
 
 
   絕緣監測耦合(he)儀配合(he)AIM-T500絕緣監測儀使用,主要包(bao)括(kuo)ACPD100ACPD200,適用于交流電壓高于690V,直(zhi)流(liu)電壓高于800VIT配電(dian)系統(tong)。
 
5技術參數
5.1絕緣監測儀技(ji)術參(can)數(shu)
 
5.2測試(shi)信號發生器技術參數
 
5.3絕(jue)緣故障定(ding)位儀技術參數(shu)
 
5.4 AKH-0.66L系列電流(liu)互感器技術參數
 
5.5絕(jue)緣監測(ce)耦合儀(yi)技術(shu)參數
 
 
6結語
   電(dian)(dian)氣(qi)設(she)備(bei)絕緣(yuan)(yuan)監(jian)(jian)(jian)測(ce)效(xiao)果直接影響其(qi)使用效(xiao)率和(he)安全性,如果絕緣(yuan)(yuan)設(she)備(bei)監(jian)(jian)(jian)測(ce)不到位,很有可能會對(dui)工作(zuo)人員人身安全產生威(wei)脅。隨(sui)著在(zai)線監(jian)(jian)(jian)測(ce)系(xi)統(tong)(tong)的構建,應彌補(bu)傳統(tong)(tong)絕緣(yuan)(yuan)設(she)備(bei)監(jian)(jian)(jian)測(ce)技術的弊端,提(ti)高電(dian)(dian)氣(qi)設(she)備(bei)安全性。此次研(yan)(yan)究中(zhong)設(she)計(ji)在(zai)線監(jian)(jian)(jian)測(ce)系(xi)統(tong)(tong)并分析(xi)其(qi)實現效(xiao)果,同時(shi)研(yan)(yan)究電(dian)(dian)氣(qi)設(she)備(bei)狀(zhuang)態(tai)維修(xiu)措施,促進電(dian)(dian)氣(qi)設(she)備(bei)使用安全性提(ti)升(sheng)。
 
參考文獻:
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