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摘要:电力系统是我国经济发展的重要能源支撑,随着社会用电量的不断增加,提供高质量、高可靠性的电力保障显得尤为重要。一般概念的电力系统变电设备检修指的是通过设备停运加模拟电流、电压量实现电力系统故障模拟,然而相较于设备停电运行检修,采用不停电、非电模拟量的检修技术方便、快捷,不会影响设备的正常运行,同样是保证设备正常运行的重要手段。本文研究汇总了非电模拟量的电力系统检修技术,分析了其原理与实践应用价值。
关键词:电力系统;变电设备;不停电检修技术
随着科学技术的不断进步,相较与传统停电检修技术而言不停电变电设备检修技术不仅仅能够为设备运行提供良好保障,而且优化了电力资源的配置,简化了工作流程,节省了工作时间,提升了整个电力行业的整体运行水平。这种检测方式不仅可以高效预判系统运行中的高风险环节,而且实现了对设备运行状态的记录、分析,对于提高系统安全稳定运行水平,保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
一、变电设备不停电检修工作的内容
电力系统变电设备检修工作不仅局限于对现场设备的检修试验[1][2]。状态检修工作的总体内容包含了对于系统运行状态的检测、运行参数的记录、故障状态的处理与记录、系统安全性评估、资产全寿命周期管理等,从而通过综合状态评估,确定设备的工作状态,进而确定其检修方案。
随着电网设备的不断更新换代,电网设备的检修作业内容和形式也呈现出多样化趋势。而设备状态评估数据的采集不可能只通过停电试验获得[3]。现阶段,不停电检修技术已经普及应用。同时随着智能变电站的不断推广建设,相较于传统变电站其厂站监测监控设备更加完善,不停电检修的实施范围和能够获取的数据量都在不断增加。
现阶段电力系统设备不停电检修主要包含主变油样检测技术、红外检测技术、超声波局放试验、智能站一体化监控技术等。
二、不停电检修技术分析
2.1主变油样检测技术
主变绝缘油作为主变一次设备的主绝缘环节,其油样质量的好坏直接影响主变绝缘质量,对主变安全运行具有重大影响。主变设备的检修中,运行主变油样的采集与检测是常规检测中的重要环节。
2.1.1油气试验
油气试验的电气性能试验包含绝缘油击穿电压的测定、绝缘油提交电阻率的测试、绝缘油介质损耗因数的测定技术。
油气试验的物理性能试验包含油品闪电、密度、透明度、颜色、机械杂质、凝点、倾点、含气量、油界面张力、运动黏度、苯胺点、比色散、六氟化硫密度测试等。
其化学性能测试包含了对于油品酸值、六氟化硫酸度、六氟化硫生物毒性、绝缘油氧化安定性试验、欧中抗氧化剂含量测定、绝缘油族组成测定、六氟化硫可水解氟化物测定、六氟化硫矿物油含量测定试验等。
2.1.2油、气色谱分析试验
色谱法又称为色层法或层析法。当两相做相对移动式,利用不同溶质与固定相和流动相之间的作用力的差别,使混合物种各住分子相间进行分配。由于各组分在性质与结构上的差异,与固定相发生作用的大小、强弱也有差异,因此在同一推动力作用下,不同组分在固定相中的滞留时间有长短,从而按先后不同的次序从固定相中流出,使各溶质达到相互分离。
三比值法是色谱分析中常见的变压器故障判别方法。它通过五种特征气体C2H2、C2H4、CH4、H2、C2H6的三个比值C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6来判断故障。其判断的主要故障性质包括:低能量密度的局部放电、高能量密度的局部放电、低能量的放电、高能量的放电、低于150摄氏度的热故障、150-300摄氏度的低温范围热故障、300-700摄氏度的中等温度范围热故障、高于700摄氏度的高温范围的热故障。
2.2红外检测技术
红外检测技术是通过红外辐射来检测继电器保护器中的温度变化[4],以温度数据作为结果评估的内容,这种检测技术应用实现了快捷化和简便化的检测,不直接接触设备就能够完成检测工作,也支持远程操作平台控制,极大优化了检修工作流程。
在实际的电力系统变电设备检修工作中,红外诊断检修技术可以发现保护设备中出现的结构缺陷或者绝缘损坏的不良故障,根据变电设备的红外诊断及结果进行额定电流的参数校正技术,可以保证在额定电流的环境下完成温度测量,设备状态检测结果更加切实可信。红外检测技术对于绝缘结构老化、电气设备局部放电、绝缘结果损伤等的检测精具有高精度特征,在二次设备中,发生故障的最显著征兆就是温度梯度快速变大,局部过热现象严重,采用红外检测技术可以准确预测故障发生,快速追踪到设备故障部位。
2.3超声局放检测技术
在电池作用下,由于绝缘结构的内部缺陷导致的两导体间的绝缘介质未贯穿放电称之为局部放电[5]。
超声波局放检测技术通过超声波在介质中产生几十至几百千赫兹的瞬态高频弹性脉冲波。通过将传感器贴于设备标明倾听与捕捉由设备内部故障如局放、部件松动、电弧与过热等产生的瞬态超声脉冲信号并通过适当的处理,如相位特征识别与定位等,来判别故障状态。
超声局放检测技术适用于油浸式与干式变压器、电抗器、开关柜与断路器、仪表用变压器、GIS设备、母线、电缆终端等。该技术可以实现对局放源定位,从而协助判断故障部件及原因、可以确认局放发生的时刻及持续时间、、并可以通过在线监测技术实现长期检测跟踪设备,具有高灵敏性、操作简便的优点。
2.4智能站一体化监控技术
智能变电站融合了传统变电站功能与最新的通信技术[6],不仅能够实现传统变电站的“四遥”功能,而且能够实现对开关、电压互感器、电流互感器、合并单元、智能终端、保护装置运行状态的检测,某种程度上融合了传统变电站中的某些不停地检修技术(如红外线测温)。同时,智能站通信摒弃了传统的电模拟量而采用光数字量,因此本文将智能站的一体化监控技术作为不急于电模拟量的不停电检修的组成部分。
智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信息和二次设备运行状态信息,通过标准化接口与输变电设备状态监测、辅助应用、计量等进行信息交互,实现变电站全景数据采集、处理、监视、控制、运行管理等。其可分为安全I区和安全II区。
在安全I区中,监控主机采集电网运行和设备工况等实时数据,经过分析和处理后进行统一展示,并将数据存入数据服务器。I区数据通信网关机通过直采直送的方式实现与调度(调控)中心的实时数据传输,并提供运行数据浏览服务。
在安全II区中,综合应用服务器与输变电设备状态监测和辅助设备进行通信,采集电源、计量、消防、安防、环境监测等信息,经过分析和处理后进行可视化展示,并将数据存入数据服务器。II区数据通信网关机通过防火墙从数据服务器获取II区数据和模型等信息,与调度(调控)中心进行信息交互,提供信息查询和远程浏览服务。
可见,相比于传统的不停电设备状态检测技术,一体化监控技术的实时性、综合性与便捷性都大幅提升。
2.4.1智能变电站一体化监控系统组成
智能变电站一体化监控系统由站控层、间隔层、过程层设备,以及网络和安全防护设备组成,各层设备主要包括:
1)站控层设备包括监控主机兼操作员站和工程师站、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器等。
2)间隔层设备包括继电保护装置、测控装置、故障录波及网络记录分析装置、及稳控装置等。
3)过程层设备包括合并单元、智能终端、智能组件等。
三、结论
随着经济社会发展,电网的供电负荷也在不断增加,为了保证供电的可靠性,停电检修作业的审批和执行时间限制越来越严格。因此不基于电模拟量的、不停电的设备检修技术的重要性正在日益凸显。全面合理正确的执行不停电检修技术,推进其规范合理建设,对于提高变电设备状态检测水平,提高设备运行可靠性,完善设备状态评估具有重要意义。本文通过对几种不基于电模拟量的不停电检测技术基本原理、适用范围和特征的分析,冀希望能够深化对不停电检修技术的认识,推动其普及推广应用。
参考文献:
[1]张南汇,张雪萍.电力系统变电检修技术分析与研究[J].通信电源技术,2013(02):76-78.
[2]马海龙,钱蕾.电力系统变电运行设备状态检修技术分析[J].民营科技,2014(11):348-350.
[3]陈超,浅析电力系统变电设备检修技术的应用[J].河北新企业,2016(05):127-218.