淺談電氣設備的絕緣在線(xiàn)監測與狀態(tài)維修探究

摘要：在線(xiàn)監測是控制好電氣設備絕緣的重要方式，為電力系統穩定奠定重要基礎。在線(xiàn)監測電氣設備時(shí)，要利用檢測技術(shù)促進(jìn)電力系統運行效率提升，讓電氣設備在具體工作過(guò)程中發(fā)揮更大作用。本次研究中主要分析了電氣設備絕緣在線(xiàn)監測系統原理和系統設計、實(shí)現方法，再研究電氣設備狀態(tài)維修技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電氣設備；絕緣；在線(xiàn)監測；

1電氣設備絕緣在線(xiàn)監測系統原理分析

1.1電氣設備絕緣情況

   電氣設備在長(cháng)時(shí)間運行當中，絕緣會(huì )出現明顯的物理變化、化學(xué)變化等，導致電氣、機械等相關(guān)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絕緣壽命密切相關(guān)。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(xiàn)等因素。這些因素大多數情況同時(shí)存在，彼此影響，讓絕緣被損壞的過(guò)程加速。

1.2電氣設備絕緣監測項目分析

1.2.1靜止類(lèi)項目監測

   因為電氣設備的種類(lèi)很多，結構也存在很大差別，因此在線(xiàn)監測絕緣相關(guān)項目也都不相同。結合傳感器與設備等特點(diǎn)差異，研究常見(jiàn)的在線(xiàn)監測靜止類(lèi)設備項目。

1.2.2動(dòng)作設備項目監測

   需要在線(xiàn)監測的動(dòng)作設備名稱(chēng)和項目如表2所示。

   結合斷路器開(kāi)斷次數、電流以及機械振動(dòng)情況、輔助電路線(xiàn)圈電流等綜合數據信息開(kāi)展判斷，對常規機械故障、壽命狀態(tài)等進(jìn)行診斷。實(shí)時(shí)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(tài)信息。

1.2.3原理框架圖

   在線(xiàn)監測電氣設備絕緣情況的原理框架圖如圖1所示。

   由于電氣設備不同，在線(xiàn)監測項目絕緣情況不同，需要采用差異化的傳感器，抽取被測量的信號，將其轉變成能夠檢測的信號，經(jīng)過(guò)電纜送入到檢測裝置當中[3]?，F代化的檢測裝置當中，大都采用微機系統、數字化測量技術(shù)完成處理，需要采用A/D轉換被測信號，經(jīng)過(guò)數字波形式完成采集裝置。為了讓系統抗干擾性能持續提升，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輸技術(shù)。

2電氣設備絕緣在線(xiàn)監測系統設計與實(shí)現

2.1電氣設備絕緣在線(xiàn)監測系統設計

2.1.1設計溫升在線(xiàn)監測電路

   本次構建的溫升在線(xiàn)監測電路，配備了3面柜子，在每個(gè)柜子當中設計的結構是含三響環(huán)氧套筒，設計的監測路數分別是10和9路，對每相母線(xiàn)相互連接位置的溫升進(jìn)行監測，實(shí)際溫度為1路監測柜體內溫度。結合開(kāi)關(guān)柜所設置的配置，讓測溫路數增加，便于不同客戶(hù)需求有效滿(mǎn)足。在已經(jīng)采集的溫度，采用測溫分機使用紅外通訊方式，把數據傳遞到接受分機端中，通過(guò)RS485通信，將數據傳遞到主控電腦上。這就不需要監測人員實(shí)際到現場(chǎng)，只需要采用主控電腦就能監測整個(gè)環(huán)網(wǎng)柜系統溫升情況，更加及時(shí)發(fā)現可能會(huì )存在的問(wèn)題，預判事故，促進(jìn)供電可靠性提升。圖2為溫升在線(xiàn)監測電路設計圖。

2.1.2設計數據采集單元電路

   在線(xiàn)監測系統當中，絕緣監測對于實(shí)時(shí)性的要求很高。因此在本次研究當中針對監測系統的實(shí)時(shí)性高、采集路數多等特點(diǎn)，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200KHz，數據采集時(shí)所有線(xiàn)路同時(shí)工作。設計采樣的芯片為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(shù)、儀器儀表、智能化儀表等領(lǐng)域。選擇的CPLD芯片包含的GLB有32個(gè)，I/O有64個(gè)，ORP有4個(gè)，GRP有1個(gè)。輸入線(xiàn)有4個(gè)時(shí)鐘型和8個(gè)直通型。選擇的模擬多路開(kāi)關(guān)為美國AD公司生產(chǎn)的高精度模擬轉換開(kāi)關(guān)，使用的模擬多路復合器為8選1，開(kāi)關(guān)切換時(shí)間只有10ns，采用AD976A型AD芯片，此芯片轉換器為16位，功耗低、高速且為單電源供電，轉換速度能達到200kPs，使用的FIFO芯片有Cypress公司生產(chǎn)，容量設置為4k×9。圖3為數據采集單元框架圖。

2.1.3設計信號采樣調理電路

   測量泄漏電流的系統硬件設計過(guò)程中，選擇ETCR5100系列電流傳感器，這是專(zhuān)門(mén)用來(lái)對泄漏電流情況進(jìn)行測量的傳感器，分辨率能夠達到1uA，可以達到1%，能夠比較好的滿(mǎn)足測量泄漏電流的需求。因為在泄漏電流測量時(shí)，電流一般只有幾十微安，數值偏低；傳感器的輸出電壓信號也很低。這就需要在電路設計過(guò)程中對信號進(jìn)行2級放大，把信號放到與AD采樣相適合的范圍當中，采用低通濾波器濾波，將信號送入到AD當中。其他的電流信號、母線(xiàn)電壓等這些調理電路的相關(guān)原理與這一原理接近。DSP信號是直接送入，需要考慮AD輸入范圍，在電路調理過(guò)程中，將偏置電壓加入其中，避免由于超出電壓信號范圍，把AD燒壞。

2.2電氣設備絕緣在線(xiàn)監測系統實(shí)現

2.2.1硬件設計干擾措施分析

   第一，屏蔽傳感器。嚴格測試與篩選在線(xiàn)監測系統傳感器，分析其熱穩定性和傳輸比特性，針對傳感器自身制定專(zhuān)門(mén)的評比措施。在雙層屏蔽金屬盒當中放置好傳感器。第二，屏蔽信號線(xiàn)。盡量縮****號傳輸線(xiàn)，這是因為信號傳輸線(xiàn)更長(cháng)的話(huà)，更容易被電磁環(huán)境干擾。選擇質(zhì)量更優(yōu)的屏蔽線(xiàn)，選擇雙層屏蔽方式，降低地線(xiàn)回路環(huán)境干擾。第三，電子電路抗干擾分析。擺放好電子元器件，分開(kāi)放置高速電路和低速電路，讓其遠離噪聲比較大的元器件。不能讓不同電源平面實(shí)現重疊。

2.2.2絕緣特征量監測結果

   為了驗證此次研究中設計的電氣設備絕緣狀態(tài)在線(xiàn)監測系統的實(shí)際成效，基于現有實(shí)驗條件構建起相應的綜合實(shí)驗平臺。固體環(huán)網(wǎng)柜是此次監測中的重要對象，監測系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(xiàn)監測局部放電次數，使用的在線(xiàn)檢測儀器為北京雙杰公司生產(chǎn)。研究中采用溫度校驗模擬方式開(kāi)展，在恒溫箱當中模擬溫度試驗。研究結果發(fā)現在測量范圍當中，系統測量誤差低于1℃，溫度校準曲線(xiàn)與數字溫度傳感器所測量得出的曲線(xiàn)有比較好的吻合度，能讓測量精度需求得到有效滿(mǎn)足。

3電氣設備狀態(tài)維修方法分析

3.1轉變傳統檢修模式

   狀態(tài)檢修本就是從較深層次變革傳統的定期檢修管理體制，想要更好地開(kāi)展狀態(tài)檢修工作，需要對傳統檢修管理模式進(jìn)行改革。構建起更加獨立的負責狀態(tài)檢修組織，明確組織職責，提高運轉效率。利用更加網(wǎng)絡(luò )化和開(kāi)放化的變電運行與檢修信息集成診斷系統，監測設備參數與發(fā)展趨勢工作，定期分析狀態(tài)報告。為制定更準確的檢修決策，提供重要參考。

3.2引入可行狀態(tài)監測診斷系統

   促進(jìn)狀態(tài)檢修成效的關(guān)鍵條件是選擇更加可靠和適用的狀態(tài)監測方式，結合監測設備損壞模式、特點(diǎn)以及重要程度，對比綜合技術(shù)經(jīng)濟性，選擇更有效的監測方法。針對正在管理與電氣設備轉型的變電站，狀態(tài)檢修工作開(kāi)展時(shí)，可以先針對設備開(kāi)展點(diǎn)檢修訂制，使用自動(dòng)化程度較低、一般的設備狀態(tài)檢測和分析方式，通過(guò)持續完善與形成機制的方式，再引入更先進(jìn)的自動(dòng)化儀器檢測設備，最終引入高度計算機化設備狀態(tài)檢修機制。在選擇相關(guān)分析診斷軟件系統過(guò)程中，應當著(zhù)重考慮其兼容性、開(kāi)放性以及集成性特點(diǎn)，以更加直觀(guān)的方式向決策者提供信息，便于做出更加準確的判斷。

3.3引入先進(jìn)性更高計算機檢修系統

   狀態(tài)檢修當中使用更加先進(jìn)的計算機檢修系統，能夠讓檢修管理水平得到提升。所謂的檢修系統本質(zhì)上屬于應用管理軟件，在引入之后要開(kāi)展客戶(hù)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(guān)歷史數據等。由于該系統所具有的先進(jìn)性特點(diǎn)，在實(shí)際應用當中可能和傳統管理模式有很多不適應地方，要做好相關(guān)的適應工作。

4絕緣監測及絕緣故障定位產(chǎn)品

4.1絕緣監測及絕緣故障定位產(chǎn)品

        AIM-T系列工業(yè)用絕緣監測儀

          AIM-T系列絕緣監測儀主要應用在工業(yè)場(chǎng)所IT配電系統中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產(chǎn)品，均適用于純交流、純直流以及交直流混合的系統。

   其中AIM-T300適用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系統，AIM-T500適用于800V以下的交流、直流以及交直流混合系。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(chǎn)品

   工業(yè)用絕緣故障定位產(chǎn)品配合AIM-T500L絕緣監測儀使用，主要包括ASG200測試信號發(fā)生器，AIL200-12絕緣故障定位儀，AKH-0.66L系列電流互感器，適用于出線(xiàn)回路較多的IT配電系統。

4.3絕緣監測耦合儀

   絕緣監測耦合儀配合AIM-T500絕緣監測儀使用，主要包括ACPD100，ACPD200，適用于交流電壓高于690V，直流電壓高于800V的IT配電系統。

5技術(shù)參數

5.1絕緣監測儀技術(shù)參數

5.2測試信號發(fā)生器技術(shù)參數

5.3絕緣故障定位儀技術(shù)參數

5.4 AKH-0.66L系列電流互感器技術(shù)參數

5.5絕緣監測耦合儀技術(shù)參數

6結語(yǔ)

   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(huì )對工作人員人身安全產(chǎn)生威脅。隨著(zhù)在線(xiàn)監測系統的構建，應彌補傳統絕緣設備監測技術(shù)的弊端，提高電氣設備安全性。此次研究中設計在線(xiàn)監測系統并分析其實(shí)現效果，同時(shí)研究電氣設備狀態(tài)維修措施，促進(jìn)電氣設備使用安全性提升。