變電站高壓電氣試驗儀器問題及技術改進的幾點思考

林丹丹 林俊超 林瑞宗 劉玲玲 林俊偉

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0 引言

高壓電氣設備作為變電站穩定運行的重要結構,設備檢測對變電站發展意義重大。高壓電氣試驗是檢測電氣設備的主要手段, 可評估高壓電氣設備安全性能、運行狀態、絕緣性, 幫助變電站排查高壓電氣設備的安全隱患。但隨著社會科技水平的提升, 傳統電氣試驗儀器逐漸落后, 無法滿足高壓電氣設備檢測需求, 因此需要通過技術改進, 升級電氣試驗儀器, 確保高壓電氣設備檢測結果的可靠性。

1 高壓電氣試驗內容

高壓電氣試驗可以排查變電站內的安全隱患, 預防電氣設備故障風險, 控制因設備故障造成的風險損失。高壓電氣試驗的主要內容是針對絕緣預防性交接、設備交接、絕緣性預防性等檢測試驗, 是通過高壓電氣試驗檢測設備有無漏電問題, 使變電站維修人員掌握設備絕緣電阻, 了解其介質損耗情況, 評估設備運行狀態[1]。

此外, 高壓電氣試驗包括耐壓檢測, 試驗內容是通過儀器檢測高壓電氣設備的絕緣性能, 排查絕緣缺陷。絕緣預防性交接試驗則可細化為: 介質損耗試驗、絕緣電阻試驗、直流耐壓試驗, 試驗數據可直觀顯示設備缺陷, 呈現設備絕緣性能。高壓電氣試驗內容非常復雜, 試驗種類較多, 變電站生產運營期間, 相關人員會依據高壓電氣設備運維管理需求確定試驗內容, 提升高壓電氣設備檢修、維護方案的有效性。

2 高壓電氣試驗儀器問題

2.1 常規儀器

高壓電氣設備試驗中, 常規試驗儀器有著不可替代的作用。變電站高壓電氣試驗時, 常規實驗儀器占比較大, 且該類儀器的功能無法由設備自動完成, 需利用好外力作用。另外, 常規儀器結構上缺乏可聯動計算機、轉換電子信號的接口, 所以儀器在采集試驗數據時無法和信息化軟件建立連接, 繼而導致試驗數據分析存在風險。相較于其他設備, 常規試驗儀器的體積大, 攜帶不便, 試驗過程需要依賴于人工參與,且對技術人員的專業能力、操作經驗有著極高的要求[2]。人員操作不當時會造成質量問題, 使得高壓設備的試驗數據出現偏差。不僅如此, 常規試驗儀器無法大量記錄、長時間保存試驗數據, 自動化水平不高, 需人工查詢試驗記錄, 且手動查詢相對困難。但是受資金限制, 電力企業難以直接淘汰常規試驗儀器, 需要通過技術創新方可改進儀器功能, 使其滿足變電站高壓電氣設備檢測試驗要求。

2.2 自動化試驗儀器

針對常規電氣試驗儀器的局限性, 部分電力企業開發出少量的自動化試驗儀器, 如“高壓程控試驗車”, 這類儀器是對常規儀器的改造、升級, 可以第一時間抵達指定區域檢測電氣設備?？商娲鷤鹘y人工操作, 規范地對高壓電氣設備進行數據、前端單元測試, 提供可靠的試驗結果。但由于該類儀器設備價格昂貴, 使用時需要耗費大量的成本支出, 所以無法在國內電力企業廣泛運用。

3 變電站高壓電氣試驗方法和儀器

3.1 高壓電氣試驗方法

1) 電阻試驗法。變電站高壓電氣試驗期間, 電阻試驗方法是針對變壓器線圈直流電阻的測試試驗,具有檢測變壓器內線路接頭安全的作用。相關人員可通過實驗結果發現該類設備的既存問題。主要試驗方法為電橋法, 設備電阻值小于100Ω 時, 則可選用單臂電橋法, 電阻值大于100Ω, 試驗方法為雙臂電橋法。

2) 變壓比測試法。目前, 我國電力企業會根據變壓器的數值變化調整電壓, 測試過程中需要在變壓器內分別接入電壓表、380V 電源, 隨后根據電壓表進行試驗測量。試驗過程中可操作線路開關, 讀取、記錄電壓表數值, 對比分析平均數值后控制電壓, 分析電氣設備電壓的穩定性。

3) 直流耐壓試驗。該試驗的主要目的是排查電氣設備運行時各個線路接頭處的故障問題。試驗一般需要2 名技術人員同時配合, 1 名負責接線, 1 名負責檢查。試驗期間還應屏蔽微安表, 以減少其對試驗造成的干擾。

4) 介損試驗法。變電站內的很多電氣設備會長期處于室外環境中, 溫度、濕度都會影響設備, 造成設備損耗。介損試驗是在屏蔽高壓線路端口的基礎上, 通過利用低反線路接線, 連接低壓線路芯線, 使線路上的信號接入高壓端口, 隨后根據線路上電壓、電阻、電流值確認設備結構的損耗情況, 檢查其本身結構有無老化、磨損情況[3]。

3.2 高壓電氣試驗儀器

變電站高壓電氣試驗中, 常用試驗設備較多, 包括高壓發生器、電氣測量儀等試驗儀器。比如, 電流值為2mA、輸出電壓為400kV 的直流高壓發生器, 以及可對低于500kV 變電站進行耐壓試驗的變頻諧振耐壓試驗儀器。除此之外, 還包括測試開關、變壓器、PT 等輕型試驗儀器, 以及可實現多倍頻感應的耐壓試驗儀器。電氣測量儀器主要包括互感器特性測試儀、全電容測試儀、直流電阻測試儀、回路電阻測試儀等。其中直流電阻測試儀多為變壓器直流電阻測試儀, 可測量變壓器繞組, 回路電阻測試儀主要測量斷路器的導電回路, 測量范圍為0 ～1999.9μΩ?；ジ衅魈匦詼y試儀多用于電氣設備的耐壓、變比測試試驗,電容測試儀是在試驗過程中作為測量無功補償的電容器組。

4 變電站高壓電氣試驗技術改進思路

4.1 應用帶電檢測技術

升級變電站高壓電氣技術時, 可將帶電檢測技術應用在高壓電氣試驗中, 如表1 所示。具體應用時應強調帶電檢測時數據分析的科學性, 可用紅外熱像儀器檢測電氣設備, 完整采集具有缺陷性質的設備信息, 評估數據內涵[4]。檢測結果正常時可用超聲波技術, 局部放電檢測電氣設備, 查明設備內有無機械振動現象。此外, 為確保高壓電氣試驗中超聲波局部放電檢測的可靠性, 變電站可通過SF6 氣體濕度、分解物檢測排查設備故障, 分析高壓電氣設備是否存在熱性故障, 發現異常后及時跟蹤診斷, 查明缺陷位置,并進行停電檢修。

表1 高壓電氣試驗中帶電檢測技術的應用

4.2 引進智能化檢測技術

智能化檢測技術是采用智能化手段, 聯合應用高壓電氣試驗儀器, 建設智能化檢測系統。從技術層面分析, 該系統是通過網絡技術, 促進高壓電氣試驗儀器移動端、設備系統的連接, 滿足電氣試驗時的遠程傳輸、控制要求?；谥悄芑瘷z測技術, 變電站高壓電氣試驗儀器可利用系統的主服務器端傳輸試驗信息, 將關鍵的數據信息傳輸到遠程PC 端, 以此節約數據分析時間, 適應不同高壓設備的檢測環境。在遠端服務器的支持下, 該系統可實時監測變電站高壓電氣設備的運行情況, 智能化分析試驗數據、設備圖像、設備運行參數, 評估設備狀態, 使管理人員在電氣設備運行期間掌握設備狀態, 制定可靠的管理決策。

4.3 重視試驗數據庫建設

為促進變電站電氣試驗技術升級, 還應積極建設電氣設備試驗數據庫, 引進大數據技術, 加強電氣設備試驗數據的利用分析。變電站可應用大數據技術,結合高壓電氣設備試驗流程打造數據化的存儲系統,建設電氣設備狀態、實驗數據庫, 提取其中的關鍵信息, 歸納整合后提供可參考的試驗數據。

具體建設實驗數據庫時, 還應按照變電站管理電氣設備的實際需求, 打造可獨立運行的數據庫。數據庫信息采集可應用大數據技術、云計算技術、人工采集等方式, 錄入計算機系統后綜合分析新數據、歷史數據, 換算處理后指導高壓設備電氣試驗, 輔助試驗儀器判斷。另外, 數據庫建設時還應同步更新高壓電氣設備的信息化檔案, 做好數據管理、數據分析、數據更新工作, 便于相關人員提取、存儲試驗數據。

4.4 靈活運用計算機技術

現階段, 計算機技術成為各領域技術革新的重要內容, 變電站電氣試驗中, 計算機可促進試驗技術的先進性, 升級常規試驗儀器, 完善高壓電氣試驗儀器的功能。相關企業可將計算機技術和傳統高壓電氣設備相結合, 開發可用于高壓電氣試驗的計算機軟件,用計算機技術輔助高壓電氣試驗, 解決單一常規儀器進行電氣試驗時存在的問題, 提升常規電氣試驗設備的智能化水平。

基于計算機技術, 試驗過程中相關人員可根據系統提示規范操作, 隨后利用計算機程序自動匯總、采集試驗數據, 確保試驗結果準確, 提升試驗效率。使變電站高壓電氣儀器具有自動錄入、數據管理、數據存儲、數據分析、試驗報告分析等功能, 可以為變電站搭建通用型的數據庫結構, 大量存儲試驗數據, 提升電氣試驗中數據信息的利用率, 為高壓電氣設備的升級、管理創造有利條件。

5 結束語

綜上所述, 為滿足變電站對高壓設備的檢測需求, 還應順應時代發展, 積極改進電氣視乎, 用技術手段升級高壓設備的電氣試驗儀器, 完善試驗設備的功能, 使其準確評估高壓電氣設備的整體性能, 提升變電站設備管理質量。與此同時, 相關部門還應積極促進高壓電氣設備試驗技術的改進, 升級電氣試驗技術, 減少試驗儀器誤差, 獲取高價值高壓電氣設備試驗效果, 為我國電力企業的健康發展提供助力。