1.前言

對于所轄變電站較多的變電局來說，電壓等級從10kV到500kV均覆蓋，高壓電氣設備的數量很多，要按照常規的停電預防性試驗來檢查高壓電氣設備的絕緣情況基本上不能在規定的時間內將所有管轄設備的絕緣狀況通過預防性試驗方法來進行檢查，而且有可能發生在兩個試驗周期間隔內發生電氣設備絕緣老化而危及電網穩定運行的情況。所以在線監測技術的開展顯得非常重要，現階段我局針對部分斷路器、電容型電力設備、避雷器等設備開展了在線監測的試運行。

2.高壓電氣設備絕緣在線監測技術發展的基本情況

從上個世紀70年代開始，國外許多電力公司就開始研究并推廣應用變電設備在線監測技術，主要目的就是減少停電預防性試驗的時間和次數，提前排除故障隱患，提高供電可靠性。隨著計算機技術的飛速發展，并在電力系統的充分應用，在線監測設備產品得到不斷更新、升級、完善，在線監測技術得到不斷提高。到目前為止，許多國家已廣泛使用微機多功能在線監測系統，實現了絕緣參數在線監測。據筆者了解，該技術的發展大體經歷了三個歷史階段。

第一階段是帶電測試階段。這一階段起始于70年代左右，僅僅是為了不停電而對電氣設備的某些絕緣參數(如泄露電流)進行直接測量。當時電力部門的監測設備簡單，測試項目少，靈敏度較差。

第二階段是從80年代開始，研制出各種專用的帶電測試儀器，使在線監測技術從傳統的模擬量測試走向數字化測量。這一階段逐步摒棄了將儀器直接接入測試回路的傳統測量模式，而是使用傳感器將被測量的參數直接轉換成電氣信號。

第三階段是計算機技術的出現和推廣使用，本世紀初，開始了以計算機處理技術為核心的微機多功能絕緣在線監測系統。進入本世紀初，電力部門逐步利用計算機技術、傳感技術和數字波形采集與處理技術，實現更多的絕緣參數在線監測。這階段的在線監測信息量大、處理速度快，可以對監測參數實時顯示、儲存、打印、遠傳，實現了絕緣在線監測的自動化。截至目前，這種智能化的在線監測的技術已經在電力系統設備缺陷檢測中得到廣泛應用，并積累了許多有效的經驗，這種智能化的在線監測的技術代表了未來絕緣在線監測的發展方向。比如，變壓器油在線色譜分析、電氣設備的紅外測溫技術等在線監測手段已經日臻成熟。一直以來，我國電力水平發展相對落后，在線監測技術的開發與應用受當時整體技術水平的限制，如電子元件的可靠性不高，計算機應用起步較晚等因素影響，在線監測技術水平一直比較低。

到2000年后，隨著在線監測技術的不斷成熟及客觀的需要，在線監測技術又被大家所重視而得到迅猛發展。目前，在國內很多地區的供電企業都在使用以計算機處理技術為核心的微機多功能絕緣在線監測系統。

3.檢測的基本原理

3.1檢測對象及參數

高壓電氣設備絕緣在線監測技術是在被監測電氣設備處于帶電運行狀態中，利用其工作電壓來監測絕緣的各種特征參數。因此，能真實的反映出被監測電氣設備絕緣的工作情況，從而對該被監測設備的絕緣狀況做出準確的判斷。該技術能根據不同的被監測電氣設備進行監測——檢測被監測設備的介質損耗值、電容量、泄漏電流、絕緣電阻、母線電壓和三相不平衡信號等電氣參數。近年來，在線監測技術得到進一步的發展，電力部門可以根據自身需要檢測所需的電氣量。

3.2在線監測技術的普通功用

近幾年研制的高電壓設備絕緣在線監測系統既能對被監測的帶電設備的絕緣特性參數實時測量，同時還能對獲取的參數數據進行分析處理。該技術具有以下作用：在測量避雷器在運行中的容性電流和阻性電流變化情況時，可以掌握該被測量對象的內部絕緣受潮以及閥片老化情況;在測量CVT、電流互感器、耦合電容器、套管等電氣設備的泄漏電流和介質損耗時，可以掌握該被測量對象的內部受潮和絕緣老化及損壞缺陷;在測量充油設備絕緣油的內部可燃性氣體變化情況時，可以掌握該電氣設備內部有無過熱、放電等病變情況。發展到目前的在線監測技術已經擁有以下優點：第一是檢測阻抗穩定，不受變電站強電磁干擾的影響，并且在系統操作過電壓、雷電過電壓作用下具有自保護性，不發生性能變化和軟件損壞現象;第二是對于檢測到的信號傳輸過程中，不發生失真和對其附近的其他信號有影響，同時也不受其他信號的干擾;第三是由于現代計算機的應用，使其具有專業的分析功能，可以判斷設備內部絕緣狀態;第四是系統分析數據能夠遠程傳輸，實現各單位數據共享。

4.監測設備要點分析

4.1監測避雷器

各地變電站使用的氧化鋅避雷器絕大部分不再有串聯間隙，MOA運行期間總有一定的泄漏電流通過閥片，這樣就會加速閥片老化——受潮和老化是MOA閥片劣質退化的根本原因。一般在正常運行情況下，流過避雷器的主要電流為容性電流，阻性電流只占有很小的一部分，大約10%-20%左右。被檢測避雷器的阻性分量主要包括：瓷套內、外表面的沿面泄漏，閥片沿面泄漏及其本身的非線性電阻分量，絕緣支撐件的泄漏等。當避雷器的閥片老化、避雷器受潮、避雷器內部絕緣部件受損時，容性電流變化不多，而阻性電流卻大大增加。造成避雷器事故主要原因是阻性電流增大后，損耗增加，引起熱擊穿。因此測量交流泄漏電流及其有功分量是檢測避雷器的主要方法。預防性試驗規程也將氧化鋅避雷器(MOA)“運行中泄漏電流”的測量列入預試項目。

4.2監測CVT、耦合電容器、電流互感器、套管等容性設備時，其介質損失角正切值是一項靈敏度很高的試驗項目，它可以發現電氣設備絕緣整體受潮、絕緣劣化以及局部缺陷。

絕緣受潮缺陷占用電容型設備缺陷的85.4%，這是由于電容型結構是通過電容分布強制均壓的，其絕緣利用系數較高，一旦絕緣受潮往往會引起絕緣介質損耗增加，導致擊穿。研究表明，CVT、耦合電容器、電流互感器、套管等容性設備的缺陷發展的起始階段，測量電流增加率和測量介質損耗正切值變化所得的結果一致，都具有很高的靈敏度;而在缺陷發展的后期階段，測量電流增加現象和電容變化的情況一致，更容易發現缺陷的發展情況。

4.3監測斷路器設備

針對兩種參數一般采用監測開斷次數配合計算公式推倒出其優良情況。電壽命監測——對電壽命監測是建立雜觸頭累計磨損量模型基礎上的。根據I—N曲線擬和的計算公式，按單次開斷電流累計觸頭磨損量。機械狀態的監測——主要監測其傳動機構和儲能機構。儲能機構監測的是儲能電機的日儲能次數，單次儲能時間的長短，通過對這兩個數據的采集和分析，可以說明儲能系統是否出現泄漏或儲能不夠等。傳動機構則是采用對合、分閘線圈電流波形，機械振動波形以及開關輔助接點波形的綜合判斷方法，具體如下：首先錄下斷路器正常狀態下的機械振動“指波紋”，如果傳動機構出現裂紋、卡澀等問題，其震動頻率會發生改變。由于正常情況下分、合閘線圈電流波形與異常時有很大的差別，如波形畸變，待電持續時間長等，因此通過對以上波形綜合分析，就可以判斷開關是否有機械隱患。對于斷路器設備監測其電壽命和機械狀態可以及早發現平時通過預防性試驗所不能發現的缺陷，對斷路器的安全穩定運行起到了相應的補充作用。

5.在線監測與狀態檢修

電力系統傳統的運行維護工作，傳統的做法是實行“計劃檢修”。“計劃檢修”就是按照高壓電氣設備預防性試驗規程所規定的試驗周期，到期必對電氣設備進行停電檢修。而狀態檢修則是基于設備的實際工況，根據其在運行電壓下的絕緣特性參數的變化，通過分析比較來確定電氣設備是否需要檢修，以及需要檢修的項目和內容，具有及強的針對性和實時性。因此，可以說“狀態檢修”就是“應修既修，修必修好”。

5.1計劃檢修的特點

5.1.1周期性

計劃檢修是按照預防性試驗規程所規定的試驗周期，到期必修，具有很強的周期性。優點是便于工作計劃的安排。缺點是它不管設備的實際狀況，具有很大的盲目性和強制性，易造成設備的“過度檢修”，浪費了大量的人力物力，同時各種耐壓試驗又有可能對設備絕緣造成新的損傷等。

5.1.2短暫性

定期預防性試驗只能檢測某一時間設備的絕緣狀態，不能適時檢測設備的絕緣狀態，無法確定設備何時出現絕緣缺陷，無法檢測缺陷的發展狀況，特別是設備內部發展速度快、易造成重大絕緣事故的缺陷，更是無法檢測到。

5.1.3試驗電壓低

定期預防性試驗的試驗電壓一般低于設備運行電壓，所以定期預防性試驗無法準確地檢測出設備運行電壓下的缺陷。

5.1.4降低了電網的供電可靠性

由于計劃檢修的定期預防性試驗需要在設備停電下進行試驗檢測，增加了設備停電時間，必然影響電網的供電可靠性，同時供電部門也造成少供電量的損失。

5.2在線監測指導下狀態檢修的特點

5.2.1在線監測實時性

在線實時監測，不受被檢測設備運行情況和時間的限制，可以隨時檢測設備的絕緣狀態，假如被檢測設備出現缺陷，電工能及時發現并跟蹤檢測、處理，這一措施對保證電網安全很有意義。

5.2.2在線監測真實性

在線監測技術由于是在設備運行電壓和狀態下進行檢測，檢測出的絕緣參數更符合實際情況，更加全面和真實。

5.2.3在線監測針對性更強

可根據絕緣缺陷的發展和變化來確定檢修項目、內容和時間，檢修目的明確，針對性更強。

5.2.4在線監測提高了被檢測設備供電可靠性

由于實行狀態檢修，減少了被檢測設備停電次數和時間，提高了被檢測設備供電可靠性，同時也提高了電力部門全員勞動生產率。

5.3在線監測技術指導下的狀態檢修與定期預防性試驗技術指導下計劃檢修的比較與發展

隨著電力設備的大容量化、高電壓化、結構多樣化及密封化，對常規停電預防性試驗而言，傳統的簡易診斷方法已顯得不太適應，主要表現在：隨著供電可靠需求不斷提高，定期將電氣設備停電進行預防性試驗變得越來越困難，特別是重要的變電站常常出現超期試驗的情況，這對保證電氣設備安全穩定的運行留下了一定的隱患;南方電網下發的新規程和標準的實施將預防性試驗的周期做了很大的調整，延長了試驗周期，這對我們高壓預防性試驗提出了一個新的要求，是不是采用現有的試驗項目和方法可以保證在只一個周期內不發生故障;現階段高電壓等級的電氣設備和新型的電氣設備在不斷的投入運行，然而我們所采用的預防性試驗方法是采用一個較低的電壓模擬高電壓下電氣設備的各種運行情況，達不到一個真實性，不能正確反映出電氣設備的優良情況;針對近年來投入廣泛應用的干式穿墻套管在試驗中所采集的數據基本上完全不能正確的反映其優良情況;另外由于近期對主變的試驗中將主變套管的油化驗試驗取消了，然而高壓試驗又只能在一個較長的試驗周期中對其進行試驗，對主變套管這種設備的有效檢測達不到一個必要的要求。高電壓設備絕緣在線監測技術的應用，是實現狀態檢修的有效手段之一。在線檢測是在運行電壓下對設備的絕緣狀態進行檢測，真實反應設備絕緣水平。現階段部分供電系統均采用在線監測技術來作為常規停電預防性試驗的補充，取得了很好的成效，有效的將常規停電預防性試驗的周期進行了延長。在線監測技術通過自動連續檢測狀態下，依據大量的數據和曲線分析設備絕緣狀態的變化趨勢，從變化趨勢中尋找危險征兆，從多項檢測結果來綜合判斷運行設備狀況，其分析結果和數據可直接傳輸至上級主管部門，真正做到設備“該修則修，修必修好”，避免不必要的人力，物力浪費。在線監測技術的應用有利于從“定期維修”制(計劃維修)過渡到“狀態維修”制(預知維修)。將在線監測和預試結合起來，根據在線監測的結果合理安排預試，延長預試大修周期，是逐漸推行狀態維修的有效途徑。現階段特別是針對電容型設備的在線監測技術得到了廣泛的應用，從技術手段上來說已經完全可以取代常規停電預防性試驗。狀態檢修的基礎是要實時掌握和了解被檢測設備在帶電工作時的絕緣參數。而在線監測技術，則是獲取被檢測設備的絕緣參數的最佳途徑。通過對被檢測對象帶電工作的實時監測，測出被檢測對象絕緣的各種狀態參量，并對這些量的變化量進行分析比較，來確定是否對設備進行檢修。特別是最近幾年，高電壓設備的質量和制造水平有了很大提高，因此，狀態檢修的優勢也更加凸顯出來。

6.結論

高壓電氣設備絕緣在線監測技術的充分運用，能夠及時發現和檢測出電力設備內部絕緣狀態的變化，對被檢測電力設備絕緣故障及時處理，保證了供電網絡的安全運行。在線監測技術是供電單位實行狀態檢修的基礎，也是最佳的技術手段，應當進一步推廣使用。現階段無線通訊技術、計算機技術、傳感器技術的發展為高壓電氣設備絕緣在線監測技術的發展提供了有力的保證，為實施超高壓電力線路絕緣子等以前沒有研究與開展的在線監測技術提供了條件。我局也在此良機下大力開展在線監測技術，通過逐步試點到最后的推廣，最終達到全局變電站都能采用在線監測技術，解決定期停電預防性試驗的種種缺點，保證電網能在最好的狀態下安全、穩定的運行。

參考文獻

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