| 单词 | 电力设备绝缘的在线诊断 |
| 释义 | 【电力设备绝缘的在线诊断】 拼译：on-line insulation diagnosis for power equipment 是对运行中电力设备的绝缘性能进行连续的在线监测，根据测得的数据和变化趋势，判断其绝缘状态，确定是否需要和何时需要进行检修(移为预知性维修)，进而预测其剩余寿命，这就是在线诊断的目的和任务。 影响电力设备可靠性的关键因素是绝缘性能的劣化，为防止发生绝缘事故，传统的办法是定期在停电状态下检测设备的绝缘性能，称为预防性试验，这往往不能正确、及时地判断绝缘故障。其原因，一是试验条件不同于运行条件，不能反映出在运行条件下设备的绝缘状态；二是绝缘故障从发生到导致失效有一个发展的时间过程，不易为定期的离线试验(一般1～3年1次)及时发现。1951年，美国西屋公司的约翰逊(Johnson Johns．)针对运行中因发电机的内部槽放电的发展而导致失效，提出并研究了在运行条件下监测电机内部放电的诊断思想。限于当时的技术条件，无法抑制来自线路的干扰，最后只得在电机从线路上断开情况下进行运行并检测，但所提出的基本检测方法至今仍在沿用。20余年来，特别是80年代以来不仅由于电力工业的发展和供电可靠性的要求，更基于传感器、塑料、电子、光电、计算机等新技术的发展和应用，促进了世界范围在线诊断技术的迅速发展。在线诊断首先需对一些能反映绝缘状态的物理量进行在线监测，一般包括3个内容：(1)油中气体含量的在线监测，监测对象是充油的电力设备，如变压器、互感器等。(2)介质损失角正切(tgδ)和电流的在线监测，监测对象是电容型设备，如高压套管、电流互感器、耦合电容器等。避雷器则用测量其阻性电流来判断绝缘状态。(3)局部放电的在线监测，监测对象几乎包括所有电力设备，如发电机、变压器、互感器、电容器、大型电动机、全封闭组合电器(GIS)等。而后根据监测到的数据进行分析诊断。20世纪60年代美国最先开发诊断技术，60年代初即使用可燃性气体总量(TCG)检测装置来测定变压器储油柜油面上自由气体中的TCG，其后欧美各国又相继使用质谱仪对变压器内自由气体进行组成分析。但质谱仪价格昂贵而操作复杂，因此日本等国研究使用气相色谱仪分析。并在分析油面上自由气体的同时，基于在设备潜伏性故障阶段的分解气体大部分溶于油中的原理，亦可分析油中溶解气体，有利于发现早期故障，使诊断水平提高了一步。国际电工委员会还规定将9种气体(O2、N2、CO、CO2、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2)作为主要分析对象。该方法的局限性是需从运行中的电力设备内取出油样，而后拿到专门实验室用气相色谱仪进行分析，不适宜现场的连续在线监测。70年代末，因用于使油中气体分离的高分子塑料渗透膜的发展和应用解决了连续在线监测的问题。加拿大、日本等国相继开发了油中氢气的在线监测装置，日本还研制了由H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2和CO6组分在线监测仪。这些仪器均可装在运行中的电力设备上，可直接显示油中气体组成。例如日本研制的乙炔气体分析仪，可直接安装在电流互感器的底部油箱上，用发光二极管显示乙炔含量以判断其绝缘状态。近期日本还研制出整套油中气体含量的在线诊断系统，除上述6种气体含量外，还能检测出可用于预测寿命的CO2，该系统的微机可将各种气体含量、比例实时打印出来供分析诊断用。美国则研究了将油样直接注入气相色谱仪内的“直接注入法”以解决连续监测的要求，监测灵敏度很高，能对气体早期的生成速度实现监测。70年代以来，介质损失角正切和电流I的在线监测技术在原苏联发展较快，研制了专用的传感器和监测系统，并对不同的监测量进行分析，认为测量流过试品绝缘的电流增量ΔI来判断绝缘状态比之测量ΔC或Δtgδ有更高的灵敏度。同时，还提出不平衡－补偿法，通过测量3个相同型式的电力设备绝缘的三相不平衡电流I0来判断绝缘状态。该系统除监测tgδ、I、I0，还可运用软件算出设备电容C。局部放电的在线监测能监测出突发性故障，但这是瞬态量的测量，其难度更大。关键是如何抑制现场的大量干扰信号，随着抗干扰技术的不断完善和新技术的应用，到80年代局部放电在线监测技术得到了较快的发展。80年代初加拿大安大略水电局研制了用于水轮发电机的局部放电分析仪以及用于监测互感器局部放电的变电设备的故障预测器，前者利用放电信号在电机内的传输特性和差动原理抑制干扰，后者则运用脉冲电流鉴别法来抑制干扰。魁北克省水电局研究所(IREQ)为对735kV电力变压器作在线诊断，在80年代研制了高压绝缘自动监测仪(AIM)，用差动和选频方法抑制线路干扰，提高监测局部放电的信噪比。这是一套多参数的监测系统，可同时监测变压器油中气体组分和线路过电压，用微机作控制和数据处理，在绝缘发生劣化时发出警报，故该系统已有初步的自动诊断功能。与此同期，日本东京电力公司也研制了电力变压器局部放电自动监测仪，采用光纤传送信号和声－电联合监测来抑制干扰。该系统监测灵敏度高，其微机除作数据处理外，并可对局部放电源进行定位。以往监测局部放电时的检测频率均在1MHz以下以防止广播信号的干扰。近10来则又提出了用数百MHz直至1GHz的超宽频(UWB)方法来监测，其优点是可得到更高的信噪比和监测灵敏度，加拿大、日本等国已开始将UWB技术用于GIS，旋转电机的线诊断技术中。1985年以后，中国相继研制各种诊断监测装置，如清华大学研制的可监测局部放电和定位的JFY－1型局部放电微机监测仪。可监测tgδ和电流的多个参数的则有电科院的变电站多功能监测系统和广东供电局的CIE计算机多功能绝缘在线监测装置等。至今，已研制出的在线诊断系统多数功能较单一，均应用相应的传感器进行在线监测，由微机作数据处理，发现异常后仍由试验人员作出分析判断。今后进一步发展趋势应是：(1)多功能多参数综合诊断，对某电力设备反映绝缘状态的多个特征参数，同时监测并综合诊断。类似加拿大的AIM系统。(2)整个变电站的电力设备集中监测和诊断，形成一个完整的集中控制的在线诊断系统。(3)在提高监测灵敏度和准确性的基础上发展专家系统对数据进行分析。故今后研究工作的趋势是发展用于变电站的多功能集中监控的智能化的在线诊断系统。例如美国已研制了对早期失效有较高灵敏度的用于变压器的多功能(包括局部放电、油中气体、水份的监测等)的在线监测系统，并正在研究相应的专家系统配套。日本则正研制配有高精度高灵敏度传感器以及专家系统的包括变压器、GIS及其他设备在内的变电站多功能集中监控式的在线诊断系统，并计划用于正兴建的超高压变电站中。【参考文献】：1 Johnson Johns，Warren M．Trons AIEE，1951，2∶1998～20002 Cви п м张仁豫，朱德恒译．高电压设备的绝缘监测．水利电力出版社，1984，15～383 操敦奎．变压器油中气体分析与诊断，中国水利电力企业管理协会，1987，1～474 Kawada H，et al．IEEE Trans．1984，PAS－108(2)∶422～4285 Malewski R，et al．CIGRE，1986，Session，12～016 Stone G C．Proceedings，3rd ICPADM－91，July 8－10，Tokyo，12～177 王昌长，李福祺．电力设备局部放电的在线监测，1992，1～29(清华大学王昌长教授撰) |
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