基于高压电气设备绝缘监测技术浅析

基于高压电气设备绝缘监测技术浅析

陈翼毛惠卿闫志伟刘本峰唐晓坤聂彤云赵林

（国网山东省电力公司滨州供电公司山东滨州256610）

摘要:我国的电力事业正处于高速的发展时期，在众多不同的领域都能见到各种高压电气设备，可见其在我国应用范围之广。基于此，对高压设备的安全进行试验和研究是非常有必要的，文章探讨了现有的高压电气设备绝缘监测技术，并对其进行简要分析。

关键词:高压；电气设备；绝缘监测技术

一、绝缘技术的内容与测定目标及原因

1.1绝缘技术内容

用于高压电气设备的绝缘检测技术就是在高压电气设备开机运行时，对其相关特征参数进行监控、记录并分析的技术手段。通过该技术能检测出目标设备真实准确的绝缘的性能参数，以便于全面了解设备的特性。具体操作时需根据仪器本身的一些特性来进行调整，以得出最准确全面的结果，需要测定的参数一般有主线伏特值、电容值、绝缘阻抗以及漏电流等，有时根据具体需要，可以测定电气设备绝缘材料的百分比。该技术还处在不断的革新之中，将会有更多细化的指标需要进行监测。

1.2测定目标以及原因

绝缘技术需要对多项绝缘特性进行测定，再通过复杂的数据分析和处理过程得出结论。具体测定目标和原因如下：①设备开启后，对设备上的避雷器的阻抗和电流波动进行测定，以便对设备内的绝缘材料有个大致的了解，并确定开关的老化程度。②漏电电流测定。对容易出现漏电电流的关键部位进行漏电电流的测定，如无级变速器、套管以及互感器，以了解设备的漏电情况，并作出相关处理措施。③观察设备阻抗值。对高压电气设备的阻抗值进行测定极易受到磁场干扰，因此测量时应该避免这种情况的出现，通过对阻抗值的测定，判断电力系统能否在雷击或者电压较大时，保护自身不受损，并且保持稳定运行。④监控可燃物质。设备中经常会有可燃物质，诸如机械润滑油、绝缘油一类，通过对这些物质的监控，防止因放电或者高温使其发生燃烧损坏设备。

二、绝缘技术难点

高压电器设备的绝缘技术必须达到质量标准和性能要求，否则就可能埋下安全隐患，当不可知的触发因素产生在隐患处，就可能引发安全事故。因此，目前的高压电器的绝缘监测需要与时俱进，不断引入国际上先进成熟的新技术和新方法，从而最大程度上避免因技术跟不上而导致的安全事故。

2.1技术改造

许多高压电气设备绝缘试验都是在实验室等能营造理性实验条件的环境下进行的，研究出的新技术和新方法若想真正运用到实际生产中去，需要对其进行一定程度的改造。往往实验室研究出来的技术方案通常是用于对高压电气设备结构的优化，从结构层面提高电力系统的绝缘能力。

2.2模拟测试

模拟技术通过计算机将新技术的运用过程事先在虚拟平台上进行测试，以便预见新技术在实际应用中可能出现的问题，也能为测试高压电气设备提供指导。计算机在这个过程中充当了测试管理和控制的中心。该技术可应用于各种型号的高压电气设备。

2.3设备调试

通过模拟合格的技术在应用到实际高压电气设备时会有一个模拟运行和调试操作的过程。调试时反映出的情况比模拟阶段更加真实和准确，弥补模拟中可能遗漏的细节。调试过程中需要注意自然因素对调试的影响。调试应当在多个地点（室内和室外）进行，以比较设备之间性能的差异，从而可以知道设备对温度的敏感程度，优先选择适合户外作业的型号。

三、监督设备存在的问题

3.1磁场干扰

监督设备内部构造比较精密，因此容易受强电场干扰导致其收集跟踪信号的能力大大降低。目前能够大幅度减少电缆传输阶段存在的电磁干扰问题的技术是全光数字采集系统，但是这种技术还需要有更加深入的研究和实践。

3.2传感器干扰

当前普遍使用的传感器对温度、压力以及震动等外部条件十分敏感，性能容易出现波动，这都会使系统的精度和稳定性受到影响。传感技术仍有很长的路要走。

3.3状态检修

监督设备需要经常对其运行状态进行维护和检修，需要安排有相关经验的工作人员基于现有条件对设备进行维护检修，虽然对设备进行状态检修可以在一定程度上减少后期的工作量，但需要付出额外的人力，受限于技术条件的情况较为严重，因此，需要加快在线监测技术的革新进程，力求实现检修监督一体化和自动化。

3.4监测标准不统一

目前行业内对监测还没形成系统性的统一标准，因此绝缘在线监测得到的参数缺少一个可以比对的标准，一般将数据同停电后测得的参数进行比对。多年来，通过对这两者之间的分析，发现这两者之间有规律可循，从而能给出一个预防性试验标准，并照此设置成为报警系统的标准，一旦绝缘指数进入设定的阈值范围，系统就能给出报警提示。

3.5设备自身问题

虽说在线实时监测技术已经被逐渐应用到了许多高压电气设备中，但其周边的配套设备并没有跟上，诸如与绝缘在线监测设备相适应的自检软件或者是用于传输信号的接口，因此真正实施绝缘在线监测仍旧有许多问题需要研究解决。

四、绝缘监测技术的应用分析

4.1实时监测变压器

该种监测技术主要是通过对气体内物质百分比和局部放电的位置的分析，使用了聚合物膜，把标志性物质从油中分离，其中标志性物质包括乙炔、一氧化碳、甲烷、氢气、乙烯等。使其通过酶催化气体传感器，检测气体含量，再用于确定变压器的异常情况。如果发现异常的绝缘状态，在线检测系统会自动跟踪并记录气体的相关数据，包括气体速率、温度以及物质组成，并且确定故障元件。

4.2监测用发电机

发电机作为产生电气的源头，自身绝缘方面的措施尤为重要。因此对发电机组绝缘性能的监测是主要的环节。由于发电机上的漏电形式以局部放电为主，所以监测时可以有针对性地对其局部放电现象进行监测，也可以通过尖端放电等手段进行检测。

4.3监测电容式电压

经常使用的电容式高压电气设备型号繁多，通常采用检查交流泄漏电流以及介质的损耗角度的tan值等手段来监测其绝缘性能，也可以从数据分析结果上反映出环境湿度对设备绝缘能力的影响。

4.4监测避雷器

避雷器最常见的问题就是受潮和老化，一旦出现这两点危险因素，往往会导致阀片上电流泄露，从而使避雷器失效。实时监测装置通常是对全电流和实时电流的数据进行测定，从而确定出现问题的原因和具体位置。用于避雷器上的监测装置发展至今已经经过了多次改进，在实时监测设备工作时的阻性电流等参数方面，能提供更加准确的准确性，而且在操作上也进行了简化。

4.5监测地理信息系统

目前业内对地理信息系统的监测方法主要是从化学、机械和电气几个方面来进行的。化学上能够通过分解产物，继而对气体组分进行分析、局部放电检测和局部过热判断；机械的方法则是使用高敏的压电加速度传感器和超声传感器，通过对机械振动和弹性波的监测来间接监测局部放电或绝缘故障；电气的方法是使用内外部电极以及磁耦合手段测出GIS的鞘层电势，从而检测局部放电情况。

结语

由于近些年人们在生活和生产中越来越多地接触到高压电气设备，对其绝缘技术的重视程度也水涨船高，在这种氛围下，绝缘监督技术也有了较显著的发展。主要通过实验的方式研究可行的新技术和新手段，再逐渐渗透到实际应用中去，从而实现对设备的全面监控，