電壓互感器運行中的異常故障和解決方法

     電壓互感器運行中的異常故障和解決方法

　（1）高壓開關設備的結構更復雜，更多樣化。事故種類也多樣化。
　 （2）高壓開關絕大多數經常不動作，而其動作（包括機構、滅弧等）可靠性又極為重要。
　　（3）高壓開關設備的價格和重要性較其他電站設備如鍋爐、汽輪機、發電機和變壓器等要差。
　　2 用電單位應用的目的。
　　高壓開關設備高壓開關機械特性測試儀在線監測和故障診斷技術是集傳感、微電子、光電、計算機、通訊、網絡和信息等與傳統的高壓開關技術結合的綜合性、跨多學科的—項新技術，但這決不是應用它的理由。根據國內、外的一些情況，不同單位應用該項技術的理由有以下幾種：
　　2．1作為高壓開關設備的狀態維修的一項技術根據
　　狀態維修是電力系統一項旨在代替實行多年的定時維修，有重大經濟意義的措施，它具有以下優點。
　　（1）保障高的供電率。由于我國輸電供電線路單薄，定時維修制度下，設備需較經常地進行小修及大修，勢必造成用戶不必要的停電。
　　（2）增加設備使用年限。我國高壓開關專家有一句名言：高壓開關不是用壞的而是試壞的。在定時維修下，每次高壓開關試驗都需多次合分，而絕大多數高壓開關在試驗中均正常。
　　（3）減少開關設備故障和事故。當前，高壓開關的檢修均系人工進行。有關人員的素質及現時狀態均會直接影響檢修的質量甚至會將合格的開關檢修成不合格的產品。
　　（4）減少檢修費用。
　　（5）減少檢修人力。
　　2．2作為變電站自動化、無人化的一項技術保證
　　變電站的自動化、無人化也是電力系統一項具有重大經濟意義的措施，有關理由茲不贅述。高壓開關設備在線監測和故障診斷技術可代替巡視人員的視、聽、觸、嗅、味五種感官，在各種氣候條件下包括黑夜、大雨、沙塵等十分嚴酷的條件下，自動地、不間斷地監測。監測量的種類、靈敏度，判斷能力等則會較一般巡視人員更有優勢。
　　2．3提高開關設備運行可靠性
　　定期檢修并不一定能在檢修后的較長的運行期間開關不出故障和事故，這已為眾多事例證明。
　　顯然，不同單位應用該項技術的目地有很大差異，從而決定技術與經濟方面會有相當的不同。這里，當然也不排斥不少本位是抱著試驗和實際考察的目的而在小規模地進行。
　　3 經濟上的思考
　　國外一些單位重視應用這項技術能否為用戶帶來直接和間接經濟效益，并作了一些經濟分析。當然常常由于實際數據的缺乏，并不同國度經濟情況又會大相徑庭。以下是一些考慮方法。
　　（1）對一般電工產品包括高壓開關設備，只考慮減少維修所帶來的直接經濟效益，據此，在線監測和故障診斷裝置及維修費用不應超過開關設備價格（包括安裝費用的）l％。
　　（2）對頻繁操作的高壓斷路器，如水電站的調峰高壓斷路器，費用可以高不少。在此情況下，上述費用不應超過2．75％。
　　（3）同上，還考慮事故造成的損失，此時應考慮事故率及每次事故造成的直接損失（包括損壞的零部件、維修費，少供電的損失等）。但未見提供的數據。
　　（4）實際上還應當考慮間接經濟損失。
　　（5）社會損失等也應估計，但更難量化。
　　4 適用場合的推薦
　　在近、中期，高壓開關高壓開關機械特性測試儀在線監測和故障診斷裝置看來只宜在少數有限場合應用，這些場合可以是：
　　（1）220kV及以上的開關設備。
　　（2）封閉式組合電器。
　　（3）頻繁操作的重要高壓開關。
　　（4）故障率較高的設備，如美國電力科學院與加拿大魁北克電力公司共同開發的監測系統的對象都是舊型的雙壓式六氟化硫斷路器和壓縮空氣斷路器，幾年來監測出5項重要故障，節的資金百萬美元。
　　（5）事故率較高項目的監測：
　　（a）封閉式組合電器和罐式斷路器的絕緣監測；
　　（b）操動機構及控制電路監測。
　　（6）低價的一些項目的監測診斷裝置可更廣泛應用。如ABB公司的12kV斷路器的應用。
　　（7）應用便攜式儀器進行檢測，如UHF、VHF局部放電檢測、定位和紅外溫度檢測儀等已在國內外應用。
　　（8）臨時性監測（或稱為不拆卸不打蓋測試）裝置，如六氟化硫的動態回路電阻檢測弧觸頭磨損，振動檢測機械故障等。
　　（9）具有重大社會意義如政治影響和牽涉人民生命安全等場合。
　　5 對一些看法的分析
　　5．1關鍵問題在于提高設備的可靠性
　　這是*正確的。但設備的改進會引出新問題。如封閉式組合電器和罐式斷路器的引入，由于介質場強的提高，又引出新的絕緣問題，而且設備發生事故的直接間接損失將更大。另外，設備的改進常導致壽命的延長，而臨近壽命期故障總會增加（即浴盆曲線的后沿）。此外，還要決定設備延長壽命的可能。因此，一切決定于經濟分析，仍會有不少設備需要此項技術，當然永遠只是其中必需的一部份。
　　5．2監測和診斷總有漏判
　　這是*正確的。現代醫學檢測診斷已有幾百年仍不可避免這一現象，但仍在應用。根據國外數據，用局部放電法監測組合式電器絕緣故障的檢出率約為60％，一般認為這是一個不錯的數據，可以藉此獲得相當效益了。當然還要努力以不斷改進。
　　5．3監測和診斷總有誤判
　　這是*正確的。現代醫學檢測診斷已有幾百年仍不可避免這一現象，但仍在應用。實際上，監測診斷裝置只是提供信息、發出警報。zui后操作處理通常由人來完成，這需要慎重、需要時間。如龍羊峽變電站監測出某間隔有明顯局部放電信號，只是提前安排檢修計劃，并不影響供電。
　　5．4監測診斷裝置的壽命比開關設備的壽命要短
　　這是正確的。據繼電保護專家意見，微機繼電保護裝置的壽命約為十五年，主要由A／D裝置的壽命決定，其他元件還要長。購置安裝新的設備將增加成本。另一方面，應用自我檢測手段可以避免裝置的故障導致監測診斷的錯誤，這不難做到。
　　6 關鍵技術
　　6．1傳感技術
　　這是信號獲取技術。當前需要發展舉例：
　　（1）六氟化硫的低濕傳感技術；
　　（2）廉價簡易的真空度傳感技術；
　　（3）低價、小尺寸的溫度傳感技術；
　　（4）開斷能力如燃弧時間等的監測技術；
　　（5）具有綜合監測能力的傳感技術，如：
　　（a）機械振動傳感技術，可檢測機械故障，機械零件脫落，出現局部放電的絕緣不良、小電流電弧和接觸不良等。
　　（b）電磁波傳感技術，可檢測出現局部放電的絕緣不良、小電流電弧和接觸不良等。
　　6．2故障診斷技術
　　除了少數項目診斷比較簡單容易外，這方面的研究開發不足是當前高壓開關監測診斷技術的嚴重缺陷。有些項目監測很容易，但診斷不容易，如線圈電流波形診斷和由行程信號求速度等。機械振動信號有很好的檢測能力，但診斷技術碰到很多麻煩，大大地限制了它的應用。這方面的研發需要投入相當規模的人力物力。
　　有關故障診斷技術有以下幾個方面的方法。
　　（1）特征參數法
　　根據制造廠家提供或專門試驗所得參數進行對比。比較時須注意條件的差異如環境溫度，負載電流或開斷電流，已操作次數等，并需注意分散度的合理選擇。當然，特征參數也是以下各種方法的基礎。正確選擇或推出恰當的特征參數是一項十分重要的工作。
　　（2）比較法
　　可以有縱向法（歷史的），橫向法（同型產品）。比較時須注意條件的差異，如環境溫度，負載電流或開斷電流，已操作次數等，并需注意分散度的合理選擇。
　　（3）信號的微觀特性的發現
在注意監測信號的宏觀特性的同時必須注意信號某些微小異常的診斷，當檢測信號特征值雖屬基本正常但出現某些細微差別時（如機械方面），這有時會顯示事故的前兆，診斷技術須發展這方面的能力。
　　（4）典型故障特征法
　　根據模型試驗、現場試驗信號特征可以作出診斷結論。此種方法工作量相當大，但這是很有意義的基礎性工作。應用計算機仿真可以很好地解決一些方面的問題，效率較高，如西交大楊武博士的工作即是。
　　（5）專家系統法
　　可將專家經驗移植，并可進行綜合判斷。
　　6．3電磁兼容技術
　　高壓開關在線監測和故障診斷裝置須下放到開關設備上，這就造成電磁干擾特別嚴重的不利情況。*，真空開關開合電路出現復燃時和封閉式組合電器隔離開關開合無載短母線時都會產生陡度很大的過電壓，這將造成強烈的電磁波輻射及外殼等處電位上浮。此外，工頻電場和磁場（特別在短路時）的影響也將相當強烈。因此必須研究可靠的防護（抑制）技術及不同應用場合下應有的防護水平也即抗擾性標準，這方面還有不少工作要做。
　　6．4與其他系統的兼容及擴展
　　（1）在線監測故障診斷技術與電網計量、繼電保護、電網故障錄波及操作順序分析、高壓開關操縱控制諸系統綜合。
　　（2）發展高壓開關在線監測和故障診斷系統的通信技術并與電力系統中的MIS系統，SCADA系統等兼容。
　　（3）電力變壓器有載分接開關（頻繁操作和重要的設備）的過熱和機械故障的監測和診斷和電力設備出線端過熱的監測診斷等。
　　7 研究、開關、制造和運行單位的配合
　　在我國，較合理的研究開發單位應是電力系統或用戶、高壓開關設備制造廠以及研究院所或高校聯合進行。產品制造則更適于制造廠完成，這樣不但易保證質量而且在設備出廠時就可積累數據并便于工廠跟蹤及大范圍的統計，使這一工作系統化并可通過反饋信息提高產品質量。為此，一些高壓開關廠宜向一些國外綜合型公司學習，大力提高微電子及計算機類產品的研究、開發能力，以盡快適應當前工業、科技發展的趨勢。為此，引進及培養這些領域的技術人才特別是有經驗的研發人員是極為重要的。在此，有關政策宜有所傾斜。