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高压电气设备在线监测在电气工程中的重要性

摘要：TMB是对电力一次设备推行以预防性试验为基础的计划检修制度。预防

性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力系统

安全运行的有效手段之一。

关键词：高压电气设备在线监测硬件结构状态检修

随着社会经济以及电力系统的发展，对发、输、供和用电的可靠性要求越来

越高。同时，随着在线监测、模式识别、计算机信息处理技术等的发展，电气

设备从现行的计划检修(TBM)向状态检修(CBM)转变，已成为必然趋势，因此，本

文将着重讨论作为CBM基础的在线监测和故障诊断的方法，由此说明进行高压电

气设备CBM的基本原则。

一、高压电气设备的在线监测

（一）电力变压器

变压器的在线监测项目主要有油中气体测量与分析、局部放电测量、有载开

关的触头磨损及机械和电气回路的完整性测量等。

(1)油中溶解气体分析(DGOA)。变压器油和纤维绝缘材料在运行中受到水分、

氧气、热量以及铜和铁等材料催化作用的影响而老化和分解，产生的气体大部分

溶于油中。但产生气体的速率是相当缓慢的，随着变压器运行时间的延长，油中

产生可燃气体可降低变压器油是一个闪点，从而引起早期故障。当变压器内部存

在初期故障就形成新的故障条件，其产气速率和产气量则十分明显，绝大多数的

初期缺陷都会出现早期迹象。

基于实验室的DGOA主要是依据变压器的类型或运行时间周期性地进行。有

些发展期短的故障在两次定期取样期间可能检测不到。安装油中特征气体传感器

连续监测，可能检测到早期的潜伏性故障征兆，从而有助于用户尽可能采取正确

的检修措施。已有的DGOA技术能够确定气体的类型、浓度、趋势及气体的产生

速率。油中溶解气体的变化速率在决定故障发展严重性方面很有价值。

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(2)局部放电。油中放电上升沿很陡，脉冲宽度多为NS级，能激励起1GHz

的超高频电磁信号。超高频范围内(300～3000MHz)提取的局部放电信号基本上无

外界干扰，可极大地提高局部放电检测的可靠性和灵敏度。变压器故障的原因之

一是介质击穿，其原因主要是局部放电(PD)。由于局部放电能导致绝缘恶化乃至

击穿，故值得进行在线监测PD参数。最常遇到的PD源正反映了绝缘中由于某些

缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡。

(3)断路器和气体绝缘组合电器。

2

①断路器触头磨损的评估。通过测量It的累积量来实现。电流取自电流互

感器的二次侧，时间则由开关辅助接点的动作时间决定。

②断路器机械故障的评估。据统计，该类故障占断路器故障的40﹪。机械

特性的停电、不揭盖的测量已较成熟，但在线监测难度较大。采用在线监测方法

应考虑其得失利弊及经济性。电气回路的完整性可以在保护装置中实现。

③在线监测GIS机械振动或局部放电已有望实现。国内有的单位利用振动

法在线监测GIS的局部放电，测量原理及抗干扰措施是：①振动强度与放电强度

有相同的趋势；②振动信号具有周期性；③振动脉冲与局部放电有相同的相位特

征。

2、在线监测系统的硬件结构

近10几年来，全国电力试验研究院、所和各基层局均在积极探索行之有效

的在线监测方法，为在线监测技术的进一步发展提供了值得借鉴的经验。据中国

电力科学研究院1998年对国内部分省、市电力部门安装的57套集中型在线监测

系统的调查结果，属于正常或比较正常的监测系统仅占30﹪，而确定不能正常

运行或处于闲置状态的约占35﹪。

2.1带电检测结构形式

带电检测的在线监测系统是将采样用的各类传感器安装于所监测的设备上，

而将A／O转换、CPU及其外围电路等集中于相应的便携式仪器中，用来对所采

集的参量进行分析，以判断设备的状态。

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2.2集中式结构形式

集中式在线监测系统是指采用不同档次的计算机，扩展其外围接口