電壓互感器運行中的異常故障和解決方法

（1）高壓開(kāi)關(guān)設備的結構更復雜，更多樣化。事故種類(lèi)也多樣化。

（2）高壓開(kāi)關(guān)絕大多數經(jīng)常不動(dòng)作，而其動(dòng)作（包括機構、滅弧等）可靠性又極為重要。

（3）高壓開(kāi)關(guān)設備的價(jià)格和重要性較其他電站設備如鍋爐、汽輪機、發(fā)電機和變壓器等要差。

2用電單位應用的目的。

高壓開(kāi)關(guān)設備高壓開(kāi)關(guān)機械特性測試儀在線(xiàn)監測和故障診斷技術(shù)是集傳感、微電子、光電、計算機、通訊、網(wǎng)絡(luò )和信息等高新技術(shù)與傳統的高壓開(kāi)關(guān)技術(shù)結合的綜合性、跨多學(xué)科的—項新技術(shù)，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(shù)的理由有以下幾種：

2．1作為高壓開(kāi)關(guān)設備的狀態(tài)維修的一項技術(shù)根據

狀態(tài)維修是電力系統一項旨在代替實(shí)行多年的定時(shí)維修，有重大經(jīng)濟意義的措施，它具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）保障高的供電率。由于我國輸電供電線(xiàn)路單薄，定時(shí)維修制度下，設備需較經(jīng)常地進(jìn)行小修及大修，勢必造成用戶(hù)不必要的停電。

（2）增加設備使用年限。我國高壓開(kāi)關(guān)專(zhuān)家有一句名言：高壓開(kāi)關(guān)不是用壞的而是試壞的。在定時(shí)維修下，每次高壓開(kāi)關(guān)試驗都需多次合分，而絕大多數高壓開(kāi)關(guān)在試驗中均正常。

（3）減少開(kāi)關(guān)設備故障和事故。當前，高壓開(kāi)關(guān)的檢修均系人工進(jìn)行。有關(guān)人員的素質(zhì)及現時(shí)狀態(tài)均會(huì )直接影響檢修的質(zhì)量甚至會(huì )將合格的開(kāi)關(guān)檢修成不合格的產(chǎn)品。

（4）減少檢修費用。

（5）減少檢修人力。

2．2作為變電站自動(dòng)化、無(wú)人化的一項技術(shù)保證

變電站的自動(dòng)化、無(wú)人化也是電力系統一項具有重大經(jīng)濟意義的措施，有關(guān)理由茲不贅述。高壓開(kāi)關(guān)設備在線(xiàn)監測和故障診斷技術(shù)可代替xun 視人員的視、聽(tīng)、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(dòng)地、不間斷地監測。監測量的種類(lèi)、靈敏度，判斷能力等則會(huì )較一般視人員更有優(yōu)勢。

2．3提高開(kāi)關(guān)設備運行可靠性

定期檢修并不一定能在檢修后的較長(cháng)的運行期間開(kāi)關(guān)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(shù)的目地有很大差異，從而決定技術(shù)與經(jīng)濟方面會(huì )有相當的不同。這里，當然也不排斥不少本位是抱著(zhù)試驗和實(shí)際考察的目的而在小規模地進(jìn)行。

3經(jīng)濟上的思考

國外一些單位重視應用這項技術(shù)能否為用戶(hù)帶來(lái)直接和間接經(jīng)濟效益，并作了一些經(jīng)濟分析。當然常常由于實(shí)際數據的缺乏，并不同國度經(jīng)濟情況又會(huì )大相徑庭。以下是一些考慮方法。

（1）對一般電工產(chǎn)品包括高壓開(kāi)關(guān)設備，只考慮減少維修所帶來(lái)的直接經(jīng)濟效益，據此，在線(xiàn)監測和故障診斷裝置及維修費用不應超過(guò)開(kāi)關(guān)設備價(jià)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(guò)2．75％。

（3）同上，還考慮事故造成的損失，此時(shí)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(jiàn)提供的數據。

（4）實(shí)際上還應當考慮間接經(jīng)濟損失。

（5）社會(huì )損失等也應估計，但更難量化。

4適用場(chǎng)合的推薦

在近、中期，高壓開(kāi)關(guān)高壓開(kāi)關(guān)機械特性測試儀在線(xiàn)監測和故障診斷裝置看來(lái)只宜在少數有限場(chǎng)合應用，這些場(chǎng)合可以是：

（1）220kV及以上的開(kāi)關(guān)設備。

（2）封閉式組合電器。

（3）頻繁操作的重要高壓開(kāi)關(guān)。

（4）故障率較高的設備，如美國電力科學(xué)院與加拿大魁北克電力公司共同開(kāi)發(fā)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(lái)監測出5項重要故障，節的資金百萬(wàn)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(dòng)機構及控制電路監測。

（6）低價(jià)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(jìn)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(shí)性監測（或稱(chēng)為不拆卸不打蓋測試）裝置，如六氟化硫的動(dòng)態(tài)回路電阻檢測弧觸頭磨損，振動(dòng)檢測機械故障等。

（9）具有重大社會(huì )意義如政治影響和牽涉人民生命安全等場(chǎng)合。

5對一些看法的分析

5．1關(guān)鍵問(wèn)題在于提高設備的可靠性

這是*正確的。但設備的改進(jìn)會(huì )引出新問(wèn)題。如封閉式組合電器和罐式斷路器的引入，由于介質(zhì)場(chǎng)強的提高，又引出新的絕緣問(wèn)題，而且設備發(fā)生事故的直接間接損失將更大。另外，設備的改進(jìn)常導致壽命的延長(cháng)，而臨近壽命期故障總會(huì )增加（即浴盆曲線(xiàn)的后沿）。此外，還要決定設備延長(cháng)壽命的可能。因此，一切決定于經(jīng)濟分析，仍會(huì )有不少設備需要此項技術(shù)，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?，F代醫學(xué)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(gè)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(jìn)。

5．3監測和診斷總有誤判

這是*正確的?，F代醫學(xué)檢測診斷已有幾百年仍不可避免這一現象，但仍在應用。實(shí)際上，監測診斷裝置只是提供信息、發(fā)出警報。zhui后操作處理通常由人來(lái)完成，這需要慎重、需要時(shí)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(kāi)關(guān)設備的壽命要短

這是正確的。據繼電保護專(zhuān)家意見(jiàn)，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(cháng)。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(guān)鍵技術(shù)

6．1傳感技術(shù)

這是信號獲取技術(shù)。當前需要發(fā)展舉例：

（1）六氟化硫的低濕傳感技術(shù)；

（2）廉價(jià)簡(jiǎn)易的真空度傳感技術(shù)；

（3）低價(jià)、小尺寸的溫度傳感技術(shù)；

（4）開(kāi)斷能力如燃弧時(shí)間等的監測技術(shù)；

（5）具有綜合監測能力的傳感技術(shù)，如：

（a）機械振動(dòng)傳感技術(shù)，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(shù)，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(shù)

除了少數項目診斷比較簡(jiǎn)單容易外，這方面的研究開(kāi)發(fā)不足是當前高壓開(kāi)關(guān)監測診斷技術(shù)的嚴重缺陷。有些項目監測很容易，但診斷不容易，如線(xiàn)圈電流波形診斷和由行程信號求速度等。機械振動(dòng)信號有很好的檢測能力，但診斷技術(shù)碰到很多麻煩，大大地限制了它的應用。這方面的研發(fā)需要投入相當規模的人力物力。

有關(guān)故障診斷技術(shù)有以下幾個(gè)方面的方法。

（1）特征參數法

根據制造廠(chǎng)家提供或專(zhuān)門(mén)試驗所得參數進(jìn)行對比。比較時(shí)須注意條件的差異如環(huán)境溫度，負載電流或開(kāi)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(chǎn)品）。比較時(shí)須注意條件的差異，如環(huán)境溫度，負載電流或開(kāi)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(guān)特性的發(fā)現

在注意監測信號的宏觀(guān)特性的同時(shí)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(shí)（如機械方面），這有時(shí)會(huì )顯示事故的前兆，診斷技術(shù)須發(fā)展這方面的能力。

（4）典型故障特征法

根據模型試驗、現場(chǎng)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(wèn)題，效率較高，如西交大楊武博士的工作即是。

（5）專(zhuān)家系統法

可將專(zhuān)家經(jīng)驗移植，并可進(jìn)行綜合判斷。

6．3電磁兼容技術(shù)

高壓開(kāi)關(guān)在線(xiàn)監測和故障診斷裝置須下放到開(kāi)關(guān)設備上，這就造成電磁干擾特別嚴重的不利情況。*，真空開(kāi)關(guān)開(kāi)合電路出現復燃時(shí)和封閉式組合電器隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合無(wú)載短母線(xiàn)時(shí)都會(huì )產(chǎn)生陡度很大的過(guò)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(chǎng)和磁場(chǎng)（特別在短路時(shí)）的影響也將相當強烈。因此必須研究可靠的防護（抑制）技術(shù)及不同應用場(chǎng)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(xiàn)監測故障診斷技術(shù)與電網(wǎng)計量、繼電保護、電網(wǎng)故障錄波及操作順序分析、高壓開(kāi)關(guān)操縱控制諸系統綜合。

（2）發(fā)展高壓開(kāi)關(guān)在線(xiàn)監測和故障診斷系統的通信技術(shù)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(kāi)關(guān)（頻繁操作和重要的設備）的過(guò)熱和機械故障的監測和診斷和電力設備出線(xiàn)端過(guò)熱的監測診斷等。

7研究、開(kāi)關(guān)、制造和運行單位的配合

在我國，較合理的研究開(kāi)發(fā)單位應是電力系統或用戶(hù)、高壓開(kāi)關(guān)設備制造廠(chǎng)以及研究院所或高校聯(lián)合進(jìn)行。產(chǎn)品制造則更適于制造廠(chǎng)完成，這樣不但易保證質(zhì)量而且在設備出廠(chǎng)時(shí)就可積累數據并便于工廠(chǎng)跟蹤及大范圍的統計，使這一工作系統化并可通過(guò)反饋信息提高產(chǎn)品質(zhì)量。為此，一些高壓開(kāi)關(guān)廠(chǎng)宜向一些國外綜合型公司學(xué)習，大力提高微電子及計算機類(lèi)產(chǎn)品的研究、開(kāi)發(fā)能力，以盡快適應當前工業(yè)、科技發(fā)展的趨勢。為此，引進(jìn)及培養這些領(lǐng)域的技術(shù)人才特別是有經(jīng)驗的研發(fā)人員是極為重要的。在此，有關(guān)政策宜有所傾斜。