高压断路器在线监测系统的运行特性及变化分析.docx

高压断路器在线监测系统的运行特性及变化分析高压断路器在线监测系统的运行特性及变化分析fenghy导语：随着电力体制改革的深化，在电力市场，电力系统需要进一步进步电力设备的可靠性。一、引言随着电力体制改革的深化，在电力市场，电力系统需要进一步进步电力设备的可靠性。保证运行可靠性和维修经济性成为输电、发电企业适应市场竞争的迫切需要，用状态检修形式取代现有的方案检修形式，是电力工业开展的趋势。根据国家电力公司公布施行（火力发电厂施行设备状态检修的指导意见）的要求，电力公司应根据自身设备的实际及人员、资金情况，选择一些查合施行状态检修的设备，先在一定范围内开展工作。550KV、220KV、110KV高压开关、厂地高压开关都已经被列人施行状态检测的范畴。实现电气设备状态检修的根底是对设备的在线状态监测。在线监测能准确、实时地反映电气设备的状况和预测使用寿命，为检修决策提供根据。电气设备状态监测不仅是设备状态检修形式的根底，也符合无人值守变电站目前我国电力部门正在施行的电气运行治理形式的开展需要。这就要求电力企业逐步形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和主动检修为一体的、优化的综合检修方式，以进步设备的可靠性并降低电力本钱。二、断路器在线状态监测的意义高压断路器在线状态监测系统用于变电站、开闭所、电厂高压断路器的机械性能、电气绝缘性能、触头电寿命及操纵回路工作状态的监测，通过综合分析在线监测的数据和相关历史数据，诊断出高压断路器当前的工作状态，为电气设备状态检修提供决策根据。电力系统中，高压断路器数目最多、检修量大、费用高。有关统计说明，变电站维护费用的一半以上是用在高压断路器上，而其中60%又是用于断路器的小修和例行检修上。另外据统计，10%的断路器故障是由于不正确的检修所致，断路器的大修完全解体，既费时间，费用也很高，而且解体和重新装配会引起很多新的缺陷。在目前相对保守的方案检修中，检修缺乏一定的针对性。断路器在线状态监测系统能及时理解断路器的工作状态、缺陷的部位，减少过早或者不必要的停电试验和检修，减少维护工作量，降低维修费用，进步检修的针对性，可显著进步电力系统可靠性和经济性。在线监测主要包括机械性在线监测、触头电寿命监测等，监测内容有泄漏电流监测、气体密度监测、开断次数监测、开断电流监测、振动波形监测、分合闸线圈电流波形监测、断路器红夕卜成像监测和操纵机构油压监测等。三、高压断路器的使用情况分析1国内电力系统断路器使用状况据各电力集团公司、省区、市电力公司局的统计，截至1999年底，全国电力系统中运行的6220KV配电开关共273153台，比1998年增加23261台，年平均增长率为9.3%，预计2003年到达39万台。各电压等级高压开关的使用比例，以550KV装用量为100%，那么550KV:363KV:252KV:126KV:72.5KV:40.5KV:12KV的比例为100%:51%:1653%:4491%:816%:6391%:27711%。局部省市电力公司断路器装用类型、电压等级分别如图1和图2所示。图1断路器类型分布状况统计 align=center图2断路器按电压等级分布统计以550kv装用量为100/align2国外开关设备在线监测状况据资料介绍，美国于1995年公布了“电气设备绝缘诊断方法导那么，现已转向以在线监测为主，并已制定出有关标准。日本上世纪80年代开场进入以状态监测为根底的预知维修时代，其该项技术的研究与应用进展很快，并已积累了大量数据与经历，逐步形成了一些标准和较成熟的方法。1998年的GIS智能维护中就有监测内部电晕、分解气体、导音、耐电压特性、温升等工程。德国频谱化学和频谱应用研究所、科技研究与开展所的中央实验室开发的离子迁移率频谱仪由分析传感器系统公司制造，作为SF6断路器气表达场监测的工具，已在巴西的电力部门成功应用。在美国有50%以上的电力公司已经应用状态检修技术对发电设备施行状态检修，美国。CONSOLIDATEDELECTRONICS，INC.CEI公司研制消费的SM6系列断路器监测器美国专利号5，385，451，可以在线测量SF6气体温度和压力，并连续地、实时地计算SF6气体密度。同时，还可监视断路器内加热器、操纵电流、气体液体压力以及跳闸合闸线圈的工作状况，预测SF6气体泄漏趋势及其它潜伏故障，防止了事故的发生，进而进步了电力系统运行可靠性。该监测数据既可通过现场PC机，也可通过RS232/485接口远程通讯获得，并且存储数据长达10年之久，目前该产品已进人中国市场。ABB公司在高压气体绝缘组合开关GIS的消费经过中，已经考虑到其断路器局部性能的状态监测。如断路器的储能状态、二次回路完好性、分合闸位置状态的监测等。ABB公司还推出的高压开关柜智能化集中控制保护单元，将控制、信号、保护、测量和监视等功能组合起来，使高压开关柜具有连续自监视以及与电站控制系统直接连接等功能。监测的工程：辅助回路监视、对电动机操动开关装置的电源监视、跳闸线圈完好性监视、断路器储能弹簧状态监视、机械操纵次数监视、气体压力监视、开关累计运行时间按小时、触点切换时间从合到开的位置等。3正在形成的断路器在线监测大市场国内外的研究说明，高压断路器施行状态监测经济效益显著，1995年美国电科院与CORNEDISON电厂合作对10台机组安装了其状态监测设备，经计算，开场两年的经济效益超过1600万美元。在国内随着电力体制改革的推进，电力市场的开展需要新的检修形式状态检修。目前有相当多的电厂、供电局已经推行状态检修。如北仑电厂、外高桥电厂、邹县发电厂、大连电业局、广州供电局和宝鸡供电局的状态检修工作，均获得了较好的效果。将来的几年，电力系统将需要大量的在线状态监测设备，按每年2%的断路器安装在线监测设备计算，约5463台273153×2%到780台390000×2%断路器将安装就地监测单元2%的解释：假设40%的单位认同在线状态监测技术，其中50%的单位预备为其10%的断路器安装在线状态监测系统。四、断路器在线状态监测系统的开展方向目前，状态监测产品是监测变电站电气设备的绝缘状态的多，监测其它性能的少。从在线监测系统的应用情况来看，应考虑以下几个方面的问题：1故障诊断阑值确实定。故障阂值确实定是正确诊断的前提，早期故障诊断的根据有赖于实际经历或者标准，从在线监测装置提供的有关动作参数、性能参数，或比拟历史记录，分析运行特性的变化趋势，可以进展断路器状态判定。2断路器有三相联动操纵、三相分相操纵和单相断路器三种。收集量的种类一样，但收集量的个数差异很大。采样不可能兼顾三种情况，建议采样板的设计以三相联动操纵断路器为主，兼顾单相运行断路器。三相分相操纵断路器监测应加紧研究。3监测单元户外的安装，要解决抗干扰、防潮、长期运行稳定性问题。传感器的测量误差和响应时间与测量量的影响。如：霍尔电流传感器的反响时间可达10S，但电磁隔离传感器的响应时间有350RNS，因此要考虑怎样修正的问题。固然断路器在线监测系统的开展经历了几年的时间，但从实际应用情况看，今后的开展还应考虑以下几个方面：1集成性。集高压断路器多项监测功能于一体，有利于多信息的交融，支持网络化集中治理。2通用性。由于断路器绝缘介质的不同如油、SF6气体、真空，监测的工程不一样。在硬件设计时应考虑足够多的采样通道，保证采样板的通用性，可以知足不同类型的断路器要求。在软件设计中，采用组态技术实现不同类型断路器相关参数的设定。3扩大性。监测系统对监测的断路器的个数不受限制；考虑断路器就地采样单元与变电站在线监测系统的兼容，能为变电站综合自动化提供信息。4组合性。断路器就地采样单元内部插件模块化。5可靠性。监测系统良好的电磁兼容性和自检功能。0