電壓互感器運(yùn)行中的異常故障和解決方法

（1）高壓開關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，更多樣化。事故種類也多樣化。

（2）高壓開關(guān)絕大多數(shù)經(jīng)常不動(dòng)作，而其動(dòng)作（包括機(jī)構(gòu)、滅弧等）可靠性又極為重要。

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

2用電單位應(yīng)用的目的。

高壓開關(guān)設(shè)備高壓開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試儀在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)是集傳感、微電子、光電、計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)和信息等高新技術(shù)與傳統(tǒng)的高壓開關(guān)技術(shù)結(jié)合的綜合性、跨多學(xué)科的—項(xiàng)新技術(shù)，但這決不是應(yīng)用它的理由。根據(jù)國(guó)內(nèi)、外的一些情況，不同單位應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的理由有以下幾種：

2．1作為高壓開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)維修的一項(xiàng)技術(shù)根據(jù)

狀態(tài)維修是電力系統(tǒng)一項(xiàng)旨在代替實(shí)行多年的定時(shí)維修，有重大經(jīng)濟(jì)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(guó)輸電供電線路單薄，定時(shí)維修制度下，設(shè)備需較經(jīng)常地進(jìn)行小修及大修，勢(shì)必造成用戶不必要的停電。

（2）增加設(shè)備使用年限。我國(guó)高壓開關(guān)專家有一句名言：高壓開關(guān)不是用壞的而是試壞的。在定時(shí)維修下，每次高壓開關(guān)試驗(yàn)都需多次合分，而絕大多數(shù)高壓開關(guān)在試驗(yàn)中均正常。

（3）減少開關(guān)設(shè)備故障和事故。當(dāng)前，高壓開關(guān)的檢修均系人工進(jìn)行。有關(guān)人員的素質(zhì)及現(xiàn)時(shí)狀態(tài)均會(huì)直接影響檢修的質(zhì)量甚至?xí)⒑细竦拈_關(guān)檢修成不合格的產(chǎn)品。

（4）減少檢修費(fèi)用。

（5）減少檢修人力。

2．2作為變電站自動(dòng)化、無人化的一項(xiàng)技術(shù)保證

變電站的自動(dòng)化、無人化也是電力系統(tǒng)一項(xiàng)具有重大經(jīng)濟(jì)意義的措施，有關(guān)理由茲不贅述。高壓開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)可代替xun 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(yán)酷的條件下，自動(dòng)地、不間斷地監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)量的種類、靈敏度，判斷能力等則會(huì)較一般視人員更有優(yōu)勢(shì)。

2．3提高開關(guān)設(shè)備運(yùn)行可靠性

定期檢修并不一定能在檢修后的較長(zhǎng)的運(yùn)行期間開關(guān)不出故障和事故，這已為眾多事例證明。

顯然，不同單位應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的目地有很大差異，從而決定技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面會(huì)有相當(dāng)?shù)牟煌＿@里，當(dāng)然也不排斥不少本位是抱著試驗(yàn)和實(shí)際考察的目的而在小規(guī)模地進(jìn)行。

3經(jīng)濟(jì)上的思考

國(guó)外一些單位重視應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)能否為用戶帶來直接和間接經(jīng)濟(jì)效益，并作了一些經(jīng)濟(jì)分析。當(dāng)然常常由于實(shí)際數(shù)據(jù)的缺乏，并不同國(guó)度經(jīng)濟(jì)情況又會(huì)大相徑庭。以下是一些考慮方法。

（1）對(duì)一般電工產(chǎn)品包括高壓開關(guān)設(shè)備，只考慮減少維修所帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)此，在線監(jiān)測(cè)和故障診斷裝置及維修費(fèi)用不應(yīng)超過開關(guān)設(shè)備價(jià)格（包括安裝費(fèi)用的）l％。

（2）對(duì)頻繁操作的高壓斷路器，如水電站的調(diào)峰高壓斷路器，費(fèi)用可以高不少。在此情況下，上述費(fèi)用不應(yīng)超過2．75％。

（3）同上，還考慮事故造成的損失，此時(shí)應(yīng)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(fèi)，少供電的損失等）。但未見提供的數(shù)據(jù)。

（4）實(shí)際上還應(yīng)當(dāng)考慮間接經(jīng)濟(jì)損失。

（5）社會(huì)損失等也應(yīng)估計(jì)，但更難量化。

4適用場(chǎng)合的推薦

在近、中期，高壓開關(guān)高壓開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試儀在線監(jiān)測(cè)和故障診斷裝置看來只宜在少數(shù)有限場(chǎng)合應(yīng)用，這些場(chǎng)合可以是：

（1）220kV及以上的開關(guān)設(shè)備。

（2）封閉式組合電器。

（3）頻繁操作的重要高壓開關(guān)。

（4）故障率較高的設(shè)備，如美國(guó)電力科學(xué)院與加拿大魁北克電力公司共同開發(fā)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的對(duì)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(jiān)測(cè)出5項(xiàng)重要故障，節(jié)的資金百萬美元。

（5）事故率較高項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)：

（a）封閉式組合電器和罐式斷路器的絕緣監(jiān)測(cè)；

（b）操動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制電路監(jiān)測(cè)。

（6）低價(jià)的一些項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)診斷裝置可更廣泛應(yīng)用。如ABB公司的12kV斷路器的應(yīng)用。

（7）應(yīng)用便攜式儀器進(jìn)行檢測(cè)，如UHF、VHF局部放電檢測(cè)、定位和紅外溫度檢測(cè)儀等已在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用。

（8）臨時(shí)性監(jiān)測(cè)（或稱為不拆卸不打蓋測(cè)試）裝置，如六氟化硫的動(dòng)態(tài)回路電阻檢測(cè)弧觸頭磨損，振動(dòng)檢測(cè)機(jī)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(duì)一些看法的分析

5．1關(guān)鍵問題在于提高設(shè)備的可靠性

這是*正確的。但設(shè)備的改進(jìn)會(huì)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(zhì)場(chǎng)強(qiáng)的提高，又引出新的絕緣問題，而且設(shè)備發(fā)生事故的直接間接損失將更大。另外，設(shè)備的改進(jìn)常導(dǎo)致壽命的延長(zhǎng)，而臨近壽命期故障總會(huì)增加（即浴盆曲線的后沿）。此外，還要決定設(shè)備延長(zhǎng)壽命的可能。因此，一切決定于經(jīng)濟(jì)分析，仍會(huì)有不少設(shè)備需要此項(xiàng)技術(shù)，當(dāng)然永遠(yuǎn)只是其中必需的一部份。

5．2監(jiān)測(cè)和診斷總有漏判

這是*正確的。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢測(cè)診斷已有幾百年仍不可避免這一現(xiàn)象，但仍在應(yīng)用。根據(jù)國(guó)外數(shù)據(jù)，用局部放電法監(jiān)測(cè)組合式電器絕緣故障的檢出率約為60％，一般認(rèn)為這是一個(gè)不錯(cuò)的數(shù)據(jù)，可以藉此獲得相當(dāng)效益了。當(dāng)然還要努力以不斷改進(jìn)。

5．3監(jiān)測(cè)和診斷總有誤判

這是*正確的。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢測(cè)診斷已有幾百年仍不可避免這一現(xiàn)象，但仍在應(yīng)用。實(shí)際上，監(jiān)測(cè)診斷裝置只是提供信息、發(fā)出警報(bào)。zhui后操作處理通常由人來完成，這需要慎重、需要時(shí)間。如龍羊峽變電站監(jiān)測(cè)出某間隔有明顯局部放電信號(hào)，只是提前安排檢修計(jì)劃，并不影響供電。

5．4監(jiān)測(cè)診斷裝置的壽命比開關(guān)設(shè)備的壽命要短

這是正確的。據(jù)繼電保護(hù)專家意見，微機(jī)繼電保護(hù)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(zhǎng)。購(gòu)置安裝新的設(shè)備將增加成本。另一方面，應(yīng)用自我檢測(cè)手段可以避免裝置的故障導(dǎo)致監(jiān)測(cè)診斷的錯(cuò)誤，這不難做到。

6關(guān)鍵技術(shù)

6．1傳感技術(shù)

這是信號(hào)獲取技術(shù)。當(dāng)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）開斷能力如燃弧時(shí)間等的監(jiān)測(cè)技術(shù)；

（5）具有綜合監(jiān)測(cè)能力的傳感技術(shù)，如：

（a）機(jī)械振動(dòng)傳感技術(shù)，可檢測(cè)機(jī)械故障，機(jī)械零件脫落，出現(xiàn)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(cè)出現(xiàn)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(shù)項(xiàng)目診斷比較簡(jiǎn)單容易外，這方面的研究開發(fā)不足是當(dāng)前高壓開關(guān)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的嚴(yán)重缺陷。有些項(xiàng)目監(jiān)測(cè)很容易，但診斷不容易，如線圈電流波形診斷和由行程信號(hào)求速度等。機(jī)械振動(dòng)信號(hào)有很好的檢測(cè)能力，但診斷技術(shù)碰到很多麻煩，大大地限制了它的應(yīng)用。這方面的研發(fā)需要投入相當(dāng)規(guī)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(shù)法

根據(jù)制造廠家提供或?qū)ｉT試驗(yàn)所得參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。比較時(shí)須注意條件的差異如環(huán)境溫度，負(fù)載電流或開斷電流，已操作次數(shù)等，并需注意分散度的合理選擇。當(dāng)然，特征參數(shù)也是以下各種方法的基礎(chǔ)。正確選擇或推出恰當(dāng)?shù)奶卣鲄?shù)是一項(xiàng)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(fù)載電流或開斷電流，已操作次數(shù)等，并需注意分散度的合理選擇。

（3）信號(hào)的微觀特性的發(fā)現(xiàn)

在注意監(jiān)測(cè)信號(hào)的宏觀特性的同時(shí)必須注意信號(hào)某些微小異常的診斷，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)特征值雖屬基本正常但出現(xiàn)某些細(xì)微差別時(shí)（如機(jī)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(jù)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)信號(hào)特征可以作出診斷結(jié)論。此種方法工作量相當(dāng)大，但這是很有意義的基礎(chǔ)性工作。應(yīng)用計(jì)算機(jī)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(tǒng)法

可將專家經(jīng)驗(yàn)移植，并可進(jìn)行綜合判斷。

6．3電磁兼容技術(shù)

高壓開關(guān)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷裝置須下放到開關(guān)設(shè)備上，這就造成電磁干擾特別嚴(yán)重的不利情況。*，真空開關(guān)開合電路出現(xiàn)復(fù)燃時(shí)和封閉式組合電器隔離開關(guān)開合無載短母線時(shí)都會(huì)產(chǎn)生陡度很大的過電壓，這將造成強(qiáng)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(dāng)強(qiáng)烈。因此必須研究可靠的防護(hù)（抑制）技術(shù)及不同應(yīng)用場(chǎng)合下應(yīng)有的防護(hù)水平也即抗擾性標(biāo)準(zhǔn)，這方面還有不少工作要做。

6．4與其他系統(tǒng)的兼容及擴(kuò)展

（1）在線監(jiān)測(cè)故障診斷技術(shù)與電網(wǎng)計(jì)量、繼電保護(hù)、電網(wǎng)故障錄波及操作順序分析、高壓開關(guān)操縱控制諸系統(tǒng)綜合。

（2）發(fā)展高壓開關(guān)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的通信技術(shù)并與電力系統(tǒng)中的MIS系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)等兼容。

（3）電力變壓器有載分接開關(guān)（頻繁操作和重要的設(shè)備）的過熱和機(jī)械故障的監(jiān)測(cè)和診斷和電力設(shè)備出線端過熱的監(jiān)測(cè)診斷等。

7研究、開關(guān)、制造和運(yùn)行單位的配合

在我國(guó)，較合理的研究開發(fā)單位應(yīng)是電力系統(tǒng)或用戶、高壓開關(guān)設(shè)備制造廠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完成，這樣不但易保證質(zhì)量而且在設(shè)備出廠時(shí)就可積累數(shù)據(jù)并便于工廠跟蹤及大范圍的統(tǒng)計(jì)，使這一工作系統(tǒng)化并可通過反饋信息提高產(chǎn)品質(zhì)量。為此，一些高壓開關(guān)廠宜向一些國(guó)外綜合型公司學(xué)習(xí)，大力提高微電子及計(jì)算機(jī)類產(chǎn)品的研究、開發(fā)能力，以盡快適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)、科技發(fā)展的趨勢(shì)。為此，引進(jìn)及培養(yǎng)這些領(lǐng)域的技術(shù)人才特別是有經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)人員是極為重要的。在此，有關(guān)政策宜有所傾斜。