【導(dǎo)讀】智能變電站過程層解決方案。江蘇西電南自智能電力設(shè)備有限公司。一．智能一次設(shè)備說明。能組件組成，具有自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自

　　

【正文】 光纖技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在局部放電的超聲波探測(cè)上，變壓器內(nèi)局部放電產(chǎn)生的超聲波擠壓光纖并導(dǎo)致光波在光纖中傳播時(shí)受到調(diào)制，采用合適的調(diào)制解調(diào)器可以把局部放電的超聲波信號(hào)提取出來，可以避免傳統(tǒng)的油 — 鋼復(fù)合路徑所造成的影響。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不影響電氣主設(shè)備的安全運(yùn)行，并且受電磁干擾影響較小；缺點(diǎn)是放電源和超聲探頭之間的波阻抗異常復(fù)雜，超聲波 信號(hào)常常因?yàn)閭鞑ネ緩綇?fù)雜、衰減嚴(yán)重而導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度很低。 光學(xué)設(shè)備造價(jià)高、檢測(cè)穩(wěn)定性不高。 圖 超聲波安裝示意圖 （ 5）紅外檢測(cè)。這是基于局部放電點(diǎn)的溫度升高，利用紅外探測(cè)儀的熱成像原理實(shí)現(xiàn) 熱點(diǎn)測(cè)量。但由于變壓器結(jié)構(gòu)和傳熱過程的復(fù)雜性，目前變壓器紅外檢測(cè)針對(duì)于一些變壓器外部故障（包括導(dǎo)體連接不良、漏磁引起的箱體渦流、冷卻裝置故障和變壓器套管故障等）。 目前其監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用較多的是 脈沖電流 法 、超聲波 法和特高頻檢測(cè)法。 圖 寬頻帶電流互感器安裝示意圖 國(guó)內(nèi)局放 檢測(cè)常用的 脈沖電流 、超聲波 和特高頻 3 種檢測(cè)方法的 配置原則及投資經(jīng)濟(jì)分析如下： 超聲波檢測(cè)法： 一組 三相 變壓器 ， 需裝 超聲波 傳感器 4 個(gè)。傳感器 萬元 /個(gè)，現(xiàn)場(chǎng) 超聲波檢測(cè) 分析裝置約 126 萬 ； 一組變壓器一個(gè)分析裝置 ； 合計(jì)一組 三相 變壓器裝設(shè) 超聲波檢測(cè) 需要 133 萬元。 脈沖電流 檢測(cè) 法 ： 一組 三相 變壓器 ， 需裝脈沖電流傳感器 6 個(gè)。傳感器 萬元 /個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)脈沖電流分析裝置約 10 萬 ； 一組變壓器一個(gè)分析裝置 ； 合計(jì)一組變壓器裝設(shè)脈沖電流需要 萬元。 特高頻檢測(cè) 法 ： 一組 三相 變壓器 ， 需裝特高頻傳感器要 6 個(gè)。傳感器 3 萬元 /個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)特高頻分析裝置約 35 萬 ； 一組變壓器需要 1 臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)特高頻分析裝置 ； 合計(jì)一組變壓器裝設(shè)特高頻傳感器需要 53 萬元。 表 一組 500kV 變壓器各種 局放 在線 監(jiān)測(cè) 方案投資經(jīng)濟(jì)比較（萬元） 費(fèi)用項(xiàng)目 超聲波檢測(cè)法 脈沖電流法 特高頻檢測(cè)法 本期投資費(fèi)用 國(guó)內(nèi)多家生產(chǎn)商已采用高頻電脈沖法進(jìn)行局放監(jiān)測(cè)，在實(shí)際工程中， 由于其易受干擾，工程應(yīng)用效果差 。變壓器內(nèi)部如出現(xiàn)局放現(xiàn)象， C2H2， H2 ， CO， CO2 ， C2H6 等氣體成份就會(huì)發(fā)生變化，雖然油色譜監(jiān)測(cè)也 可以判斷局部放電的狀態(tài) ，但反映速度慢；而特高頻、 超聲波檢測(cè)法均可快速探測(cè)到局放現(xiàn)象，但超聲波檢測(cè)法易受干擾且設(shè)備昂貴。綜合考慮各種可快速 判斷局部放電 的在線監(jiān)測(cè)方法的性價(jià)比，本階段推薦配置特高頻檢測(cè)法進(jìn)行局放在線監(jiān)測(cè)。 主變壓器套管介損在線監(jiān)測(cè)配置的必要性分析 主變壓器套管是典型的電容型設(shè)備 ， 電容型設(shè)備是指絕緣結(jié)構(gòu)采用電容屏的電氣設(shè)備，通過測(cè)量介質(zhì)損耗 tan? 以及電容量，可較為靈敏地發(fā)現(xiàn)電容型設(shè)備的絕緣缺陷，現(xiàn)行的預(yù)防性試驗(yàn)也把這兩個(gè)參數(shù)作為主要的測(cè)量對(duì)象。如果利用在線監(jiān)測(cè)手段，在設(shè)備的運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)這兩個(gè)參數(shù)，不但可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備 的絕緣缺陷，還可以達(dá)到延長(zhǎng)甚至替代常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)的目的。 根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司智能電網(wǎng)部的《高壓設(shè)備智能化技術(shù)分析報(bào)告》， 主變壓器 套管故障只占主變故障比例的 15%。 目前 該類狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備價(jià)格較高，前端采集一般采用磁性耦合方式，監(jiān)測(cè)的電流信號(hào)弱，易受外界干擾，影響結(jié)果準(zhǔn)確性。 通過向部分已安裝主變壓器套管在線監(jiān)測(cè)的變電站及中試院了解， 該類狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)還不是非常成熟 ，誤報(bào)率較高，不能準(zhǔn)確反應(yīng)主變壓器套管的 絕緣缺陷 ， 不建議采用。根據(jù)以上原因， 套管介損狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置 作為可選方案 。 主變壓器繞組光纖測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)配置的必要性分析 電力變壓器繞組溫度與變壓器的壽命有很大關(guān)系，變壓器繞組年平均溫度為 98℃ 時(shí)具有正常壽命，當(dāng)超過或達(dá)不到 98℃ 時(shí)，每上升或降低 6℃ ，則變壓器壽命降低一半或延長(zhǎng)一倍。對(duì)于大型電力變壓器，繞組熱點(diǎn)溫度的允許限值為 120℃ ，但當(dāng)繞組熱點(diǎn)溫度超過140℃ 時(shí)， 這時(shí)會(huì)使附近的油分解出氣體，如油中 CO、 CO2 等含量增高；會(huì)使紙絕緣裂化出糠醛（ C4H3OCHO），這時(shí)可以通過絕緣油的 油 色譜分析發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w和糠醛含量的變化，但當(dāng)發(fā)生低于 140℃ 的低溫過熱時(shí)，色譜分析就 無法發(fā)現(xiàn)其變化了，此時(shí)，熱點(diǎn)溫度如超過允許限值，不僅會(huì)影響變壓器使用壽命，還將對(duì)變壓器安全運(yùn)行造成威脅。所以，變壓器繞組溫度的監(jiān)測(cè)對(duì)保證安全運(yùn)行和延長(zhǎng)設(shè)備壽命都有重要意義。 光纖測(cè)溫技術(shù)是將測(cè)溫 光纖 植入繞組線圈內(nèi)，通過光纖傳輸繞組溫度至采集裝置。該方法 可直接測(cè)量變壓器繞組的實(shí)時(shí)溫度 ,改進(jìn)了變壓器的預(yù)測(cè)建模技術(shù) ,達(dá)到實(shí)時(shí)互測(cè)變壓器繞組溫度狀態(tài)的目的 ，并 提高 了 測(cè)量精度 。但 這種方法應(yīng)在變壓器制造過程中埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，且需多埋設(shè)幾點(diǎn)才可能碰上真正的最熱點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確。但由于傳感器埋設(shè)在繞組內(nèi)部，對(duì)主變內(nèi)部絕緣設(shè)計(jì)產(chǎn) 生較大影響；另一方面，光纖傳感器的使用壽命一般為十～十二年 ，若設(shè)備投運(yùn)后出現(xiàn)光纖傳感器故障也無法對(duì)其更換，留在設(shè)備本體內(nèi)影響主變壓器運(yùn)行壽命。 出于對(duì)變壓器主設(shè)備運(yùn)行安全考慮，本工程變壓器繞組溫度監(jiān)測(cè)采用傳統(tǒng)的鉑電阻測(cè)溫系統(tǒng)，不推薦配置光纖繞組測(cè)溫。 斷路器三相分合閘同期性監(jiān)測(cè)的的必要性分析 分、合閘時(shí)間及同期性是 SF6 斷路器機(jī)械特性的重要參數(shù)。分、合閘時(shí)間直接影響到斷路器的關(guān)合和開斷性能。斷路器只有在保證適當(dāng)?shù)姆?、合閘時(shí)間，才能充分發(fā)揮其開斷電流的能力。如果分閘時(shí)間過長(zhǎng)，則會(huì)使燃弧時(shí)間增加，特別是 在切除 短路 故障時(shí)，燃孤時(shí)間長(zhǎng) 可能會(huì)使觸頭燒損，甚至發(fā)生爆炸。分、合閘時(shí)間嚴(yán)重不同期，將造成線路或變壓器非全相接入或切斷，出現(xiàn)危害絕緣的過電壓。 可見， 分、合閘時(shí)間及同期性 是斷路器性能的重要保證。為監(jiān)測(cè)斷路器分合閘速度及同期性，部分智能一次設(shè)備廠家研制了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了斷路器該功能的智能化。該裝置通過內(nèi)置 分、合閘 電流互感器來監(jiān)測(cè)分合閘的起始時(shí)間 ， 通過斷路器輔助開關(guān)接點(diǎn)確定分合閘終止時(shí)間來確定分合閘時(shí)間和分合閘狀態(tài)，采用位移變送器確定斷路器的行程，以監(jiān)測(cè)速度、行程、超程來反映同期性問題 。 斷路器三相分合閘同 期性的監(jiān)測(cè)是一次設(shè)備智能化的重要體現(xiàn)，并得到廣泛應(yīng)用，因此本工程推薦采用。 避雷器 在正常情況下，氧化鋅避雷器內(nèi)部有阻性和容性電流通過，其中容性電流為主。當(dāng)避雷器在工頻電壓、沖擊電壓及內(nèi)部受潮等因素的長(zhǎng)期作用下而趨于老化，絕緣特性遭到破壞，表現(xiàn)為阻性電流增加，并可能引起熱崩潰，致使避雷器發(fā)生爆炸。 根據(jù)中國(guó) 電科院的統(tǒng)計(jì)資料表明，高壓氧化鋅避雷器的全國(guó)平均事故率，國(guó)產(chǎn)為 0． 286 相 /百相 .年，進(jìn)口為 0． 34相 /百相 .年。 避雷器在線監(jiān)測(cè)除了具備監(jiān)測(cè)避雷器持續(xù)電流及記錄避雷器動(dòng)作次數(shù)的功能外，最大特點(diǎn)是能監(jiān) 測(cè)三相避雷器持續(xù)電流，（泄漏電流）矢量和的值，即 3Io 值。監(jiān)測(cè)器利用 3Io 值與阻性電流增量緊密相關(guān)的關(guān)系，能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)到避雷器的早期故障，向變電站監(jiān)控中心發(fā)送避雷器運(yùn)行異常信息，從而達(dá)到故障報(bào)警的目的，使檢修人員及時(shí)獲得避雷器的故障信息。 氧化鋅避雷器的總泄漏電流值的大小不能完全反映氧化鋅避雷器的絕緣狀況 , 而其阻性泄漏電流峰值的大小是表征絕緣特性優(yōu)劣的重要指標(biāo) ,因此采用阻性電流的監(jiān)測(cè)方法。 國(guó)內(nèi)的避雷器在線監(jiān)測(cè)裝置經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)日益趨于成熟，具有卓越的操作性能和長(zhǎng)期的可靠性，并基本具備了智能化的功能。 因此，避雷器實(shí)現(xiàn)無人值守狀態(tài)下的智能化在線監(jiān)測(cè)不需增加 太 多的成本。 四 ．過程層設(shè)備配置一覽表 項(xiàng) 目 單位 數(shù)量 備注 一、過程層設(shè)備 規(guī)格型號(hào) /配置單元 1 電子式互感 器 PSET6220CTGS 220kV 出線電子式電流互感器 臺(tái) 12 含采集模塊 PSET6220CTGS 220kV 母聯(lián)電子式電流互感器 臺(tái) 3 含采集模塊 PSET6220CTGS 主變高壓側(cè)電子式 電流互感器 臺(tái) 6 含采集模塊 PSET6220VTGS 220kV 母線電子式電壓互感器 臺(tái) 6 含采集模塊 PSET6220VTGS 220kV 出線抽取電子式電壓互感器 臺(tái) 4 含采集模塊（抽取） PSET6110CTGS 110kV 出線電子式電流互感器 臺(tái) 12 含采集模塊 PSET6110CTGS 110kV 母聯(lián)電子式電流互感器 臺(tái) 3 含采集模塊 PSET6110CTGS 主變中壓側(cè)電子式 電流互感器 臺(tái) 6 含采集模塊 PSET6110VTGS 110kV 母線電子式電壓互感器 臺(tái) 6 含采集模塊 PSET6110VTGS 110kV 出線電子 式電壓互感器 臺(tái) 4 含采集模塊（抽?。? PSET6035CTDH 主變低壓側(cè)電子式 電流互感器 臺(tái) 6 PSET6035CTDH 35kV 電容器電子式電流互感器 臺(tái) 6 PSET6035CTDH 35kV 站用變電子式電流互感器 臺(tái) 3 PSET6035VTDH 35kV 母線電子式電壓互感器 臺(tái) 6 PSET6110CTZ 間隙、零序互感器 臺(tái) 4 含采集模塊 2 主變智能組 件柜 NS801 主變油色譜在線監(jiān) 測(cè) 套 2 NS802 主變局放在線檢測(cè) 套 2 NS805 主變鐵芯接地在線 監(jiān)測(cè) 套 2 NS805 主變套管在線監(jiān)測(cè) 套 2 PSSC621 零序、間隙合并單元 主變本體測(cè)控 臺(tái) 2 主變智能終端 PCX 非電量保護(hù) 臺(tái) 2 RSG2300 16 光口交換機(jī) 臺(tái) 2 RSG2100 24 電口交換機(jī) 臺(tái) 2 TDC05 智能組件柜 面 2 3 斷路器在線 監(jiān)測(cè) NS811 斷路器在線監(jiān)測(cè) 套 12 220kV/110kV 斷路器配置 4 智能組 件 PSSC601 220kV 出線側(cè)智能組件 臺(tái) 8 雙重化配置，安放在匯控柜中 PSSC601 220kV 母聯(lián)智能組 件 臺(tái) 2 雙重化配置，安放在匯控柜中 PSSC601 主變 220kV 側(cè)智能組件 臺(tái) 4 雙重化配置，安放在匯控柜中 PSSC601 110kV 出線側(cè)智能組件 臺(tái) 4 單重化配置，安放在匯控柜中 PSSC601 110kV 母聯(lián)智能組 件 臺(tái) 1 單重化配置，安放在匯控柜中 PSSC601 主變 110kV 側(cè)智能組件 臺(tái) 4 雙重化配置，安放在匯控柜中 PSIU641 主變 35kV 側(cè)智能組件 臺(tái) 4 雙重化配置，安放在匯控柜中 PSIU642 35kV 母線智能組件 臺(tái) 1 單重化配置，安放在開關(guān)柜中 PSIU643 35kV 母線并列智能 組件 臺(tái) 1 單重化配置，安放在開關(guān)柜中 5 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè) 備 RSG2100 過程層交換機(jī) 16百兆光 臺(tái) 16 TGHB 屏體及附件 面 2