发电厂电气设备在线监测装置的配置

第３９卷第５期红水河Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．５２０２０年１０月ＨｏｎｇＳｈｕｉＲｉｖｅｒＯｃｔ．２０２０
发电厂电气设备在线监测装置的配置
蒙宁海
（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西㊀南宁㊀５３０００７）
摘㊀要：发电厂电气设备运行状态直接关系到发电系统的安全可靠运行，电力设备传统的检修方式已不能完全满足发电厂安全可靠性和数字化的要求，在线监测技术在发电厂主要电气设备已普遍运用㊂文章分析了电气设备传统计划检修模式的局限，介绍电气设备在线监测技术特点和应用情况，提出发电厂主要电气设备在线监测设备的配置方案，以提高发电厂数字化水平，更好地保证发电厂电气设备的安全可靠运行㊂
关键词：发电厂；电气设备；计划检修；在线监测；配置
中图分类号：ＴＭ６２１．３文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－４０８Ｘ（２０２０）０５－００５１－０３
０㊀引言
发电厂的电气设备运行状态直接关系到发电系
统的安全可靠运行，电气设备的试验㊁检修对发电
厂安全生产非常重要㊂
发电厂电气设备传统的试验㊁检修方法是以预
防性试验为基础，定期停电试验㊁检修和维护，检
测设备状态，及时发现电气设备内部缺陷㊂随着经
济和技术的发展，发电厂机组容量越来越大，对发
电厂安全可靠运行及电气设备可靠性提出了更高的
要求，传统的定期停电进行预防性试验的做法已不
能完全满足发电厂安全可靠性及数字化的要求㊂
随着计算机技术㊁传感器技术以及通信技术的
快速发展，对发电厂电气设备已普遍采用在线监测
技术㊂
１㊀计划检修的局限
一直以来，我国的发电厂一直依据‘电力设
备预防性试验规程“的规定，对发电厂电力设备
进行定期的停电试验㊁检修和维护，即计划检修和
常规检修［１］㊂计划检修和常规检修是按电气设备预防性试验规程所规定的试验周期，定期对电气设备
进行停电检修，检测设备状态㊁发现设备内部缺陷，
以防止设备事故的发生㊂这种检修模式按规定定期
停电检修，所以无法检测到电气设备实时运行状态，
有时也不能及时发现电气设备内部的故障隐患㊂
对发电厂主要电气设备（比如发电机㊁变压器㊁断路器等）来说，常规预防性试验周期通常为６个月至１２个月［２］，在此期间，许多潜在故障会迅速发展成为突发绝缘意外而无先兆㊂当常规试验发现绝缘问题，为了解绝缘问题的发生时间㊁判断问题发展的速度㊁估计问题持续恶化的可能性等用以提供决策的信息时，常常需要进行第二次试验，但这种手段仅能提供较片面的信息，难以根据这些信息作出正确的决定，比如确定停机时间㊁预先准备物资和需更换的元件等㊂
随着电力生产对发电厂安全可靠性要求越来越高，发电厂传统的定期停电计划检修模式越来越凸显出其局限性，主要表现如下㊂
１）试验时需要停电，必然影响电网的可靠性，同时增加了设备停电时间，给发电厂生产造成一定的影响及经济损失㊂在特定情况下，由于电网运行的要求，发电厂无法到期停电检修，可能造成设备漏检或超周期检修试验，未能及时检测出电气设备内部故障缺陷，给电气设备安全运行留下了一定的隐患㊂
２）定期预防性试验只能检测某一时间电气设备的绝缘状态，不能实时检测设备的绝缘状态，无法确定设备何时出现绝缘缺陷，无法检测缺陷的发展状况［１］㊂
３）试验周期长，一般为六个月至一年，在两次规定试验周期间个别设备内部发展速度快的缺陷就有可能发展成为事故㊂另外，试验时间短，试验任务大，难以保证对每个电气设备都能进行严格的
㊀㊀收稿日期：２０２０－０７－２３；修回日期：２０２０－０８－１３
㊀㊀作者简介：蒙宁海（１９６８），男（瑶族），广西河池人，高级工程师，主要从事发电厂㊁变电站设计工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｅｎｇｎｈ＠ｇｘｅｄ．ｃｏｍ㊂
１５
㊀红水河２０２０年第５期
检测与诊断㊂
㊀㊀４）在设备停电后对其进行常规非破坏性试验时，按有关规程规定，定期预防性试验的试验电压都是低于设备实际的工作电压，在这种条件下是难以准确地检测出电气设备在工作电压下的缺陷，试验数据的真实性和灵敏性就较低，即使满足有关规程要求，运行中也可能存在隐患或发生事故㊂
２㊀电气设备在线监测的特点
随着计算机技术㊁传感器技术以及通信技术的快速发展，在线监测技术在电力设备中的应用已经很普遍，发电厂中的发电机㊁变压器㊁电动机㊁断路器㊁电缆等设备的在线监测技术与设备已经非常成熟㊂
与传统的定期停电计划检修模式相比，在线监测系统能根据实时监测的电气参数来判断电气设备的状态，对电气设备实时运行状态进行分析诊断，研究电气设备检修㊁维护方案㊂在线监测技术的检修方法能够及时反映出电气设备运行时的工作状态，方便采取预防措施及在发生事故时采取有效的解决措施［３］㊂在线监测设备的运用，可促使电气设备检修由定期检修模式转向状态检修模式［１］㊂在线监测技术在发电厂发电机㊁变压器㊁断路器等主要电气设备的普遍应用，可实现及时发现电气设备故障缺陷，对不同设备出现的不同故障情况找出有效的解决措施，防止重大事故的发生㊂以发电机局部放电在线监测为例，目前局部放电在线监测装置是大多数大中型新建机组的标准配置㊂据统计，绝缘问题在发电机事故中占比在３５％以上，占突发事故比例的首位㊂绝缘问题通常伴随着一定的局放量，而局放量的大小能判断绝缘材料的介电强度和剩余寿命，局放波形特征能帮助用户判断绝缘问题发生的位置和类型㊂由于发电机局部放电在线监测是在发电机正常的运行温度㊁震动条件和运行电压下进行，其采集的数据最具代表性；而停电做预防性试验时，发电机运行温度降低，原有的介损和绝缘问题则可能随即消失和减弱㊁部分问题在震动停止的条件下也相应减弱而无法正确判断故障的有㊁无或发生的位置㊂通过局部放电在线监测，不少用户成功避免了重大的设备事故，挽回可能造成的庞大损失㊂
电气设备在线监测技术的运用，是电气设备状态检修的需要，更是数字化电厂发展的要求㊂检测技术发展的必然过程都是从事故检修㊁定期检修到状态检修［４］㊂
与设备传统的计划检修和预防性试验相比，在线监测技术具有以下特点：
１）对电气设备状态实时在线监测，一旦设备出现缺陷，能及时发现并采取预防措施或在发生事故时采取有效的解决措施，保证发电厂安全可靠运行㊂２）在电气设备实际的工作电压和运行状态下对设备参数进行检测，检测数据比较准确㊁真实，反映运行实际情况㊂
３）系统储存有电气设备缺陷连续发展的历史数据，可根据设备缺陷的发展㊁变化趋势来确定设备检修项目㊁内容及时间，设备检修的针对性强，效率高㊂
４）发生绝缘问题时，能立即确定问题出现的位置，使维修和进一步测试工作更有效率和针对性㊂５）减少电气设备停电时间，可以更合理地安排生产㊁提高工作效率，同时也减少发电厂少发电的经济损失㊂
６）可通过在线监测信息管理系统对电气设备的状态量㊁报警信息及其他数据进行储存㊁分析和归类管理㊂
３㊀发电厂电气设备在线监测装置的配置方案
目前在线监测系统已经涵盖了发电厂的绝大多数电气设备，在线监测装置是大多数新建机组的标准配置，很多原先未配置电气设备在线监测装置的旧机组也在技改中增加了在线监测装置，以提高运行维护水平㊂发电厂主要电气设备在线监测装置建议配置如下㊂
３．１　发电机在线监测装置配置
１）局部放电监测装置：发电机定子绝缘监测，采用局部放电连续监测并记录定子线圈局部放电强度㊂
２）转子匝间短路监测装置：通过对装在发电机气隙中的探磁线圈感应的电势采样，自动判断转子匝间存在的短路㊂
３）绝缘过热监测装置：连续监测并记录发电机早期过热情况㊂
４）轴电流㊁轴电压监测装置：测量轴电压及轴电流，在轴承绝缘被破坏，轴瓦尚未受损时提前作出报警㊂
５）发电机运行信息管理系统：将发电机各在线监测装置数据信号接入发电机信息管理系统，系统按发电机诊断及状态量数据的组合要求对各在线监测装置采集的状态量及报警信息进行储存㊁分析
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蒙宁海：发电厂电气设备在线监测装置的配置㊀
和归类管理㊂
３．２㊀变压器在线监测装置配置
１）局部放电监测装置：连续监测并记录变压器局部放电强度㊂
２）套管介损及电容监测装置：实时测量变压器套管电容和介损角的变化量㊂
３）油中气体及微水监测装置：连续监测变压器本体油箱中氢气㊁一氧化碳㊁乙炔等主要故障气体及微量水分的含量㊂
４）铁心直流偏磁监测装置：记录直流偏磁的趋势，预防由于直流串入变压器引起铁心饱和，引起变压器振动加大㊂
５）绕组振动监测系统：连续监测绕组及铁心紧固力振动的幅值㊂
６）变压器运行信息管理系统：将变压器各在线监测装置数据信号接入变压器信息管理系统，系统按变压器诊断及状态量数据的组合要求对各在线监测装置采集的状态量及报警信息进行储存㊁分析和归类管理㊂
３．３㊀全封闭组合电器（ＧＩＳ）在线监测装置配置１）局部放电监测装置：实时测量ＧＩＳ整体局部放电水平㊂
２）压力及微水监测装置：实时监测ＧＩＳ各气室的气体压力㊁微水和温度等参数㊂
３）气体泄漏监测装置：实时监测ＧＩＳ室内空气中ＳＦ６气体和氧气含量㊂
４）ＧＩＳ运行信息管理系统：将ＧＩＳ各在线监测装置数据信号接入ＧＩＳ信息管理系统，系统按ＧＩＳ诊断及状态量数据的组合要求对各在线监测装置采集的状态量及报警信息进行储存㊁分析和归类管理㊂
３．４㊀其他电气设备在线监测装置配置
１）中压开关柜：配置局部放电监测装置㊂２）电动机：配置局部放电监测装置和便携式电动机故障测试仪㊂
３）电缆头及电缆：配置局部放电监测装置和电缆温度监测装置㊂
４㊀结语
综上所述，传统发电厂在提效增益或向智能化电厂改造㊁过渡过程中在线监测系统的建设是必不可少的，在线监测系统对满足电厂的安全运行以及降低检修成本都具有重要的意义㊂利用先进的在线监测系统，提高对电气设备状态和变化的掌握能力，提高发电厂数字化水平，更好地保证电气设备的安全可靠运行㊂
参考文献：
［１］㊀陈亮，苏国友．基于在线监测技术的电气设备从计划检修到状态检修［Ｊ］．冶金动力，２０１４（１１）：１４－１６．［２］㊀Ｑ／ＣＳＧ１０００７－２００４，电力设备预防性试验规程［Ｓ］．［３］㊀王海瑞．电气设备在线监测技术研究［Ｊ］．科技传播，２０１３（１７）：１６２－１６３．
［４］㊀程扬军，王定有．浅析电气设备在线监测技术［Ｊ］．广西电力，２０１２（１）：６４－６６．
［５］㊀胡文平，尹项根，张哲，等．电气设备在线监测技术的研究与发展［Ｊ］．华北电力技术，２００３（２）：２３－２６，２９．
ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＯｎ－ＬｉｎｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＤｅｖｉｃｅｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ
ｉｎＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ
ＭＥＮＧＮｉｎｇｈａｉ
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