隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和我國(guó)對(duì)能源的需求,特別是對(duì)電能的需求不斷增加。電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高使電氣設(shè)備的絕緣問(wèn)題顯得越來(lái)越突出,運(yùn)行中的大型電氣設(shè)備(如發(fā)電機(jī)、變壓器)和小型設(shè)備(如電力電容器、絕緣子等)一旦發(fā)生故障就會(huì)引起局部甚至全地區(qū)的停電,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門(mén)的生產(chǎn)和運(yùn)作造成嚴(yán)重的不良后果。為了保證電氣設(shè)備絕緣安全可靠運(yùn)行,一方面要采用良好的絕緣材料,改造制造工藝來(lái)提高設(shè)備的絕緣強(qiáng)度和質(zhì)量,更重要的一面,就是要對(duì)運(yùn)行中電氣設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)督,隨時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況。
隨著電力工業(yè)的發(fā)展,電氣設(shè)備絕緣的檢修維護(hù)經(jīng)歷了事故后維修、預(yù)測(cè)性維修和預(yù)防性維修三個(gè)階段,它們統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)劃性維修。長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)表明,不論是初的事故后維修,還是較為成熟的預(yù)測(cè)性維修、計(jì)劃性維修都存在著很大的局限性,極不利于電力系統(tǒng)超高壓、自動(dòng)化的發(fā)展要求,主要表現(xiàn)為:(1)計(jì)劃性維修的試驗(yàn)條件與電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境存在著較大的差別,設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行電壓要比試驗(yàn)電壓(一般不超過(guò)10kV)高的多,預(yù)防性試驗(yàn)很難全面發(fā)現(xiàn)絕緣潛在的缺陷和故障;(2)由于在預(yù)防性試驗(yàn)的周期內(nèi)也可能發(fā)生事故,計(jì)劃性維修存在絕緣故障漏報(bào)的可能;(3)計(jì)劃性維修費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,不利于電力系統(tǒng)的自動(dòng)化;(4)從經(jīng)濟(jì)上看,定期的試驗(yàn)帶來(lái)的停電,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)會(huì)造成一定的影響,定期的大修也需要大量的資金。因此,計(jì)劃性維修體系己逐漸無(wú)法滿(mǎn)足更高的供電可靠性要求。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使得人們對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)成為可能。據(jù)此,與計(jì)劃性維修相對(duì)應(yīng),人們提出了“狀態(tài)維修”的概念。作為狀態(tài)維修的技術(shù)基礎(chǔ),電氣設(shè)備絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)受到了高度的重視,成為了當(dāng)今高電壓技術(shù)研究領(lǐng)域的新課題。電力變壓器絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)是采用高靈敏度的傳感器,來(lái)采集能夠反映運(yùn)行中電力變壓器絕緣狀況的信息,用計(jì)算機(jī)來(lái)處理信息進(jìn)而獲得設(shè)備的絕緣狀況,它具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期缺陷,防止突發(fā)性事故的發(fā)生,提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性;(2)可減少不必要的停電試驗(yàn),避免傳統(tǒng)試驗(yàn)對(duì)電氣設(shè)備由于“過(guò)度檢修”而造成的損失,延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命;(3)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)可以獲得離線(xiàn)檢測(cè)無(wú)法得到的信息,為判斷電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)提供了充分的信息;因此,以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)維修體系代替計(jì)劃維修體系己經(jīng)是發(fā)展趨勢(shì)。
大型電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要,昂貴的設(shè)備之一,對(duì)變壓器實(shí)施絕緣狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)具有十分重要的意義。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)110kV及以上電壓等級(jí)的大型變壓器的事故中50%是匝絕緣事故,且?guī)缀醵际窃谡9ぷ麟妷合聯(lián)p壞的。變壓器的內(nèi)絕緣結(jié)構(gòu)主要是油紙絕緣,變壓器在工作電壓下的局部放電是使油紙絕緣老化并發(fā)展到擊穿的重要因素。油紙絕緣中的局部放電往往是從其中的氣泡、雜質(zhì)、導(dǎo)體表面的毛刺以及油隙等處開(kāi)始發(fā)生的。導(dǎo)致變壓器絕緣中產(chǎn)生氣泡的因素主要有:一是變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和制造工藝上的缺陷,如在變壓器固體結(jié)構(gòu)中由于浸漬不善而殘留的氣泡,或局部電場(chǎng)過(guò)高,油在高電場(chǎng)作用下析出氣體,局部過(guò)熱使固體和液體分解產(chǎn)生氣體等;二是變壓器在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中絕緣材料的老化、劣化,如絕緣受潮,其中的水分在過(guò)熱點(diǎn)汽化成氣泡,或水分在高電場(chǎng)作用下電解產(chǎn)生氣泡。由此可見(jiàn),局部放電既是變壓器絕緣劣化的征兆,又是變壓器絕緣劣化的原因,測(cè)量局部放電能有效地發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部絕緣的固有缺陷和因長(zhǎng)期運(yùn)行使絕緣老化而產(chǎn)生的局部隱患。因此,國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為測(cè)試局部放電是能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器潛伏狀故障的重要手段。
據(jù)日本有關(guān)資料報(bào)道,由于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的應(yīng)用,使每年維修費(fèi)用減少25%-50%,故障停電時(shí)間減少75%,從以上的分析可知對(duì)變壓器實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是十分必要的。