電抗器鐵芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用 電抗器是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備，運(yùn)行中一旦出現(xiàn)故障，將會(huì)對(duì)電力 系統(tǒng)造成嚴(yán)重的后果。正常運(yùn)行的電抗器鐵芯一點(diǎn)接地，如果有兩點(diǎn)或者兩點(diǎn)以上同時(shí)接地，剛鐵芯與大地之間將形成電流回路，最大電流可以達(dá)到幾十安培，將會(huì)造成鐵芯過(guò)熱，甚至燒毀。目前判斷電抗器鐵芯是否存在多點(diǎn)接地，主要有三種方法：鉗形電流表定期監(jiān)鐵芯接地電流的電氣方法，測(cè)量鐵芯對(duì)地絕緣電阻法，監(jiān)測(cè)電抗器絕緣油特征氣體的氣相色譜分析法。以上方法存在的不足是不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障，一旦發(fā)生故障，也不能及時(shí)采取相應(yīng)措施。因此，對(duì)電抗器鐵芯接地電流的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)是十分必要的。
目前，現(xiàn)場(chǎng)人員多采用鉗形電流表夾住鐵芯接地線來(lái)監(jiān)測(cè)其電流，但由于變壓器強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，測(cè)量值很不精確，甚至出現(xiàn)同一測(cè)量點(diǎn)幾次測(cè)量值差別迥異的情況，這樣測(cè)量的參考價(jià)值值得懷疑;而國(guó)內(nèi)有些單位研制的自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置雖能及時(shí)發(fā)現(xiàn)多點(diǎn)接地故障，但缺乏故障后的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。為此，設(shè)計(jì)了一種基于GSM通訊的在線監(jiān)測(cè)裝置，較好地解決了電抗器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。為了解決正常狀態(tài)下接地電流很小，受到的現(xiàn)場(chǎng)干擾卻比較嚴(yán)重的問(wèn)題。
一、目的
大型電力電抗器鐵芯電流的變化可直接反映出電抗器的故障狀態(tài)——是否存在鐵芯多點(diǎn)接地。以往的監(jiān)測(cè)方式是由變電站值班人員使用手持儀器定期進(jìn)行檢測(cè)和記錄，該方式的最大缺點(diǎn)是不能立即對(duì)故障做出反應(yīng)，存在使事故進(jìn)一步擴(kuò)大的嚴(yán)重隱患。隨著電力自動(dòng)化水平的提高和無(wú)人值守變電站的增多，迫切需要一種穩(wěn)定可靠、精度高、功能強(qiáng)的大型電力電抗器鐵芯電流在線監(jiān)測(cè)裝置。本文所描述的裝置，就是為此而設(shè)計(jì)的，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。
二、今后的發(fā)展
目前國(guó)家正在發(fā)展智能化電網(wǎng)，而電抗器鐵芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是構(gòu)成智能化電網(wǎng)中比較重要的組成部分，國(guó)外早在八十年代就已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)對(duì)電抗器鐵芯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究并實(shí)現(xiàn)無(wú)人化變電站，可以節(jié)省大量的人力物力，并能夠及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)電抗器鐵芯接地點(diǎn)情況，并通過(guò)一系列的數(shù)據(jù)可以分析電抗器是否存在多點(diǎn)接地的危險(xiǎn)，更好的保證電抗器設(shè)備的正常運(yùn)行。目前國(guó)家在安全規(guī)程中已提出變壓器鐵芯在線監(jiān)測(cè)的要求，在以后五年內(nèi)將全部實(shí)現(xiàn)電抗器鐵芯在線監(jiān)測(cè)的部署。國(guó)外科技工作者和有關(guān)部門對(duì)這種定期維修和預(yù)防性試驗(yàn)的不足之處早有認(rèn)識(shí)，已紛紛致力于電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修研究。它的優(yōu)點(diǎn)在于可及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期故障征兆，使運(yùn)行維護(hù)人員在故障處于萌芽狀態(tài)時(shí)能夠通過(guò)檢測(cè)手段及早消除隱患，從而避免惡性事故的發(fā)生，提高了維修質(zhì)量和效率。隨著傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，作為狀態(tài)檢修基礎(chǔ)的電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，已成為絕緣檢測(cè)中的一個(gè)重要組成部分，它將在很多方面彌補(bǔ)僅依靠定期預(yù)防性試驗(yàn)帶來(lái)的不足之處。通過(guò)對(duì)鐵芯接地電流的在線監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確判斷鐵芯的工作狀況，從而有的放矢在鐵芯出現(xiàn)故障前及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，不僅有效的提高了供電的可靠性，還降低了電力系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)保障電力變壓器的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。
三、實(shí)現(xiàn)的功能
⑴、連續(xù)監(jiān)測(cè)鐵心接地電流值;
⑵、具有最大電流記憶功能;
⑶、可顯示最大電流值和最大電流值時(shí)間;
⑷、具有開關(guān)信號(hào)輸出報(bào)警;
⑸、報(bào)警值可進(jìn)行就地設(shè)定，也可由上位機(jī)設(shè)定;
⑹、具有RS485遠(yuǎn)傳通訊功能;
⑺、上位機(jī)可監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并可查詢歷史數(shù)據(jù)
四、線路安裝圖
五、遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)
遠(yuǎn)程顯示：本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊能夠?qū)崟r(shí)的采集電抗器等電氣設(shè)備的泄露電流參數(shù)，并能夠通過(guò)RS-485傳送到串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，再傳送到電力局域網(wǎng)，串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器具有自連接功能，即便系統(tǒng)斷電，當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器也能夠自動(dòng)連到局域網(wǎng)中。本地顯示： 本地顯示儀表能夠?qū)崟r(shí)顯示電抗器等電氣設(shè)備的泄露電流參數(shù)，并具有聲音報(bào)警功能。
六、工作流程
電抗器的鐵芯及其夾持件在繞組的電場(chǎng)作用下，其上面各部位會(huì)形成不同的電位或電荷積累，這些電位和電荷達(dá)到一定程度就會(huì)放電，對(duì)電抗器的運(yùn)行構(gòu)成威脅。為消除這一放電現(xiàn)象，必須將鐵芯和夾件可靠接地，使其在變壓器運(yùn)行中始終保持接地電位。如果一點(diǎn)以上的多點(diǎn)接地，將會(huì)在鐵芯內(nèi)形成短接回路，短接回路所包括面積中的磁通或漏磁通將會(huì)在回響內(nèi)產(chǎn)生很大的一流，而且接點(diǎn)越多，短接回路越多，環(huán)流越大。環(huán)流的存在將燒毀接地片和產(chǎn)生放電甚至燒毀鐵芯，因此鐵芯和夾件必須一點(diǎn)接地。電抗器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程介紹如下：
電抗器的鐵芯和夾件的接地排上安裝泄漏電流傳感器，監(jiān)測(cè)鐵芯和夾件的泄漏電流，電抗器現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)采集柜并和串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器之間通過(guò)RS485電纜連接，串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器經(jīng)由路由器最終和服務(wù)器監(jiān)測(cè)終端連接。
數(shù)據(jù)采集柜，將泄漏電流傳感器采集到的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并在數(shù)字顯示儀表上顯示出來(lái)。同時(shí)通過(guò)RS485電纜將數(shù)字信號(hào)傳遞到串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，通過(guò)串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和路由器最總到監(jiān)控中心的服務(wù)器實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
后臺(tái)管理軟件接收記錄所有數(shù)據(jù)，并且提供報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)查詢，趨勢(shì)分析，報(bào)表打印等多種功能。該項(xiàng)目運(yùn)行一段時(shí)間之后，通過(guò)趨勢(shì)分析，可以看出變壓器鐵芯接地狀況，發(fā)現(xiàn)一些潛在的設(shè)備故障情況，為電氣設(shè)備維護(hù)人員提供檢修依據(jù)。
七、上位機(jī)的實(shí)現(xiàn)
JTX上位機(jī)軟件分為四個(gè)主要部分:主界面,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),歷史數(shù)據(jù)查詢,圖形顯示界面。主界面如圖(A),通過(guò)主界面對(duì)主界面的不同按扭的操作可以方便的進(jìn)入不同的顯示和查詢界面。
實(shí)時(shí)顯示界面如圖(B),同過(guò)設(shè)置按鈕完成對(duì)監(jiān)控站點(diǎn)的通信和報(bào)警數(shù)據(jù)設(shè)置.通過(guò)連接按鈕完成與下位機(jī)通信顯示實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)返回按鈕回到主界面。歷史查詢畫面如圖(D),通過(guò)對(duì)查詢方式的選擇完成對(duì)歷史數(shù)據(jù)快速的查詢和刪除。
八、結(jié)論
電抗器的繞組和鐵芯是傳遞、變換電磁能量的主要部件，保證它們的安全是電抗器可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。統(tǒng)計(jì)資料表明因鐵芯問(wèn)題造成故障，占電抗器總事故中的第三位。正常運(yùn)行時(shí),電抗器鐵芯需要有一點(diǎn)接地,避免鐵芯因懸浮電位放電，其鐵芯接地電流很小，約為幾毫安到幾十毫安，當(dāng)電抗器發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生渦流，其鐵芯接地電流將增大到幾安培甚至幾十安培，從而會(huì)導(dǎo)致局部鐵芯過(guò)熱，引起鐵芯局部過(guò)熱導(dǎo)致絕緣油分解，還可能使接地片熔斷或燒壞鐵芯，導(dǎo)致鐵芯電位懸浮，產(chǎn)生放電,造成輕瓦斯動(dòng)作甚至重瓦斯動(dòng)作跳閘，甚至損壞變壓器，造成主變重大事故。
通過(guò)測(cè)量電抗器鐵芯接地電流可直接反映出電抗器的故障狀態(tài)——是否存在鐵芯多點(diǎn)接地。我國(guó)在《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(Q/CSG10007-2004)中5.1“電抗器”關(guān)于“鐵芯及夾件絕緣電阻”的要求：“運(yùn)行中鐵芯接地電流一般不應(yīng)大于0.1A”。因此，準(zhǔn)確、及時(shí)地診斷與處理電抗器鐵芯多點(diǎn)接地故障，對(duì)保證電抗器的安全運(yùn)行具有重要意義。 |
