发电厂电气设备在线监测装置的配置

ＨｏｎｇＳｈｕｉＲｉｖｅｒＶｏｌ．３９Ｎｏ．５Ｏｃｔ．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　南宁　５３０００７）

摘　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。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。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

０　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、检修对发电厂安全生产非常重要。

发电厂电气设备传统的试验、检修方法是以预防性试验为基础，定期停电试验、检修和维护，检测设备状态，及时发现电气设备内部缺陷。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。

随着计算机技术、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。

６个月至１２个月［２］，在此期间，许多潜在故障会

器、断路器等）来说，常规预防性试验周期通常为迅速发展成为突发绝缘意外而无先兆。当常规试验发现绝缘问题，为了解绝缘问题的发生时间、判断问题发展的速度、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、预先准备物资和需更换的元件等。

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。

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。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。

２）定期预防性试验只能检测某一时间电气设

１　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、检修和维护，即计划检修和常规检修［１］。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、发现设备内部缺陷，以防止设备事故的发生。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。

对发电厂主要电气设备（比如发电机、变压

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］。

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。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

　　收稿日期：２０２０－０７－２３；修回日期：２０２０－０８－１３

　　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、变电站设计工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｅｎｇｎｈ＠ｇｘｅｄ．ｃｏｍ。

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　红水河２０２０年第５期

检测与诊断。

　　４）在设备停电后对其进行常规非破坏性试验

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２）在电气设备实际的工作电压和运行状态下３）系统储存有电气设备缺陷连续发展的历史

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。

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。

对设备参数进行检测，检测数据比较准确、真实，反映运行实际情况。

２　电气设备在线监测的特点

随着计算机技术、传感器技术以及通信技术的数据，可根据设备缺陷的发展、变化趋势来确定设快速发展，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、变压器、电动机、断路器、电缆等设备的在线监测技术与设备已经非常成熟。

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、维护方案。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］设备检修由定期检修模式转向状态检修模式

。在线监测设备的运用，可促使电气［１］

在线监测技术在发电厂发电机、变压器、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。

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３５％置。以上据统，计占突发事故比例的首位，绝缘问题在发电机。事绝缘问题通常故中占比在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。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、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、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、无或发生的位置。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。

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。检测技术发展的必然过程都是从事故检修、定期检修到状态检修［４］５２

。

备检修项目、内容及时间，设备检修的针对性强，效率高位置４）。

，使维修和进一步测试工作更有效率和针对性发生绝缘问题时，能立即确定问题出现的排生产５）、减少电气设备停电时间提高工作效率，同时也减少发电厂少发电，可以更合理地安。

的经济损失６）可通过在线监测信息管理系统对电气设备

。

的状态量、报警信息及其他数据进行储存、分析和归类管理。

３　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。发电厂主要电气设备在线监测装置建议配置如下。

３．１　发电机在线监测装置配置

测，采用局部放电连续监测并记录定子线圈局部放１）局部放电监测装置：发电机定子绝缘监

电强度机气隙中的探磁线圈感应的电势采样２）。

转子匝间短路监测装置：通过对装在发电，自动判断转子匝间存在的短路３）绝缘过热监测装置。机早期过热情况。

：连续监测并记录发电轴电流４），轴电流在轴承绝缘被破坏、轴电压监测装置，轴瓦尚未受损时提前：测量轴电压及作出报警５）发电机运行信息管理系统。

线监测装置数据信号接入发电机信息管理系统：将发电机各在，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、分析

蒙宁海：发电厂电气设备在线监测装置的配置　

和归类管理。

３．２　变压器在线监测装置配置器局部放电强度。

１）局部放电监测装置：连续监测并记录变压２）套管介损及电容监测装置：实时测量变压３）油中气体及微水监测装置：连续监测变压４）铁心直流偏磁监测装置：记录直流偏磁的５）绕组振动监测系统：连续监测绕组及铁心６）变压器运行信息管理系统：将变压器各在

ＧＩＳ诊断及状态量数据的组合要求对各在线监测装管理。

３．４　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。电动机故障测试仪。电缆温度监测装置。

２）电动机：配置局部放电监测装置和便携式３）电缆头及电缆：配置局部放电监测装置和

置采集的状态量及报警信息进行储存、分析和归类

器套管电容和介损角的变化量。

器本体油箱中氢气、一氧化碳、乙炔等主要故障气体及微量水分的含量。

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。紧固力振动的幅值。

４　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、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。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。

参考文献：

［１］　陈亮，苏国友．基于在线监测技术的电气设备从计划检［２］　Ｑ／ＣＳＧ１０００７－２００４，电力设备预防性试验规程［Ｓ］．

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修到状态检修［Ｊ］．冶金动力，２０１４（１１）：１４－１６．［３］　王海瑞．电气设备在线监测技术研究［Ｊ］．科技传播，［４］　程扬军，王定有．浅析电气设备在线监测技术［Ｊ］．广西［５］　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．电力，２０１２（１）：６４－６６．

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、分析和归类管理。

３．３　全封闭组合电器（ＧＩＳ）在线监测装置配置部放电水平。

１）局部放电监测装置：实时测量ＧＩＳ整体局２）压力及微水监测装置：实时监测ＧＩＳ各气３）气体泄漏监测装置：实时监测ＧＩＳ室内空４）ＧＩＳ运行信息管理系统：将ＧＩＳ各在线监

室的气体压力、微水和温度等参数。气中ＳＦ６气体和氧气含量。

测装置数据信号接入ＧＩＳ信息管理系统，系统按

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