隨著(zhù)國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和我國對能源的需求,特別是對電能的需求不斷增加。電力系統電壓等級的提高使電氣設備的絕緣問(wèn)題顯得越來(lái)越突出,運行中的大型電氣設備(如發(fā)電機、變壓器)和小型設備(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的停電,給國民經(jīng)濟其他部門(mén)的生產(chǎn)和運作造成嚴重的不良后果。為了保證電氣設備絕緣安全可靠運行,一方面要采用良好的絕緣材料,改造制造工藝來(lái)提高設備的絕緣強度和質(zhì)量,更重要的一面,就是要對運行中電氣設備的絕緣狀況進(jìn)行監督,隨時(shí)掌握設備的運行情況。
隨著(zhù)電力工業(yè)的發(fā)展,電氣設備絕緣的檢修維護經(jīng)歷了事故后維修、預測性維修和預防性維修三個(gè)階段,它們統稱(chēng)為計劃性維修。長(cháng)期的工作經(jīng)驗表明,不論是初的事故后維修,還是較為成熟的預測性維修、計劃性維修都存在著(zhù)很大的局限性,極不利于電力系統超高壓、自動(dòng)化的發(fā)展要求,主要表現為:(1)計劃性維修的試驗條件與電氣設備的運行環(huán)境存在著(zhù)較大的差別,設備的實(shí)際運行電壓要比試驗電壓(一般不超過(guò)10kV)高的多,預防性試驗很難全面發(fā)現絕緣潛在的缺陷和故障;(2)由于在預防性試驗的周期內也可能發(fā)生事故,計劃性維修存在絕緣故障漏報的可能;(3)計劃性維修費時(shí)、費力,不利于電力系統的自動(dòng)化;(4)從經(jīng)濟上看,定期的試驗帶來(lái)的停電,對國民經(jīng)濟會(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)、計算機技術(shù)的發(fā)展,使得人們對電氣設備的運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監測成為可能。據此,與計劃性維修相對應,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,電氣設備絕緣在線(xiàn)監測技術(shù)受到了高度的重視,成為了當今高電壓技術(shù)研究領(lǐng)域的新課題。電力變壓器絕緣在線(xiàn)監測技術(shù)是采用高靈敏度的傳感器,來(lái)采集能夠反映運行中電力變壓器絕緣狀況的信息,用計算機來(lái)處理信息進(jìn)而獲得設備的絕緣狀況,它具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)在線(xiàn)監測能及時(shí)發(fā)現設備的早期缺陷,防止突發(fā)性事故的發(fā)生,提高設備運行的安全性和可靠性;(2)可減少不必要的停電試驗,避免傳統試驗對電氣設備由于“過(guò)度檢修”而造成的損失,延長(cháng)了設備的使用壽命;(3)在線(xiàn)監測可以獲得離線(xiàn)檢測無(wú)法得到的信息,為判斷電氣設備的運行狀態(tài)提供了充分的信息;因此,以在線(xiàn)監測為基礎的狀態(tài)維修體系代替計劃維修體系己經(jīng)是發(fā)展趨勢。
大型電力變壓器是電力系統中重要,昂貴的設備之一,對變壓器實(shí)施絕緣狀態(tài)在線(xiàn)監測具有十分重要的意義。據統計,我國110kV及以上電壓等級的大型變壓器的事故中50%是匝絕緣事故,且幾乎都是在正常工作電壓下?lián)p壞的。變壓器的內絕緣結構主要是油紙絕緣,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)、導體表面的毛刺以及油隙等處開(kāi)始發(fā)生的。導致變壓器絕緣中產(chǎn)生氣泡的因素主要有:一是變壓器絕緣結構和制造工藝上的缺陷,如在變壓器固體結構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(cháng)期的運行過(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,測量局部放電能有效地發(fā)現變壓器內部絕緣的固有缺陷和因長(cháng)期運行使絕緣老化而產(chǎn)生的局部隱患。因此,國內外普遍認為測試局部放電是能夠及時(shí)發(fā)現變壓器潛伏狀故障的重要手段。
據日本有關(guān)資料報道,由于設備運行狀態(tài)在線(xiàn)監測及故障診斷技術(shù)的應用,使每年維修費用減少25%-50%,故障停電時(shí)間減少75%,從以上的分析可知對變壓器實(shí)施在線(xiàn)監測是十分必要的。