充油套管及电流互感器状态监测技术
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完成单位:国网新疆电力有限公司电力科学研究院
登记编号:ZSCX-DL2019-J-1-66
登记年份:2019
发布时间:2019-11-18
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统计表明,近五年来,新疆电网“少油设备”故障占“变电设备故障”总数的60%,且呈现逐年发展扩大趋势。少油设备的事故蔓延,已对电网的安全稳定运行造成严重威胁。究其原因,就是因为:传统的巡视、试验手段,不能及时发现设备隐患,更无法对故障进行有效研判,为此,我们亟需研发一种新型的监测装置,来解决以上问题。
我们发现:当少油设备内部出现放电或热故障时,内部油纸绝缘会分解产生多种特征气体,并在少油设备的顶部聚集,其中氢气占比和增速最大,当压力超过临界值时,随时会发生冒顶喷油甚至着火爆炸事故,我们从故障机理中得到启发:可以通过监测少油设备内部的压力、温度及氢气的变化来监控设备的运行状态。为此我们的创新团队,以此为切入点,开发出了两种新型传感器。第一种就是,温压一体传感器,他是通过硅应变片压力传导膜,来监测设备内部的温度和压力数值的,分辨率为0.1kpa,误差在0.5%以内,他可以在少油设备底部不停电的情况下,进行安装。第二种是,氢气含量检测传感器,他是通过“钯合金”实时监测油中的氢气含量的,灵敏度为5个ppm,误差在15%以内,他可以在少油设备的放油阀位置,进行加装。其监测数据,是通过无线通讯的方式,实时传输至PMS系统,便于我们随时掌控、及早发现、快速处置。
目前,该装置已在新疆750kV阿克苏、伊犁、吐鲁番、哈密变,220千伏锦华、彩虹、达浪坎变等多个现场,安装150余套。经过一年的运行,设备状态实时掌控,有效避免了电流互感器着火爆炸等重大事故的发生。同时,通过该监测装置,我们还辅助完成了79台次,750kV“PV”套管等三项家族缺陷的整改工作。
该成果,已授权专利3项,在申请专利4项,获得软件著作权2项,发表核心论文3篇。同时,该项目已得到国网运检部的高度认可,并且已纳入国网公司“基于不停电,检测技术、状态检修”的重点研究课题。由新疆公司牵头负责主变、高抗、充油套管在线监测技术的研究以及套管标准的梳理工作。
该套监测装置,具有以下三大创新点:
一、填补了“少油设备”有效监测手段的空白。
开发的压力、氢气监测装置,集体积小、安装简便、灵敏度高、抗干扰性强以及无线传输等优点于一身,成功克服了少油设备高位布置、场强集中等技术难题。彻底颠覆了(少油设备)传统人工监测的工作模式,实现了由人工监测向智能化监测手段的转变。
二、搭建了“少油装置”智能辅助分析平台。
我们以“强前端,大后台”为依托,完善了少油设备图谱模型数据库的建立,打造出了一个智能化预测预警、故障研判分析平台,实现了,针对少油设备监测、检修,全流程、智能化,闭环管理,为决策层提供了科学、可靠的运维检修战略性的数据支撑。
三、创建了少油设备智能化在线监测标准
制定了少油设备温度、压力、氢气监测技术规范,明确了少油设备内部的压力、温度及氢气含量与设备状态之间的定量关系,提出了“设备状态”预、告警策略,为系统内“少油设备”的安全稳定运行,奠定了坚实基础。
按照目前,新疆电网充油套管及电流互感器的故障情况,该装置的应用,每年可减少直接损失约550余万元,间接损失约1500余万元,如能成功应用于特高压变电站及各网省公司,每年至少可挽回数亿元的经济损失。截止目前,该成果已和青海、辽宁、甘肃、冀北、浙江、国网运行分公司等6家单位进行了技术交流,并初步达成了推广应用意向。
下一步,我们将不断创新、持续改进,提升监测装置性能,完善分析诊断功能,充分利用窄带物联网(NB-lot)通信技术,开发出新一代氢压温一体“三合一”智能传感器,全面提升电网设备智能化水平和供电可靠性