高压电气设备绝缘在线监测技术的应用及发展前景_陈艺平.pdf

第 35 卷 第 11 期2022 年 11 月江西电力职业技术学院学报Journal of Jiangxi Vocational and Technical College of ElectricityVol.35 No.11Nov.2022高压电气设备绝缘在线监测技术的应用及发展前景陈艺平（厦门市爱维达科技有限公司，福建 厦门 361000）摘 要：为解决高压电气设备绝缘故障问题，对电气设备绝缘在线检测监测技术展开研究，从三个阶段阐述了绝缘在线检测监测技术的发展历程，并分析了绝缘监测系统的工作原理。以某电厂为例，探讨了绝缘在线检测监测技术的在电气设备中的应用，经过实践应用证明了绝缘在线检测监测技术具有的应用价值，最后研究了绝缘在线检测监测技术的发展前景，以期为相关人员提供参考。关键词：高压电气设备；绝缘在线检测技术；发展前景中图分类号：TM506 文献标识码：B 文章编号：1673-0097(2022)11-0013-030 引言现阶段，绝缘在线检测监测技术在我国各行各业得到了广泛应用，其应用于高压电气设备中可以实现对绝缘故障的实时监测和预警，保障电气设备运行的安全性和稳定性。以某电厂为例，分析了绝缘在线检测监测技术的实践应用，应用结果表明，该技术不仅能够及时发现电气设备中存在的绝缘故障，还能够防止电气设备突发性安全事故的发生，甚至能够减少对电气设备的检修次数，对电力行业的发展具有重要作用。1 高压电气设备绝缘在线检测监测技术发展历程绝缘在线检测监测技术的发展主要经历了三个 阶段：第一，带电测试阶段。该阶段起始时间为20世纪70年代，人们为保障供电和用电的稳定性，利用监测仪器对高压电气设备绝缘参数进行了测量。这一阶段的绝缘监测系统结构相对简单，检测项目较少，同时电气设备对地绝缘灵敏度有着较高的要求，因此并未得到大力推广和应用1。第二，在线监测阶段。自20世纪80年代以来，绝缘在线检测监测技术得到了一定的发展，出现了不同种类和功能的绝缘监测仪器，而这也推动着绝缘在线检测监测技术从模拟量监测逐渐朝着数字化监测方向发展，改变了需要将监测仪器接入测试回路的测量模式，而是利用传感器设备将电气设备测量数据转换为可以被数字仪器识别的电气信号。此外，这一时期还出现了利用非电量参数反映电气设备绝缘状态的仪器，如超声波监测装置、远红外装置等。该时期最具代表性的绝缘检测设备是日本研发的LCD-4型电流检测仪器。第三，智能监测阶段。自20世纪90年代开始，绝缘在线检测监测技术开始以数字化处理和采集技术为核心，开发出多功能绝缘监测系统。主要应用计算机技术、传感器技术、数字化技术等，实现了对更多绝缘参数的监测，如泄漏电流、损失角正切值、局部放电等。这一时期，绝缘监测系统已经可以实现对高压电气设备的连续监测，并且检测功能更加丰富，监测效率高、信息量大，可以对监测结果进行打印、显示、远传、存储和极限报警，而这也表示绝缘在线监测技术正在朝着智能化监测方向发展。例如，我国武汉研制的ZJ-01型绝缘监测系统，其在传统的监测系统中融入了专家诊断系统，进而构建了智能化绝缘监测系统，能够实现对电气设备的实时监测和自动化管理。2 高压电气设备绝缘在线监测系统工作原理绝缘监测系统接线原理见图1。绝缘监测设备主要安装在电气柜和电机出线电缆侧，监测系统可以设置电气设备超限阈值和报警值，然后将PLC控制器和继电器与用电设备相连接。图1 绝缘监测系统接线图在电气设备运行前，绝缘监测系统会给电气设备施加DC1000V电压，并持续1300s，以测试电气设备绝缘电阻值，通过对比与分析测试绝缘值与设置的参数，判断电气设备绝缘水平，同时检测电器设备是否存在绝缘故障。当电气设备绝缘电阻低于电气设备绝缘要求电阻时，监测系统会通过报警装置及时提醒管理人员进行检修2。管理人员检修完电气设备后，绝缘监测系统会再次对电气设备进行检测，当电气设备绝缘电阻超过电气设备绝缘要求电阻时，绝缘监测系统无信号输出源，则表明电气设备具备启动的条件；当电气设备断路器合闸后，绝缘监测系统会向传感器和控制器传递停止收稿日期：2022-08-27作者简介：陈艺平（1985），男，福建厦门人，中级工程师，主要研究方向为电力电气。14江西电力职业技术学院学报第 35 卷检测的指令，此时检测系统会停止检测动作。在电气设备运行的过程中，绝缘监测系统会自动监测电气设备中的零序电流，如果系统监测到零序电流超限，则监测系统会通过显示器提醒管理人员存在电气设备对地绝缘性能下降、绝缘损坏、设备进水、电设备三相电压失衡等故障；如果绝缘监测系统并未检测到零序电流超限，则表明电气设备运行状态良好。当电气设备发生故障后，绝缘监测系统中的传感器设备会将设备运行状态传递至PLC控制器，然后分析数据后，监测系统中的报警装置会发出警报。同时，监控设备会通过以太网与显示终端进行通信，将故障信息传输至工控机和显示屏，以此在客户面前直观地显示故障画面和监测数据3。3 高压电气设备绝缘在线检测技术的应用3.1 应用案例某供电厂为保证供电和用电的稳定性，利用GJK型绝缘监测系统对6kV的用电系统进行实时监测。其中，GJK-1型监测设备主要对#1高产变低压侧6KVLA、6KVLB母线和电缆进行检测；GJK-2型检测设备用于对监测#1机组电压等级为6kV的风机、电动机、碎煤机和水泵进行监测。3.2 GJK型绝缘监测系统的性能和用途GJK型绝缘监测设备是一种用于对高压电气运行状态进行实时监测的电器仪器，能够帮助管理人员及时掌握电气设备绝缘电阻变化情况，并采取控制措施，由此有利于降低电气设备故障和安全事故发生的概率。GJK型绝缘监测设备可以长期对电气设备高压母线进行检测，及时发现电动机和电机定子等设备的绝缘变化和绝缘水平，其主要有以下几种用途。第一，保证电气设备启动安全。在高压电气设备中应用绝缘监测设备，能够长期不间断地对电气设备对地绝缘阻值进行检测，然后利用端子接线对电气设备连续施压或断续施压进行测量，以保证电气设备在启动前绝缘状态良好。如果监测设备检测到电气设备绝缘参数达不到设备启动要求，监测设备会通过报警装置提醒管理人员进行检测，以此保证电气设备启动的稳定性和安全性4。第二，保证电气设备运行安全。电气设备在运行过程中，GJK型监测设备会继续对电气设备绝缘状态进行监测，如果检测到电气设备绝缘参数出现变化，监测设备会立即定位故障位置，并分析故障原因。如果电气设备绝缘参数变化幅度较大，监测设备会自动停止设备的运行，并提醒管理人员及时处理，即在电气设备发生故障前，对电气设备进行维修，以此降低电气设备发生安全事故的概率。3.3 GJK型绝缘监测设备技术特点GJK型监测设备具备超限报警功能，管理人员需要设置电气设备最低绝缘参数和最高绝缘参数，当监测设备检测到电气设备绝缘超限时，监测设备的LED灯会闪烁，并发出警报声，提醒管理人员及时进行检修，同时发出停止运行信号，闭锁电气设备的启动。此外，监测设备还可以通过实时显示电气设备绝缘参数，以便管理人员掌握电气设备运行状态和绝缘状态。3.4 GJK型绝缘监测设备配置方案第一，在用电系统变压器或母线出线位置安装GJK-1型绝缘监测设备，在变压器和母线运行的过程中，监测设备可以实时检测电气设备和线路的绝缘情况。在电气设备运行时，监测设备会被施加6kV的电压，然后监测设备会持续释放直流电压，对运行中的电气设备绝缘情况进行监测。GJK-1型监测设备对电气设备绝缘情况进行监测时，其会显示电气设备对地绝缘、架空线对地绝缘、电缆导线和变压器绕组的绝缘参数，以便管理人员及时掌握电气设备运行状态5。第二，在电气设备中安装GJK-2型监测设备，在电气设备停机时，监测设备会自动检测电气设备绝缘情况，保证电气设备可以随时安全启动。在电气设备运行时，GJK-2型监测设备会通过断路器断开监控器到限流电阻之间的端子，并停止对电气设备绝缘状态的测量。GJK-2型监测设备主要是对电气设备运行和停机时的对地连续或间断的直流电压进行检测，以减少电气设备启动前需要对设备绝缘电阻检测的环节，使电气设备始终具备良好的绝缘性。GJK-2型监测设备如果监测到电气设备绝缘参数较低，则会立即通知管理人员进行处理，并停止电气设备的启动。此外，GJK-2型监测设备能够对电气设备的泄漏电流进行实时监测，并根据用电系统泄漏电流和绝缘参数变化情况，判断电气设备绝缘参数下降的原因和泄漏电流的位置6。第三，监测方法。GJK型监测设备主要通过与高压电阻和电容进行连接，可以在隔离高压电流的同时，将高压直流电传输至监测设备，以此完成对电气设备绝缘电阻的检测。在电气设备或线路停止运行时，监测设备检测到的绝缘阻值即电气设备自身的绝缘阻值，如果电气设备不存在绝缘阻值超限的问题，则可以正常启动。GJK-1型监测设备与接线方式见图2，其主要用于监测电气设备绝缘变化情况；GJK-2型监测设备接线方式见图3，其主要与高压电阻和电容进行串联，当GJK-1型监测设备运行时，GJK-2型监测设备会停止监测。GJK-2型监测设备运行时，其主要监测电气设备的泄漏电流，如电容引起的电气设备绝缘电阻和电容电流下降等。3.5 应用效果GJK型监测设备在投入使用一年期间，#1电机组碎煤机发生绝缘故障的情况显著减少。表1所示碎煤机24小时绝缘监测数据，根据管理人员记录的24次监测第 11 期高压电气设备绝缘在线监测技术的应用及发展前景15设备报警显示，电气设备绝缘故障主要为绝缘电阻值下降，并且在绝缘电阻值下降至6M时，监测设备报警正确、及时。图2 GJK-1型监测设备接线图图3 GJK-2型监测设备接线图表1 碎煤机24小时绝缘值数据时间 绝缘值 时间 绝缘值 时间 绝缘值 时间 绝缘值00:00 15M 06:00 13M 12:009M18:006M01:00 15M 07:00 13M 13:009M19:006M02:00 15M 08:00 12M 14:009M20:005M03:00 15M 09:00 12M 15:009M21:005M04:00 15M 10:00 11M 16:007M22:004M05:00 15M 11:00 10M 17:007M23:004M经过检查后发现，碎煤机绝缘下降的主要原因是线缆存在被雨水浸泡的情况，排出雨水后，碎煤机绝缘参数恢复正常，避免了电气设备接地故障的发生。GJK型监测设备在该电厂中的应用，可以及时有效地发现电气设备绝缘参数变化的情况，进一步保证了电气设备运行的可靠性和稳定性，提高电气设备自动化管理水平，同时减少了管理人员对电气设备频繁检测的工作量。由此表明，GJK型监测设备具有良好的应用价值。4 高压电气设备绝缘在线监测技术发展前景目前，电气设备正在朝着高电压化、多样化、大容量化和密集化方向发展。传统的绝缘在线检测监测技术具有试验电压低、短暂性和供电不稳定等缺点，无法准确和有效地监测到电气设备故障问题。而高压电气设备绝缘在线检测监测技术具有实时性、针对性、真实性的特点，能够有效检测到电气设备中存在的故障问题，并及时提醒管理人员进行处理，进一步提高电气设备运行的稳定性。随着科学技术和信息技术的快速发展，电气设备绝缘在线检测监测技术需要向专业化、多样化和智能化方向发展，满足时代发展的需求。绝缘在线检测监测技术在电气设备中的应用，不仅能够实时监测电器设备的绝缘性，还能够直观地显示检测数据。通过分析和诊断，可以找出电气设备绝缘故障问题，并制订相应的解决对策，保证电气设备运行的稳定性。在电气设备实际监测过程中，绝缘在线检测监测技术具有的优势主要体现在以下几个方面：一方面，能够有效监测电气设备绝缘变化情况，设备温度变化和其他故障问题；另一方面，能够有效监测电器设备频率、电容、绝缘电阻、介损、母线、泄漏电流和母线电压等情况，并通过分析和处理检测数据，明确故障原因；绝缘在线检测监测技术抗干扰能力较强，具备自我保护能力；绝缘监测系统具备远程控制功能和数据共享的能力。绝缘在线检测监测技术虽有强大的功能和优点，但其仍存在不足之处，还需要研究人员对绝缘在线检测监测技术进行深入研究：第一，在绝缘监测系统中应用人工智能技术，进而实现绝缘监测系统的自动化和智能化诊断，提高监测系统的稳定性和安全性；第二，提高绝缘监测系统运行可靠性和灵敏度；第三，实现对绝缘监测数据的智能化管理，保证监测数据的真实性、可靠性、全面性、实时性，推动绝缘在线检测监测技术向智能化方向发展。5 结束语电气设备绝缘在线检测监测技术是设备从计划检修向状态维修转变的重要技术，其具有巨大的经济效益和社会效益，以及广阔的应用发展空间。经过多年的发展，绝缘在线检测监测技术已经取得了巨大的进步，并且通过实践证明了其应用价值。其在电气设备中的应用，可以及时发现电气设备绝缘故障问题，降低电气设备安全故障发生概率，对电气设备的稳定和安全运行具有重要作用。（下转第18页）18江西电力职业技术学院学报第 35 卷关注天气预报，了解近七天的天气状况，并对风力、温度、湿度等进行预测，避免在恶劣天气带电作业。当空气湿度超过80，风力超过8级时，严禁进行带电作业。同时，为了避免恶劣天气威胁作业人员的生命安全，不仅需要停止带电作业，还需要设定安全范围，尽可能远离一切危险点，做好线路和设备勘察工作，保证线路的安全水平和绝缘度满足相关规范。4 10kV配电运检中的作业优势4.1 减少计划和非计划停电对城市居民的影响带电作业与以往较为陈旧的停电作业方法比较而言，优势十分明显，其给居民带来的负面影响相对较小。正是因为在传统的停电线路检修工作中，需要在作业环节暂停电力供应，因此居民会遭遇计划和非计划停电的问题，生活因此受到不利影响。而带电作业与之相反，在作业时极为有效地控制了停电的实际范围，大大减少对人们日常生活和企业生产的干扰7。4.2 及时消缺在10kV配电网体系中，采取带电作业的方法，操作灵活、作业流程相对简便。且在线路没有断电的情况下，可以更加直观、快速地发现线路体系中存在的故障，在很大程度上节约了抢修时间，从而保证了供电的安全性与稳定性。4.3 较高的经济效益由于配电价格线路运检时采取热带电作业模式，损伤范围较小，因此停电时长缩短，从而确保了电能不间断供给，对电力企业效益的保障具有较大的意义。同时，又没有危害到供电用户正常的生产和生活，提高了供电质量，保证供电线路更加安全的运转。通过采取这种供电管理检修办法，可以迅速消除线路运行中潜在的隐患，保证了全国用电能源供应和电力系统工作的稳定和安全。因此，带电作业线路管理办法利国利民，为电力事业的继续平稳发展创造了有利条件。4.4 减少安全隐患由于带电作业模式固有的特性，在供电线路上广泛应用带电作业，可以有效减少在停电运行时发生误操作等情况，大大提高了电路运行的稳定性。同时，采用此种检测方式，能够快速消除线路运营中的隐患，保证电网能源供应的安全性和供电系统运营的稳定性。5 结束语在当前电力检修工作的过程中，相对于传统的停电作业检修，带电作业更具优势，在高压配电网正常工作的情况下，通过对正常工作的配电网进行检修，可以快速准确地查明故障，及时排除安全隐患，确保配电网的正常运转。但带电作业是一项十分复杂且具有一定危险性的作业，极易发生安全事故。因此，在电力检修过程中，检修人员需要做好安全措施，保证自身的安全，防止安全事故的发生。参考文献：1 张洪玉.探究10kV配电线路运检工作中带电作业的优势J.中国科技投资,2019(32):96.2 张磊.简述带电作业在10kV配电线路运检工作的优势 J.通讯世界,2015(16):104.3 李根.带电作业在10kV配电线路运检工作的优势 J.写真地理,2020(3):147.4 崔磊.让党建发展与业务提升同频共振国网山东淄博 供电公司输电运检室党支部工作侧记 J.国家电网,2019(4):52-53.5 张立,宋兴业,刘博,等.基于10KV配网架空线路运行检修带电作业的研究 J.信息周刊,2019(37):1.6 王武双,李杰,陈效,等.配电带电作业和停电检修配合的研究与应用 J.电工技术,2021(3):69-72,76.7 吕文正.10kV配网架空线路运维检修带电作业分析 J.通讯世界,2019,26(2):148-149.责任编辑 韩翠丽（上接第15页）参考文献：1 李纪禄.浅谈高压电气设备绝缘在线监测技术应用及发展前景 J.自动化应用,2017(10):83-84.2 黄健.电气设备绝缘在线监测技术与状态维修 J.轻纺工业与技术,2020,49(2):110-111.3 潘作新.电气设备隐蔽部位预防措施及在线监测技术 J.冶金动力,2019(7):19-20,24.4 关根志,贺景亮.电气设备的绝缘在线监测与状态维修 J.变压器,2002(S1):1-5.5 吴芳.电力系统电气设备在线监测技术分析 J.工程技术研究,2017(12):113-114.6 成卫.高压电气设备绝缘在线监测技术的工作原理及应用特点 J.产业创新研究,2019(5):118-119.责任编辑 刘小艳Mod Diagn Treat现代诊断与治疗2018 Jan 29(1)及 D-二聚体均明显高于正常值。肠系膜血管造影曾被认为是评价门静脉系统病变的金标准,现逐渐有被腹部 CTA、MRA 取代的趋势,本组 18 例病例中,有12 例行腹部 CT 增强扫描,均在术前明确 MVT 诊断。对于已出现局限性或弥漫性腹膜炎体征的患者,应即刻进行剖腹探查术。对于 MVT 患者手术取栓,由于门脉系统压力低,血液流速相对慢,术后复发率较高,且急性 MVT 多发生于静脉分支而非主干内,取栓治疗常无效3,预后效果欠佳。术中探查发现肠管坏死应立即切除,以减少毒素入血,避免中毒性休克发生。肠管切除的范围取决于肠管坏死的范围,理论上应尽可多的保留肠管,避免术后肠道吸收功能障碍。有学者认为,为避免误伤尚未坏死的肠管,可在首次手术中只切除已明确坏死的肠管,在积极抗凝的同时于 24h 后进行二次剖腹探查1。但在临床实践中,我们发现急性肠系膜血栓肠坏死患者首次手术后常存在不同程度循环及呼吸功能障碍,短期内对手术的耐受性明显下降,二次手术的麻醉风险急剧增高;其次,短期内二次手术腹腔内炎性水肿、粘连较重,增加了手术难度。故主张在确认肠段颜色正常的情况下行一期吻合。有学者也认为在确认肠段颜色正常的情况下行一期吻合,术后及时抗凝是安全的4。本组 18 例患者中有 9 例患者行肠切除肠吻合术,术后均未发生吻合口瘘。同时,我们也发现,部分患者肠管水肿明显或肠管缺血、坏死范围过大界限一时无法确定,一期吻合风险较大,遂采取了两种主要手术方式:一种肠切除,近端造瘘,远端或关闭,或造瘘并留置肠内营养管(根据远端小肠残余长度而定,过短即予以关闭),共 3 例;另一种为肠切除+空-回肠端侧 T 型吻合+远端回肠残端造瘘术(如图示),共 5 例。采取第二种手术方式有三点考虑:(1)将远端肠管拖出造瘘后便于观察远端肠管缺血情况;(2)造瘘口距吻合口较近,起到近端肠腔减压,减轻吻合口张力促进愈合作用;(3)有些近端切缘距屈氏韧带较近无法提出造瘘,只能采取吻合的方式。术后 69 月有 6 例患者行造瘘还纳术。临床实践发现,行第一种手术方式的患者,造瘘还纳前存在护理难度大,且均存在不同程度营养不良;在行造瘘还纳术时腹腔分离范围广,易造成副损伤,且需重新切除的肠管相对较长。行第二种手术方式的患者,可于首次手术中放置经鼻肠内营养管过吻合口至远端肠腔,术后便于护理,且可加强肠内营养;行造瘘还纳术时,只需分离造瘘口腹壁部,直接闭合切除造瘘口即可,手术损伤小,重新切除肠管相对较短。故第二种手术方式优于第一种。此外,对于造瘘患者,我们将近端造瘘口排出肠液经过滤后自营养管内回输入远端肠腔,对于促进营养物质吸收、维持水电解质平衡、保护肠粘膜屏障、减轻经济负担也起到了积极作用。由于肠系膜静脉血栓临床少见且症状隐匿,易延误诊断;发展至肠坏死时有着较高的死亡率和致残率。认真询问有无血栓形成的高危因素,结合影像学检查特别是血管超声,CTA 或 MRA 检查有助于早期诊断。对于有肠坏死的患者,应早期手术切除坏死肠管,剩余肠管如水肿轻微,颜色正常可一期吻合;如水肿明显,缺血坏死界限不确切,可行肠切除+空-回肠端侧 T 型吻合+远端回肠残端造瘘术,术后早期予以积极抗凝治疗。参考文献:1Shaji K,Michael GS,et al.Mesenteric venous thrombosis J.N EngJ Med,2001,345(23):1683-1688.2Boley SJ,Kaleya RN,Brandt LJ.Mesenteric venous thrombosisJ.Surg Clin North Am,1992,72(1):183-201.3卞育海,沈志勇,曹晖,等.急性原发性肠系膜上静脉血栓形成17 例临床诊治分析J.外科理论与实践,.2007,12(5):481-484.4Divino CM,Park IS,Angel LP,et al.A retrospective study of diag-nosis and management of mesenteric vein thrombosisJ.Am JSurg,2001,181(1):20-23.收稿日期:2017-11-10欢迎订阅欢迎投稿