電抗器鐵芯在線監測系統的應用 電抗器是電力系統中最重要的電氣設備，運行中一旦出現故障，將會對電力 系統造成嚴重的后果。正常運行的電抗器鐵芯一點接地，如果有兩點或者兩點以上同時接地，剛鐵芯與大地之間將形成電流回路，最大電流可以達到幾十安培，將會造成鐵芯過熱，甚至燒毀。目前判斷電抗器鐵芯是否存在多點接地，主要有三種方法：鉗形電流表定期監鐵芯接地電流的電氣方法，測量鐵芯對地絕緣電阻法，監測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發現鐵芯多點接地故障，一旦發生故障，也不能及時采取相應措施。因此，對電抗器鐵芯接地電流的實時在線監測是十分必要的。
目前，現場人員多采用鉗形電流表夾住鐵芯接地線來監測其電流，但由于變壓器強磁場的干擾，測量值很不精確，甚至出現同一測量點幾次測量值差別迥異的情況，這樣測量的參考價值值得懷疑;而國內有些單位研制的自動監測裝置雖能及時發現多點接地故障，但缺乏故障后的實時監測功能。為此，設計了一種基于GSM通訊的在線監測裝置，較好地解決了電抗器鐵芯接地電流在線監測的問題。為了解決正常狀態下接地電流很小，受到的現場干擾卻比較嚴重的問題。
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——是否存在鐵芯多點接地。以往的監測方式是由變電站值班人員使用手持儀器定期進行檢測和記錄，該方式的最大缺點是不能立即對故障做出反應，存在使事故進一步擴大的嚴重隱患。隨著電力自動化水平的提高和無人值守變電站的增多，迫切需要一種穩定可靠、精度高、功能強的大型電力電抗器鐵芯電流在線監測裝置。本文所描述的裝置，就是為此而設計的，具有極高的應用價值。
二、今后的發展
目前國家正在發展智能化電網，而電抗器鐵芯在線監測系統是構成智能化電網中比較重要的組成部分，國外早在八十年代就已經開始實現對電抗器鐵芯在線監測系統研究并實現無人化變電站，可以節省大量的人力物力，并能夠及時有效的發現電抗器鐵芯接地點情況，并通過一系列的數據可以分析電抗器是否存在多點接地的危險，更好的保證電抗器設備的正常運行。目前國家在安全規程中已提出變壓器鐵芯在線監測的要求，在以后五年內將全部實現電抗器鐵芯在線監測的部署。國外科技工作者和有關部門對這種定期維修和預防性試驗的不足之處早有認識，已紛紛致力于電氣設備的在線監測和狀態檢修研究。它的優點在于可及時發現早期故障征兆，使運行維護人員在故障處于萌芽狀態時能夠通過檢測手段及早消除隱患，從而避免惡性事故的發生，提高了維修質量和效率。隨著傳感器技術、信號處理技術和計算機技術的發展與應用，作為狀態檢修基礎的電氣設備在線監測技術得到了飛速發展，已成為絕緣檢測中的一個重要組成部分，它將在很多方面彌補僅依靠定期預防性試驗帶來的不足之處。通過對鐵芯接地電流的在線監測，準確判斷鐵芯的工作狀況，從而有的放矢在鐵芯出現故障前及時進行維護，不僅有效的提高了供電的可靠性，還降低了電力系統的運行費用，對保障電力變壓器的安全運行具有十分重要的意義。
三、實現的功能
⑴、連續監測鐵心接地電流值;
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間;
⑷、具有開關信號輸出報警;
⑸、報警值可進行就地設定，也可由上位機設定;
⑹、具有RS485遠傳通訊功能;
⑺、上位機可監測數據，并可查詢歷史數據
四、線路安裝圖
五、遠程監控實現
遠程顯示：本系統的數據采集模塊能夠實時的采集電抗器等電氣設備的泄露電流參數，并能夠通過RS-485傳送到串口聯網服務器，再傳送到電力局域網，串口聯網服務器具有自連接功能，即便系統斷電，當電源恢復時串口聯網服務器也能夠自動連到局域網中。本地顯示： 本地顯示儀表能夠實時顯示電抗器等電氣設備的泄露電流參數，并具有聲音報警功能。
六、工作流程
電抗器的鐵芯及其夾持件在繞組的電場作用下，其上面各部位會形成不同的電位或電荷積累，這些電位和電荷達到一定程度就會放電，對電抗器的運行構成威脅。為消除這一放電現象，必須將鐵芯和夾件可靠接地，使其在變壓器運行中始終保持接地電位。如果一點以上的多點接地，將會在鐵芯內形成短接回路，短接回路所包括面積中的磁通或漏磁通將會在回響內產生很大的一流，而且接點越多，短接回路越多，環流越大。環流的存在將燒毀接地片和產生放電甚至燒毀鐵芯，因此鐵芯和夾件必須一點接地。電抗器鐵芯接地電流在線監測系統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，監測鐵芯和夾件的泄漏電流，電抗器現場安裝數據采集柜并和串口聯網服務器之間通過RS485電纜連接，串口聯網服務器經由路由器最終和服務器監測終端連接。
數據采集柜，將泄漏電流傳感器采集到的模擬信號，轉化為數字信號，并在數字顯示儀表上顯示出來。同時通過RS485電纜將數字信號傳遞到串口聯網服務器，通過串口聯網服務器和路由器最總到監控中心的服務器實時顯示監測數據。
后臺管理軟件接收記錄所有數據，并且提供報警，歷史數據查詢，趨勢分析，報表打印等多種功能。該項目運行一段時間之后，通過趨勢分析，可以看出變壓器鐵芯接地狀況，發現一些潛在的設備故障情況，為電氣設備維護人員提供檢修依據。
七、上位機的實現
JTX上位機軟件分為四個主要部分:主界面,實時數據監測,歷史數據查詢,圖形顯示界面。主界面如圖(A),通過主界面對主界面的不同按扭的操作可以方便的進入不同的顯示和查詢界面。
實時顯示界面如圖(B),同過設置按鈕完成對監控站點的通信和報警數據設置.通過連接按鈕完成與下位機通信顯示實時監控數據通過返回按鈕回到主界面。歷史查詢畫面如圖(D),通過對查詢方式的選擇完成對歷史數據快速的查詢和刪除。
八、結論
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行的關鍵。統計資料表明因鐵芯問題造成故障，占電抗器總事故中的第三位。正常運行時,電抗器鐵芯需要有一點接地,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，當電抗器發生鐵芯多點接地故障時，會產生渦流，其鐵芯接地電流將增大到幾安培甚至幾十安培，從而會導致局部鐵芯過熱，引起鐵芯局部過熱導致絕緣油分解，還可能使接地片熔斷或燒壞鐵芯，導致鐵芯電位懸浮，產生放電,造成輕瓦斯動作甚至重瓦斯動作跳閘，甚至損壞變壓器，造成主變重大事故。
通過測量電抗器鐵芯接地電流可直接反映出電抗器的故障狀態——是否存在鐵芯多點接地。我國在《電力設備預防性試驗規程》(Q/CSG10007-2004)中5.1“電抗器”關于“鐵芯及夾件絕緣電阻”的要求：“運行中鐵芯接地電流一般不應大于0.1A”。因此，準確、及時地診斷與處理電抗器鐵芯多點接地故障，對保證電抗器的安全運行具有重要意義。 |
