直流光测量装置运行维护及常见故障分析

直流光测量装置运行维护及常见故障分析

严洪波

(中国南方电网超高压输电公司天生桥局贵州省兴义市562400)

摘要：本文介绍高压直流输电系统中普遍使用的直流光测量装置在运行中的检修维护及常见的一些故障分析方法。旨在为高压直流输电系统运维人员在日常工作中了解直流光测量装置的维护及故障的分析参考。

关键词：直流光测量装置、运行维护、故障分析。

0概述

在高压直流输电工程中，为了保证直流输电系统能可靠的调节和直流输电设备可靠的保护，需要提供可供利用的高精度的电压电流系统数据。直流光测量装置因其测量准确、不易受外界电磁场的干扰、测量范围广因而得到了普遍使用。直流光测量装置根据其测量物理量的不同，分为直流电压分压器和直流电流分流器。

1直流光测量装置结构及测量原理

1.1直流电流分流器结构及测量原理

直流电流分流器串联于直流输电系统回路。其构成主要为高精度的电阻、空心线圈、信号分配盒（电阻盒）、远端模块、光纤及合并单元。其中，高精度的电阻主要测量直流电流，空心线圈用于测量谐波电流，信号分配盒（电阻盒）将测量到的一路模拟信号转换为多路信号后提供给远端模块进行处理。远端模块通过DSP对来自分流器及空心线圈的模拟信号进行滤波、放大、模数变换、数字处理及光电变换，将测量的直流电流及谐波电流转换为数字光信号输出，远端模块工作需要提供电源，由合并单元内的激光器提供。光纤主要用于传输数据及提供远端模块用能量传输通道，合并单元一方面为远端模块提供激光能，一方面接收并处理远端模块下发的数据，并将数据按规定的通讯协议传输给相关控制保护系统使用。

1.2直流电压分压器结构及测量原理

直流分压器并联于高压直流输电系统回路。目前主要有电容式分压器、电阻式分压器、感应式电压互感器、阻容式分压器。现在高压直流输电工程中，普遍使用阻容式分压器对直流电压进行测量。阻容式分压器的基本结构由R1和C1，R2和C2构成分压回路，以R2、C2及二次分压板元件的等效电阻RG、电容CG的电压作为输入电压，该电压经光电传换装置将电压模拟信号转换成光数字信号，经光纤传输到直流测量合并单元，并将数据按规定的通讯协议传输给相关控制保护系统使用。阻容式分压器中，其电阻是高精度金属氧化物电阻，它被封装在FRP（玻璃钢）中，R1电阻和R2电阻均为多个高精度金属氧化物电阻串并联而成。一组并联的电阻器并联有一组相应的电容器。阻容式分压器中电阻器主要起到分压作用，电容器主要起到均压的作用。

图1阻容式直流分压器基本机构

2直流光测量装置运行维护介绍

直流光测量装置作为直流输电工程中重要的参数测量及采集设备，对其进行全面的运行维护对保障其安全稳定运行起着重要的作用。在高压直流输电工程中，应定期开展直流分压器日常巡视、专业巡视及定期检修试验工作。

2.1直流光测量装置日常巡视

1）设备整体外观检查：设备基础及支架无裂纹、无变形、无倾斜、无下沉；接地引下线无锈蚀，无脱漆，无脱焊；设备本体无闪络放电痕迹、油绝缘介质无渗漏；运行声响均匀、正常，无异常放电声或较大响声和振动；现场无异常气味。

2）二次端子箱检查：接触良好，无发热或开路现象；二次侧开关应投入正常；加热器投入正常。

3）SF6气体压力检查：直流电压分压器气体压力表指示正常，指示值在规程规定范围内。

2.2直流光测量装置专业巡视

1）红外、紫外巡视：红外巡视无明显发热点，同类设备同类条件温度相差不大于10度；紫外巡视本体及各导线连接处明显无放电点。

2）端子箱检查：二次端子接触良好，无发热或短路现象，加热器投入正常；对所有接线端子进行防松动检查，并检查密封和防潮，端子箱门应关严，无受潮，电缆孔洞封堵完好，必要时增加干燥剂。

3）数据采集检查：激光器驱动电流、激光器温度、数据电平、远端模块温度、电压数据采集正常。

2.3直流光测量装置检修试验

1）复合绝缘子检查：观察硅橡胶伞套表面是否存在龟裂、粉化、蚀损，外观颜色变化情况；采用喷水分级法（HC）检查硅橡胶伞套不同部位的憎水性；检查硅橡胶伞套不同部位的硬度变化情况；若安装有辅助衫裙，应检查其无老化、开裂、变形等，若表面脏污需用专用清洗剂对伞群进行清洗。

2）接线盒开盖检查：检查传感盒、接线盒内部清洁、干燥、无虫、密封良好；检查二次接线盒光纤头子是否松动、远端模块接线无虚接现象，干燥剂颜色正常（深红色正常，黄色需更换）。

3）变比及光衰测量：变比测量结果与铭牌标志相符合，比值差与制造厂试验值比较应无明显变化，并符合等级规定；光衰测量结果在正常范围内，若光衰变大，应更换备用光纤。

3直流光测量装置常见故障分析

3.1直流光测量装置外绝缘闪络

高压直流输电技术在我国的快速发展，也带动了电力设备的不断进步。早期高压直流输电工程中，直流光测量装置外绝缘主要为瓷质伞裙，现逐步发展为硅橡胶外绝缘材质。由于硅橡胶外绝缘材质具有一定的憎水性，所以设备在运行过程中发生雨闪的可能性较小，从近些年国内运行设备来看，几乎发生的概率为零。但在早期投运的直流光测量设备中，发生雨闪、污闪的事件时有发生，特别是在环境污染严重的地区，由于直流电场下特有的集尘效应，即使是硅橡胶外绝缘材质也会发生污闪。

设备发生污闪的主要原因是由于设备集污后如不及时清理，其在电场下的爬电比距变小，欲度不足，当集污到达一定程度后从而发生污闪。所以防止污闪的有效方法就是保持设备外绝缘套管伞裙的表面洁净。雨天时，设备外绝缘套管伞裙表面污秽被雨水冲下，沿伞裙外边檐淌下形成污水柱，雨量较小时，不会在相邻两个伞裙之间“桥接”，而是在上伞裙下边檐与下伞裙上边檐之间形成多串并联的“污水柱+空气间隙”，雨量较大时，空气间隙变小被击穿，最终导致整个套管闪络。所以防止雨闪的有效方法就是增加空气间隙的长度。

3.2直流光测量装置接线松动和发热

直流光测量装置接线松动指远端模块RTU接线松动，主要指导线虚接、压皮、松动。现在使用的直流光测量装置一次引出线为焊接工艺，基本不会发生接线松动情况，但引线经过远端模块RTU转换为光信号过程中，难免会存在接线松动的情况。导致接线松动的主要原因为安装施工工艺不合格。设备验收不仔细，设备投入运行后致使测量数据错误从而导致直流跳闸。

直流光测量装置发热主要为一次引线因松动、氧化、集污导致接触电阻变大，从而导致接头发热，对测量数据产生影响。主要原因为检修过程中检修质量控制不严格，如力矩未按照相关标准执行；涂抹导电膏时用量控制不好，设备长时间运行后导电膏变质促使接头发热；设备检修过程中未对设备进行清洗清污等。

3.3直流光测量装置系统元件故障

一套完整的直流光测量系统由一次传感头、远端模块、光纤转接盒、光纤、光纤分配屏、直流测量接口屏、控制保护设备组成。所以在设备运行过程中，每一个节点都有出现故障的可能。在长期的运行过程中，最容易出现故障的环节为远端模块、直流测量接口屏及能量光纤回路。从设备故障统计数据来看，导致远端模块及直流测量接口屏板卡损坏的原因为设备本身运行时间过长，设备老化所致；能量光纤多为光纤衰减过大，传输效率低效导致。

3.4直流光测量装置绝缘介质故障

目前，高压直流输电工程所采用的设备绝缘介质主要有油纸绝缘、SF6气体绝缘两种。采用油纸绝缘的设备故障主要表现在设备渗漏油，主要原因为生产工艺存在缺陷、设备密封不良、设备运行过程中外力致使设备密封受损漏油。采用SF6气体绝缘的设备故障主要表现在设备内部结构变化导致放电使SF6气体分解、密封不严导致SF6气体泄露或受潮、设备气室至表计管路存在沙眼泄漏、设备运行过程中外力致使设备密封受损导致气体泄露。产生故障的主要原因为设备结构设计不合理，设备长时间运行后结构发生变化，设备密封工艺不良，焊接不严密，设备受外力影响等。

4结束语

我国发展高压直流输电技术虽然起步晚，但发展较为迅速。直流光测量设备在直流输电工程中的大批量运用，在运行维护过程产生了一些较为共性的设备问题，但缺乏统一的运行维护标准，所以只有根据厂家提供的资料及设备现场实际运行情况，总结设备运行存在的通用性规律。本文对高压直流输电系统直流光测量设备原理、运行维护、检修维护及常见故障等进行了概要的说明，为现场直流光测量设备运行维护、故障判断提供了一种参考和借鉴。

参考文献:

[1]汪永华，陈化钢，戴建新.电气运行与检修.北京：中国水利水电出版社，2008.

[2]张全元.变电站现场事故处理及典型案例分析（一）.北京：中国电力出版社，2008.

[3]上海市电力公司，电力设备红外检测诊断图谱及应用规范.北京：中国电力出版社，2004.

作者简介：

严洪波（1989-），男，助理工程师，主要研究方向：换流站运行维护，一次设备检修与试验。