劉清峰

（中海石油（中國）公司天津分公司，天津 300459）

0.引言

海上平臺(tái)正在運(yùn)行的高壓并聯(lián)電容器的運(yùn)行狀態(tài)如電容器容量、電容器運(yùn)行電流的大小、電容器運(yùn)行溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是否正常,對(duì)于岸電項(xiàng)目運(yùn)維電氣運(yùn)行管理人員和電氣設(shè)備管理人員一直是一個(gè)看不見、摸不著的“未知數(shù)”。而電容器容量和電流的逐步減小、溫度的上升一般又是一個(gè)緩慢的、逐步的、漫長的過程，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境、電壓等級(jí)、運(yùn)行電流大小、沖擊電流大小的不同，其電容器容量降低等存在較大的不確定性，但總會(huì)在某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)形成隱性故障，而在海上石油平臺(tái)停電、停產(chǎn)、大修期間，通過專用設(shè)備檢測(cè)高壓并聯(lián)電容器并不能排除送電后高壓并聯(lián)電容器帶載運(yùn)行后就不再出現(xiàn)故障。

交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是專業(yè)解決高壓并聯(lián)電力電容器智能監(jiān)測(cè)和智能運(yùn)維一體化解決方案。可在標(biāo)稱電壓為6kV～1000kV的供電系統(tǒng)中應(yīng)用。適合使用的單臺(tái)電容器額定電壓為6kV～20kV、額定電流為20A～150A。本交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同時(shí)可檢測(cè)單臺(tái)電容器的多項(xiàng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)如電容器容量、電流大小及運(yùn)行的實(shí)時(shí)溫度，依托大數(shù)據(jù)對(duì)比和歷史數(shù)據(jù)的橫向及縱向?qū)Ρ?，精確判斷電容器的運(yùn)行狀態(tài)、為平臺(tái)電氣專業(yè)人員提供及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的運(yùn)維數(shù)據(jù)，消除電容器裝置運(yùn)行安全隱患，提升岸電項(xiàng)目的運(yùn)行人員的運(yùn)維質(zhì)量，從而提高高壓并聯(lián)電容器的使用壽命[1]。

1.存在問題

交流電容器由于是全封閉的電氣設(shè)備，如果因?yàn)橹圃旃に?、運(yùn)輸、吊裝、安裝等原因會(huì)導(dǎo)致密封不良，進(jìn)而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電容器內(nèi)部受潮、演變成絕緣阻值降低，最終造成元器件受潮、擊穿而損壞。當(dāng)電容器內(nèi)部元器件發(fā)生故障導(dǎo)致?lián)舸r(shí)，電容器內(nèi)部介質(zhì)將通過較大的故障電流，電流產(chǎn)生的電弧和較高的溫度是電容器液游離從而分解出有害氣體，使得密封的塑料外殼的內(nèi)部壓力增大，導(dǎo)致外殼膨脹鼓肚。

電容器的介質(zhì)損耗及其他發(fā)熱元器件引起電容器本體的溫度上升，其溫度上升反過來會(huì)加快電容器的介質(zhì)損耗，從而形成惡性循環(huán)，因此需要對(duì)其進(jìn)行溫度檢測(cè)[2]。

配套電容器會(huì)配置不同電抗率的電抗器，以減少3、5、7、11、13次諧波電流對(duì)電容器的損耗，當(dāng)電抗器的少量熔斷絲熔斷后，電容器可以照常運(yùn)行，但存在副作用，即電抗率向減少方向發(fā)生漂移，有可能使諧波電流進(jìn)入放大的頻率范圍。

2.系統(tǒng)介紹

高壓交流電容器對(duì)于供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量的改善、功率因數(shù)的提高、降低線路損耗有著重要作用，因此對(duì)高壓交流電容器的運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)是防止高壓交流電容器故障的有效方案。交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測(cè)高壓交流電容器的運(yùn)行狀況，主要監(jiān)測(cè)電容器容量、運(yùn)行電壓、電容器運(yùn)行電流的大小、介質(zhì)損耗、絕緣阻值、高次諧波電流、電容器運(yùn)行溫度、投切次數(shù)、運(yùn)行時(shí)間等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)某個(gè)電容器出現(xiàn)電壓超限、電流越限、諧波電流超過國標(biāo)、電容量變化越限、絕緣阻值降低等故障時(shí)能夠進(jìn)行單個(gè)交流電容器的鎖定[3]，其主要的功能參數(shù)如下：

（1）交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)、自動(dòng)上傳每個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的高壓并聯(lián)電容器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

（2）高壓并聯(lián)電容器溫度采集探測(cè)器采用高精度數(shù)字溫度傳感器、采用一體化、自取電結(jié)構(gòu)，不僅提高了溫度的測(cè)量精度，精度達(dá)到±1℃，免去了溫度采集探測(cè)器需要定期更換供電電池的繁瑣工作；

（3）運(yùn)行電流采集模塊采用一體化、自取電結(jié)構(gòu)，內(nèi)置了意法半導(dǎo)體STM32高速芯片及和模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，使其能夠連續(xù)準(zhǔn)確的采集到電流的實(shí)時(shí)運(yùn)行大??；

（4）交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主機(jī)與運(yùn)行電流采集模塊、溫度采集探測(cè)器之間采用Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)施工的材料和人工成本，同時(shí)大大提高了交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安全性；

（5）交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主機(jī)采集電容器容量、電容器運(yùn)行電流的大小、電容器運(yùn)行溫度，同時(shí)采集電容器的兩端電壓、計(jì)算電容器的電容量等一系列運(yùn)行參數(shù)；

（6）交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的所有實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、歷史數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等功能；具備故障診斷分析及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析管理功能，能根據(jù)具體情況自動(dòng)報(bào)警并提出預(yù)警措施。

3.交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

（1）每臺(tái)高壓并聯(lián)電容器安裝一個(gè)智能探測(cè)器。

（2）通過無線傳輸解決了高、低壓即一、二次電氣的隔離。

（3）溫度采集探測(cè)器、運(yùn)行電流采集模塊采用一體化、自取電結(jié)構(gòu)，無需外加電源。

（4）交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)17寸人機(jī)界面觸摸屏。

（5）提供實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)如電容器容量、電容器運(yùn)行電流大小、電容器運(yùn)行溫度、電容器兩端電壓等。

（6）具備在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警預(yù)警功能。

（7）IP防護(hù)等級(jí)：IP56。

（8）電流的精度等級(jí)：0.2S級(jí)。

（9）溫度的精度等級(jí)：±1℃。

（10）電容器的容量精度：±1%。

（11）通信頻段：433MHz無線傳輸，傳輸距離≤200m。

（12）數(shù)據(jù)的無線傳輸頻率：5s/10s/20s/30s/60s/1m/2m/5m/10m或根據(jù)實(shí)際情況自定義傳輸頻率。

（13）運(yùn)行環(huán)境溫度：-20℃～80℃。

交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這套系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)多達(dá)200個(gè)單體交流電容器，系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，并可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電容器裝置特點(diǎn)完成軟件功能塊的定制。

4.結(jié)語

該平臺(tái)通過交流電容器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)高壓交流電容器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓并聯(lián)電容器的故障并發(fā)出預(yù)警指示，提前預(yù)知故障，能夠捕捉故障發(fā)生前60s、故障發(fā)生時(shí)、故障發(fā)生后60s的電壓波形、電流波形和諧波狀況等運(yùn)行數(shù)據(jù)，為高壓交流電容器的故障分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。