由于绝大多数故障事前都有先兆,这就要求发展一种连续或定时的监测技术,在线监测就是在这种情况下产生的。电力设备在线检测技术是一种利用运行电压来对高压设备绝缘状况进行试验的方法,它可以大大提高试验的真实性与灵敏度,及时发现绝缘缺陷。采用在线监测的方法可以根据设备绝缘状况的好坏来选择不同的监测周期,使试验的有效程度明显提高。在线监测可以积累大量的数据,将被试设备的当前试验数据(包括停电及带电监测)和以往的监测数据相结合,用各种数值分析方法进行及时、全面的综合分析判断,就可以发现和捕捉早期缺陷,确保安全运行,从而减小由于预防性试验间隔长所带来的误差。
对于交联聚乙烯电缆,普遍认为其不适合进行高压直流试验,所以针对交联聚乙烯电缆发展了多种在线监测方法。
(1)直流分量法由于交联聚乙烯电缆中存在着树枝化(水树枝、电树枝)绝缘缺陷,它们在交流正、负半周表现出不同的电荷注入与中和特性,导致在长时间交流工作电压的反复作用下,水树枝的前端积聚了电量的负电荷,树枝前端所积聚的负电荷逐渐向对方漂移,这种现象称为“整流效应”。由于“整流效应”的作用,流过电缆接地线的交流电流便含有微弱的直流成分,监测出这种直流成分即可进行劣化诊断。
(2)直流叠加法基本原理是在接地的电压互感器的中性点处加紧低压直流电源,使该直流电压与施加在电缆绝缘上的交流电压叠加,从而测量通过电缆绝缘层的微弱的直流电流或其绝缘电阻。由于直流叠加法是在交流高压上再叠以低值的直流电压,这样在带点情况下测得的绝缘电阻与停电后加直流高压时的测试结果很相近。
(3)电缆绝缘tanδ在线监测该方法是对电缆绝缘层tanδ值进行在线监测,与电容型试品的在线监测tanδ方法很相似。tanδ是绝缘的局部缺陷中介质损失引起的有功电流分量和总电容电流之比,通过测量tanδ可反映出绝缘的一系列缺陷,如绝缘受潮、油或浸渍物脏污或劣化变质、绝缘中有气隙发生放电等。通常认为发现集中性的缺陷采用直流分量法比较好,因为tanδ值往往反映的是普遍性的缺陷,个别的较集中的缺陷不会引起正跟长电缆所测到的tanδ值的显著变化。
目前,基于状态维护的“状态检修”日益受到重视。“状态检修”前掌握设备的运行情况,及时消除设备隐患,以免事故的发生。采取在线监测与故障诊断技术后,可以使预防性维修向预知性维修即状态维修过渡,从到期必修过渡到该修则修。但是绝缘在线诊断技术有很大的难度。绝缘潜伏性故障前期征兆的信号通常极为微弱,而运行条件下现场又存在强烈的电磁干扰。因此抑制各种干扰,提高信噪比是在线监测中首先需要解决的难题。此外,监测的各种特征量和绝缘的状态通常也不是一一对应的,它们具有错综复杂的关系。如果说对离线的预防性试验结果的分析已经积累了大量经验,据此可以制订出相应的规程推广施行,那么对于在线诊断,现在仍还处于研究、试运行、积累经验的阶段。发展绝缘在线监测和诊断技术,仍需对绝缘结构及其老化机理有深入的了解,也需应用传感、微电子等高新技术。在线监测是绝缘监测中的一个重要组成部分,它将在很多方面弥补仅靠定期停电预防性试验的不足,但目前还不能认为在线监测将全面替代停电预防性试验。这主要由于一方面在线监测理论和技术尚未完善,绝缘劣化的特征量是什么、在现场条件下如何准确监测、判断及其标准是什么等问题均没有很好的解决,还有待进一步研究;而另一方面,在线监测测量的是工频电压下电力设备的绝缘参数,而对电力系统内时常发生的过电压情况下的绝缘品质却无法进行测量。