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“電力系統(tǒng)安全關(guān)系千家萬戶、事關(guān)國計(jì)民生，是國家安全的重要組成部分。實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)，需要構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)具有新的技術(shù)特征，面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。"中國工程院院士舒印彪近期在北京大學(xué)能源研究院主辦的以“新形勢下能源轉(zhuǎn)型思考——能源安全"為主題的北京論壇·能源分論壇暨第三屆北大能源論壇上指出。
電力與人們的衣食住行和生產(chǎn)生活息息相關(guān)、密不可分。作為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，電力已經(jīng)成為人們須臾不可離開的資源要素。電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會重要的基礎(chǔ)設(shè)施，電力系統(tǒng)的根本任務(wù)是保證“安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、清潔、高效"的電力供應(yīng)。
舒印彪指出，實(shí)現(xiàn)“雙碳"目標(biāo)，需要大規(guī)模開發(fā)新能源，構(gòu)建新能源占比提高的新型電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)的“雙高"特征 (高比例新能源、高比例電力電子裝備) 帶來新的安全挑戰(zhàn)。
一、簡介（LYJYXT3000高壓電纜絕緣電阻在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)測量工作量小）
LYJYXT3000絕緣電阻在線監(jiān)測報(bào)警儀用于電動機(jī)、發(fā)動機(jī)、變壓器、電纜、電力電容等設(shè)備的絕緣電阻在線監(jiān)測報(bào)警。儀器由測量電路部分、顯示控制部分組成。測量電路安裝在不銹鋼金屬殼體內(nèi)，高壓輸出L線與測量電路之前通過高壓隔離再整體灌封，在線安裝后，被測試對象的高壓不會對儀表造成損壞，測量電路部分可以安裝在配電柜內(nèi)，其不銹鋼金屬殼體設(shè)計(jì)有4個(gè)安裝固定卡槽；顯示控制部分安裝在配電柜柜門上(開孔86mmx86mm)，方便操作觀察。
儀器選用了大規(guī)模集成電路與諸多精密高壓電子元件，測試電壓有2500V或5000V可選，絕緣電阻測量范圍0.01MΩ~2.5TΩ。具有液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、絕緣阻值過低報(bào)警、自動鎖機(jī)（報(bào)警時(shí)輸出一個(gè)220V控制信號去控制被測設(shè)備的電源；或電電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，通過高壓斷路器的輔助觸點(diǎn)閉鎖本儀器，儀器不工作，當(dāng)電氣設(shè)備退出運(yùn)行時(shí)，儀器自動測試電氣設(shè)備的絕緣電阻，當(dāng)檢測的絕緣電阻不合格，儀器聲光報(bào)警，不允許高壓電氣設(shè)備投入運(yùn)行）、遠(yuǎn)程監(jiān)控（顯示控制器背面設(shè)計(jì)有RS485Modbus通訊接口，提供協(xié)議供二次開發(fā)）等功能。儀器同時(shí)具有吸收比和極化指數(shù)測試功能。整機(jī)測量精度高、操作便捷、安裝方便、性能穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)。還具有防震、防塵、防潮結(jié)構(gòu)，是電力、礦山、油田、江河排灌等大型電力設(shè)備絕緣電阻在線監(jiān)測的智能儀表。
二. 技術(shù)規(guī)格（LYJYXT3000高壓電纜絕緣電阻在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)測量工作量小）
功 能 | 絕緣電阻、極化指數(shù)、吸收比在線監(jiān)測 |
電 源 | AC 220V±20V（在線取電） |
測試電壓 | DC 2500V/5000V(選購) |
短路電流 | ≥3.5mA |
量 程 | 0.00MΩ~2.50 TΩ |
精 度 | 0.00MΩ~25.0GΩ：±3%rdg±5dgt |
25.0GΩ~2.50 TΩ：±15%rdg±5dgt | |
分 辨 率 | 0.01MΩ |
接線方法 | L接線端：“L"稱為高壓輸出端，稱為線路端，引至被測物的一端（在線安裝被測物電壓不能超過35KV） |
G接線端："G"稱為屏蔽端，用于三電極法測量絕緣材料或電纜的絕緣電阻，它接至電極保護(hù)環(huán)端 | |
E接線端："E"稱為地端，接至被測物的地、零端。例如電機(jī)外殼金屬、變壓器鐵芯、電纜屏蔽層 | |
測量時(shí)間 | 1分鐘~30分鐘（與測量方式有關(guān)，可設(shè)置) |
測量間隔 | 1小時(shí)~2400小時(shí)（可設(shè)置） |
換 擋 | 全自動換檔 |
LCD | 液晶顯示 |
尺 寸 | 顯示控制器尺寸：長寬高100mm×100mm×90mm 顯示控制器安裝開孔尺寸：86mm×86mm |
測量電路部分尺寸：長寬高270mm×230mm×300mm | |
標(biāo)準(zhǔn)測試線 | 紅色高壓測試線，綠色、黑色測試線各1條，與測量電路固定連接 |
自動放電 | 有 |
指 示 燈 | 電源指示燈綠色；安全指示燈黃色；故障指示燈紅色 |
工作電流 | 待機(jī)25mA Max；測量時(shí)450mA Max(背光關(guān)閉) |
質(zhì) 量 | 測量電路部分5.4kg；顯示控制器220g |
自動保護(hù) | 有 |
工作溫濕度 | -10℃～40℃；80%rh以下 |
存放溫濕度 | -20℃～60℃；70%rh以下 |
耐 壓 | L測試線端頭與不銹鋼外殼間AC 35.0kV 50Hz 1min無擊穿現(xiàn)象 |
三. 結(jié)構(gòu)（LYJYXT3000高壓電纜絕緣電阻在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)測量工作量小）
1、高壓測量L線 2、G線（綠色） 3、E線（黑色）
4、顯示控制器 5、顯示控制器與測量電路的連接線 6、220V控制線（輸出1個(gè)220V控制信號）
7、電源線 8、不銹鋼外殼（內(nèi)置測量電路） 9、安裝卡槽（4個(gè)）
顯示控制器背面結(jié)構(gòu)：
10、485通訊接口（二次開發(fā)用） 11、與測量電路的連接口
四. 操作（LYJYXT3000高壓電纜絕緣電阻在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)測量工作量小）
1．基本操作
1.1. 按鍵介紹：
從左到右，依次為上鍵，下鍵，菜單鍵，測試鍵
1.2. 測量界面的介紹：
上半屏，左上角顯示單次測量的時(shí)間（分：秒），右上角顯示輸出的電壓。中間顯示測量的電阻值（未測量時(shí)，顯示“R----"），中文提示，測量結(jié)束后，會顯示測量結(jié)果。
下半屏，顯示測量的狀態(tài)，日期和時(shí)間。
長按測試鍵輸出電壓，開始測試絕緣電阻，短按測試鍵停止測量。測量時(shí)間結(jié)束后，自動關(guān)閉測量并對儀表放電處理，測量結(jié)果自動保存。
按下測試鍵后，儀表自動檢測外部電壓，如果外部電壓大于800V，儀表不輸出電壓并發(fā)出警報(bào)。
注意：只有在測量界面才能測量絕緣電阻。
當(dāng)被測絕緣電阻值低于20MΩ時(shí)，儀表報(bào)警并且輸出一個(gè)220V控制信號，該220V控制信號可以去控制電機(jī)停機(jī)，或控制設(shè)備電源斷電。
1.3. 菜單界面間的切換：
菜單界面包括：PI/DAR界面、設(shè)置間隔測量時(shí)間界面、設(shè)置單次測量時(shí)間界面，設(shè)置日期時(shí)間界面，保存數(shù)據(jù)讀取界面和保存數(shù)據(jù)刪除界面。
第1個(gè)為PI/DAR界面，按菜單鍵，對6個(gè)功能界面進(jìn)行切換。按到刪除數(shù)據(jù)界面后再按菜單鍵就會返回到測量界面。或者：在菜單界面下，長按菜單鍵返回測量界面。
1.4. 菜單界面介紹：
PI/DAR1/DAR2界面：
默認(rèn)顯示的是極化指數(shù)PI的界面，通過按上鍵可切換到顯示吸收比DAR1的界面，再按上鍵可切換到顯示吸收比DAR2的界面。再按上鍵可回到極化指數(shù)PI的界面。
極化指數(shù)PI界面介紹：
上方顯示10min時(shí)的測量電阻值，下方顯示1min時(shí)的測量電阻值。
中間顯示PI的計(jì)算值。
吸收比DAR1界面介紹：
上方顯示1min時(shí)的測量電阻值，下方顯示15s時(shí)的測量電阻值。
中間顯示DAR1的計(jì)算值。
吸收比DAR2界面介紹：
上方顯示1min時(shí)的測量電阻值，下方顯示30s時(shí)的測量電阻值。
中間顯示DAR2的計(jì)算值。
設(shè)置間隔測量時(shí)間界面：
低可設(shè)置間隔1小時(shí)測量一次。設(shè)置為0則不啟用自動測量功能。
如：設(shè)置為0001，則測試間隔時(shí)間為1小時(shí)；設(shè)置為0100，則測試間隔時(shí)間為100小時(shí)。
通過按測試鍵可以左右移動光標(biāo)，按上/下鍵對光標(biāo)閃爍的位置進(jìn)行數(shù)值的調(diào)節(jié)，從而對測量時(shí)間大小進(jìn)行更改。注意時(shí)間的設(shè)置不能超過2400小時(shí)。
設(shè)置單次測量時(shí)間界面：
單次測量時(shí)間為分鐘和秒的形式。低可設(shè)置只測試1S。設(shè)置為0則會一直測試。如果設(shè)置為10:00，則測試時(shí)間為10分鐘，設(shè)置為00:15，則測試時(shí)間為15秒。
通過按測試鍵可以左右移動光標(biāo)，按上/下鍵對光標(biāo)閃爍的位置進(jìn)行數(shù)值的調(diào)節(jié)，從而對測量時(shí)間大小進(jìn)行更改。注意時(shí)間的設(shè)置不超過30分鐘。
設(shè)置日期時(shí)間界面：
通過按測試鍵可以左右移動光標(biāo)，按上/下鍵對光標(biāo)閃爍的位置進(jìn)行數(shù)值的調(diào)節(jié)，從而對測量時(shí)間大小進(jìn)行更改。
保存數(shù)據(jù)讀取界面：
上半屏，左上角顯示保存數(shù)據(jù)的組別編號，右上角顯示當(dāng)時(shí)的輸出電壓值，中間顯示當(dāng)時(shí)的測量電阻值。
下半屏顯示當(dāng)時(shí)的測量日期和時(shí)間。
短按上/下鍵翻閱查詢其他組別的保存數(shù)據(jù)，長按上/下鍵可快速翻閱。
短按測試鍵，可查看當(dāng)時(shí)保存的PI/DAR值。在這里按上/下鍵能對PI/DAR1/DAR2的顯示進(jìn)行切換。
保存數(shù)據(jù)刪除界面：
按上/下鍵切換顯示"NO/YES"，當(dāng)顯示“YES"時(shí)，按測試鍵，保存的數(shù)據(jù)會被全部刪除。當(dāng)顯示“NO"時(shí)，按測試鍵，不刪除保存的數(shù)據(jù)。返回測量界面。
2．絕緣電阻測量詳細(xì)操作
注 意 | 有電，危險(xiǎn)！必須由經(jīng)培訓(xùn)并取得授權(quán)資格的人員操作，操作者必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)則，否則有電擊的危險(xiǎn)，人身傷害或設(shè)備損壞。需戴上高壓絕緣手套進(jìn)行操作。 |
絕緣電阻測量只能在不帶電的電路上進(jìn)行，測量前請檢查測試線路導(dǎo)線是否完好，及被測電路是否帶電，線路帶電可能會損壞儀表并且影響測量精度。 | |
長按測試鍵，開始測量絕緣電阻，其測試線端頭和被測回路中會產(chǎn)生高壓，測試時(shí)不能觸摸測試線或被測物，以免觸電。 | |
請務(wù)必將接地線（黑色）連接被測回路的接地端口。 | |
測試完畢后，請勿立刻觸碰被測物休，存儲的電荷可能導(dǎo)致觸電事故，必須等放電完畢。 | |
為了保證測量精度，測量時(shí)不要把測試線互相纏繞在一起。 | |
為了保證安全，測量時(shí)請勿用手觸碰儀表外殼。 | |
為了保證安全，儀表金屬外殼必須要可靠接地。 |
2.1. 絕緣電阻測量接線
注意：絕緣電阻測試只能在不帶電的電路上進(jìn)行，測試前應(yīng)檢查測試導(dǎo)線是否良好，確認(rèn)被測回路是否帶電。
1、測量電氣產(chǎn)品元件之間的絕緣電阻時(shí)，紅色高壓線（L線）和黑色測試線（E線）接在任一組被測設(shè)備的線頭上進(jìn)行，如測量發(fā)電機(jī)相間絕緣電阻時(shí)，紅色高壓線和黑色測試線夾子夾住其中兩相，三相可輪流交換，空出的一相應(yīng)該接地。如下圖所示：
2、測量絕緣電阻時(shí)，紅色高壓線（L線）接在被測設(shè)備上；黑色測試線（E線）接在被測回路接地端，即被測設(shè)備的外殼或者大地。綠色測試線（G線）接在被測試物的屏蔽部分或者其他不參與測量的部分，以消除表面泄漏電流的影響，如下圖所示：
3、在線監(jiān)測絕緣電阻時(shí)，參照上述1或2接好線，再連接電源線，220V控制線、通訊線等，220V控制線及通訊線根據(jù)實(shí)際需要連接。在線安裝時(shí)，所有測試線要用螺絲緊固，避免松動，安裝后在裸露線頭上打絕緣熱熔膠。
2.2. 儀表測量操作
按照上述方法接好線后。長按顯示端的測試鍵，聽到“嘀"的警示聲后松開按鍵，測量端的L線端輸出高壓電壓，LCD右上方顯示高壓警告符號和實(shí)際輸出的高壓電壓值，每隔2秒伴有“嘀"的警示聲，測量時(shí)間開始增加，儀器開始測量設(shè)備的絕緣電阻。
當(dāng)測量時(shí)間達(dá)到設(shè)定值或者再次按下測試鍵，儀器停止測量并停止輸出高壓電壓，伴有“嘀嘀"兩聲警示聲，LCD中框左側(cè)顯示數(shù)據(jù)保持HOLD標(biāo)識和測量所用的時(shí)間，顯示當(dāng)前的測量結(jié)果。
測量結(jié)束后，儀表自動保存當(dāng)前測量結(jié)果，并進(jìn)行極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR）的計(jì)算。儀表自動放掉被測設(shè)備上的殘留高壓電，放電完成后，高壓符號會消失。在沒有任何操作前，儀表會停留在HOLD界面，一直顯示上次測量的結(jié)果。再次長按測試鍵，可進(jìn)行下一次測量。
警告：測試過程中，嚴(yán)禁觸模儀器及L線前端裸露部分以免發(fā)生觸電危險(xiǎn)！測試完畢后，不能立即觸摸儀器外殼，不能立即拆除測試線，存儲的電荷可能導(dǎo)致觸電事故，必須等放電完成后才能觸摸儀器或拆除測試線。
五. 工作原理（LYJYXT3000高壓電纜絕緣電阻在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)測量工作量小）
1．測量原理
絕緣電阻測量采用電壓發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)電壓V，施加到電阻兩端，通過測量在電阻兩端流動電流I，并根據(jù)公式R=V/I計(jì)算電阻值R。
2．屏蔽端G線的使用
測量電纜的絕緣電阻時(shí)，覆蓋表面的泄漏電流通過絕緣體內(nèi)部與電流匯合，造成絕緣電阻值誤差的產(chǎn)生。為避免此種現(xiàn)象的發(fā)生，使用保護(hù)線（任何導(dǎo)電性裸線）將泄漏電流流經(jīng)部分卷起來，與綠色測試線（GUARD）相接，泄漏電流不流過指示計(jì)，可準(zhǔn)確測量絕緣體的絕緣電阻。當(dāng)空氣相對濕度大于80%，或儀表輸出測量電壓大于等于2500V時(shí)，被測設(shè)備也需要接上綠色測試線（GUARD），從而消除泄露電流。如下圖所示：
3． 極化指數(shù)（PI）和吸收比(DAR)
極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR）作用：
極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR）是檢查絕緣體的泄漏電流的時(shí)間是否增加的試驗(yàn)。確認(rèn)施加時(shí)間的同時(shí)泄漏電流沒有增加。儀表自動計(jì)算極化指數(shù)PI和吸收比DAR值，極化指數(shù)PI和吸收比DAR都表示被測物承受測量電壓后一段時(shí)間內(nèi)絕緣電阻的變化情況。
極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR）區(qū)別：
對于一般的絕緣體測試，如外殼絕緣、工具手柄等一般在較短時(shí)間能測試出隨施加電壓時(shí)間增加漏電流是否增加情況，所以一般用較短時(shí)間的試驗(yàn)就能測試出來，短時(shí)間測試的絕緣電阻比值DAR稱為吸收比（具體測試時(shí)間見下面公式），但對于大容量和吸收過程較長的被測物，如變壓器、發(fā)電機(jī)、電纜、電容器等電氣設(shè)備，有時(shí)吸收比值（DAR）尚不足以反映吸收的全過程，可采用較長時(shí)間的絕緣電阻比值，即10分鐘時(shí)的絕緣電阻(R10min)與1分鐘時(shí)的絕緣電阻(R1min)的比值PI來描述絕緣吸收的全過程，PI稱為極化指數(shù)。
PI和DAR值通過下面的公式計(jì)算：
注： 1. R10Min=電壓施加10分鐘測量的絕緣電阻值。
2. R1Min=R60Sec=電壓施加1分鐘測量的絕緣電阻值。
3. R30Sec=電壓施加30秒測量的絕緣電阻值。
4. R15Sec=電壓施加15秒測量的絕緣電阻值。
5. DAR的計(jì)算時(shí)間可以選擇15秒或30秒。
極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR）應(yīng)用：
在工程上，絕緣電阻和吸收比(或極化指數(shù))能反映發(fā)電機(jī)、油浸式電力變壓器等設(shè)備絕緣的受潮程度。絕緣受潮后吸收比(或極化指數(shù))值降低(如圖1)，因此它是判斷絕緣是否受潮的一個(gè)重要指標(biāo)。
應(yīng)該指出，有時(shí)絕緣具有較明顯的缺陷(例如絕緣在高壓下?lián)舸?，吸收比或極化指數(shù)值仍然很好。吸收比或極化指數(shù)不能用來發(fā)現(xiàn)受潮、臟污以外的其他局部絕緣缺陷。
極化指數(shù)參考判定值：
極化指數(shù) | 4以上 | 4～2 | 2.0～1.0 | 1.0以下 |
判定 | 好 | 良好 | 要注意 | 不好 |
吸收比參考判定值：
吸收比 | 1.4以上 | 1.25～1.0 | 1.0以下 |
判定 | 好 | 良好 | 不好 |
極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR）的補(bǔ)充說明：
絕緣電阻測量完畢后，按下菜單鍵，儀表進(jìn)入極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR1/DAR2）的顯示界面。LCD顯示相應(yīng)的標(biāo)識（標(biāo)識的含義請查看下方的注意事項(xiàng)），和顯示相應(yīng)的比值。剛進(jìn)入界面時(shí)，默認(rèn)顯示極化指數(shù)（PI）的內(nèi)容；按下上鍵，切換顯示吸收比（DAR1）的內(nèi)容；再次按下上鍵，切換顯示吸收比（DAR2）的內(nèi)容；按下菜單鍵，退出當(dāng)前界面，進(jìn)入下一個(gè)界面。
注意事項(xiàng)：
1、PI標(biāo)識代表顯示的數(shù)值為極化指數(shù)；
2、DAR1標(biāo)識代表顯示的數(shù)值為R60Sec/R15Sec的吸收比；
3、DAR2標(biāo)識代表顯示的數(shù)值為R60Sec/R30Sec的吸收比；
4、要顯示PI值，測量絕緣電阻的時(shí)間必須超過10分鐘；
5、要顯示DAR值，測量絕緣電阻的時(shí)間必須超過1分鐘；
6、如果在測量時(shí)間結(jié)束前停止測量，那么屏幕會顯示“----"；
7、如果測量電阻為0或者測量阻值超出測量范圍，那么屏幕會顯示“----"；
8、如果PI或DAR的值大于9999，那么屏幕會顯示“OL"。
電力系統(tǒng)使人類極大擺脫了時(shí)間和空間上對能源生產(chǎn)、利用的限制。為了使用電力更廣泛、更便利，電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，世界上建成了一些大型的電力系統(tǒng)，比如北美聯(lián)合電力系統(tǒng)、歐洲電力系統(tǒng)、印度電力系統(tǒng)等，我國電力系統(tǒng)是全球很大、技術(shù)很復(fù)雜的電力系統(tǒng)。
舒印彪指出，電力系統(tǒng)具有三個(gè)顯著的技術(shù)特征。一是光速傳播。電磁功率以光速傳播，局部發(fā)生的故障會瞬間擴(kuò)散，波及整個(gè)系統(tǒng)。二是實(shí)時(shí)平衡。電力還不能大規(guī)模經(jīng)濟(jì)存儲，電力的發(fā)、輸、用必須同時(shí)完成。三是控制復(fù)雜。電力系統(tǒng)中設(shè)備種類繁多，涉及海量的狀態(tài)變量和控制參數(shù)，是典型的復(fù)雜巨系統(tǒng)，控制難度非常大。
由于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)被破壞，全球發(fā)生過多起大面積停電事故帶來巨大損失，美加“8·14"、歐洲“11·4"、印度“7·30"“7·31"大面積停電事故等。“經(jīng)過多年實(shí)踐，我國構(gòu)筑起‘三道防線’安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，經(jīng)受住了長期考驗(yàn)。我國電力系統(tǒng)連續(xù)30多年沒有發(fā)生大面積停電事故，保持著特大型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的世界紀(jì)錄。"舒印彪說。
舒印彪表示，除傳統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故外，還有一類是非傳統(tǒng)安全事故，呈現(xiàn)頻發(fā)多發(fā)態(tài)勢，同樣需要高度重視。“包括惡劣天氣、自然災(zāi)害、電磁暴、網(wǎng)絡(luò)攻擊等影響電力系統(tǒng)安全。2008年1月到2月初，我國南方遭遇有歷史紀(jì)錄以來最嚴(yán)重的長時(shí)間大范圍雨雪、冰凍災(zāi)害，導(dǎo)致大量輸電線路倒塔斷線，事故波及湖南、湖北、貴州、江西等多個(gè)省份。"
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