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“電力系統(tǒng)安全關(guān)系千家萬戶、事關(guān)國計民生，是國家安全的重要組成部分。實現(xiàn)‘雙碳’目標，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、優(yōu)質(zhì)、清潔、高效"的電力供應(yīng)。
舒印彪指出，實現(xiàn)“雙碳"目標，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)測報警系統(tǒng)測量工作量小）
LYJYXT3000絕緣電阻在線監(jiān)測報警儀用于電動機、發(fā)動機、變壓器、電纜、電力電容等設(shè)備的絕緣電阻在線監(jiān)測報警。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)計有4個安裝固定卡槽；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、絕緣阻值過低報警、自動鎖機（報警時輸出一個220V控制信號去控制被測設(shè)備的電源；或電電氣設(shè)備運行時，通過高壓斷路器的輔助觸點閉鎖本儀器，儀器不工作，當電氣設(shè)備退出運行時，儀器自動測試電氣設(shè)備的絕緣電阻，當檢測的絕緣電阻不合格，儀器聲光報警，不允許高壓電氣設(shè)備投入運行）、遠程監(jiān)控（顯示控制器背面設(shè)計有RS485Modbus通訊接口，提供協(xié)議供二次開發(fā)）等功能。儀器同時具有吸收比和極化指數(shù)測試功能。整機測量精度高、操作便捷、安裝方便、性能穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強。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。例如電機外殼金屬、變壓器鐵芯、電纜屏蔽層 | |
測量時間 | 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~2400小時（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 | |
標準測試線 | 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25mA Max；測量時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 | 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）
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，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。
注意：只有在測量界面才能測量絕緣電阻。
當被測絕緣電阻值低于20MΩ時，儀表報警并且輸出一個220V控制信號，該220V控制信號可以去控制電機停機，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)置間隔測量時間界面、設(shè)置單次測量時間界面，設(shè)置日期時間界面，保存數(shù)據(jù)讀取界面和保存數(shù)據(jù)刪除界面。
第1個為PI/DAR界面，按菜單鍵，對6個功能界面進行切換。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?；蛘撸涸诓藛谓缑嫦?，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時的測量電阻值，下方顯示1min時的測量電阻值。
中間顯示PI的計算值。
吸收比DAR1界面介紹：
上方顯示1min時的測量電阻值，下方顯示15s時的測量電阻值。
中間顯示DAR1的計算值。
吸收比DAR2界面介紹：
上方顯示1min時的測量電阻值，下方顯示30s時的測量電阻值。
中間顯示DAR2的計算值。
設(shè)置間隔測量時間界面：
低可設(shè)置間隔1小時測量一次。設(shè)置為0則不啟用自動測量功能。
如：設(shè)置為0001，則測試間隔時間為1小時；設(shè)置為0100，則測試間隔時間為100小時。
通過按測試鍵可以左右移動光標，按上/下鍵對光標閃爍的位置進行數(shù)值的調(diào)節(jié)，從而對測量時間大小進行更改。注意時間的設(shè)置不能超過2400小時。
設(shè)置單次測量時間界面：
單次測量時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，則測試時間為10分鐘，設(shè)置為00:15，則測試時間為15秒。
通過按測試鍵可以左右移動光標，按上/下鍵對光標閃爍的位置進行數(shù)值的調(diào)節(jié)，從而對測量時間大小進行更改。注意時間的設(shè)置不超過30分鐘。
設(shè)置日期時間界面：
通過按測試鍵可以左右移動光標，按上/下鍵對光標閃爍的位置進行數(shù)值的調(diào)節(jié)，從而對測量時間大小進行更改。
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，右上角顯示當時的輸出電壓值，中間顯示當時的測量電阻值。
下半屏顯示當時的測量日期和時間。
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，可查看當時保存的PI/DAR值。在這里按上/下鍵能對PI/DAR1/DAR2的顯示進行切換。
保存數(shù)據(jù)刪除界面：
按上/下鍵切換顯示"NO/YES"，當顯示“YES"時，按測試鍵，保存的數(shù)據(jù)會被全部刪除。當顯示“NO"時，按測試鍵，不刪除保存的數(shù)據(jù)。返回測量界面。
2．絕緣電阻測量詳細操作
注 意 | 有電，危險！必須由經(jīng)培訓(xùn)并取得授權(quán)資格的人員操作，操作者必須嚴格遵守安全規(guī)則，否則有電擊的危險，人身傷害或設(shè)備損壞。需戴上高壓絕緣手套進行操作。 |
絕緣電阻測量只能在不帶電的電路上進行，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，測量時不要把測試線互相纏繞在一起。 | |
為了保證安全，測量時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行，測試前應(yīng)檢查測試導(dǎo)線是否良好，確認被測回路是否帶電。
1、測量電氣產(chǎn)品元件之間的絕緣電阻時，紅色高壓線（L線）和黑色測試線（E線）接在任一組被測設(shè)備的線頭上進行，如測量發(fā)電機相間絕緣電阻時，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，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，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)實際需要連接。在線安裝時，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際輸出的高壓電壓值，每隔2秒伴有“嘀"的警示聲，測量時間開始增加，儀器開始測量設(shè)備的絕緣電阻。
當測量時間達到設(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標識和測量所用的時間，顯示當前的測量結(jié)果。
測量結(jié)束后，儀表自動保存當前測量結(jié)果，并進行極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR）的計算。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，可進行下一次測量。
警告：測試過程中，嚴禁觸模儀器及L線前端裸露部分以免發(fā)生觸電危險！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計算電阻值R。
2．屏蔽端G線的使用
測量電纜的絕緣電阻時，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，可準確測量絕緣體的絕緣電阻。當空氣相對濕度大于80%，或儀表輸出測量電壓大于等于2500V時，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間是否增加的試驗。確認施加時間的同時泄漏電流沒有增加。儀表自動計算極化指數(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間能測試出隨施加電壓時間增加漏電流是否增加情況，所以一般用較短時間的試驗就能測試出來，短時間測試的絕緣電阻比值DAR稱為吸收比（具體測試時間見下面公式），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、電纜、電容器等電氣設(shè)備，有時吸收比值（DAR）尚不足以反映吸收的全過程，可采用較長時間的絕緣電阻比值，即10分鐘時的絕緣電阻(R10min)與1分鐘時的絕緣電阻(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的計算時間可以選擇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、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重要指標。
應(yīng)該指出，有時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）的補充說明：
絕緣電阻測量完畢后，按下菜單鍵，儀表進入極化指數(shù)（PI）和吸收比（DAR1/DAR2）的顯示界面。LCD顯示相應(yīng)的標識（標識的含義請查看下方的注意事項），和顯示相應(yīng)的比值。剛進入界面時，默認顯示極化指數(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，退出當前界面，進入下一個界面。
注意事項：
1、PI標識代表顯示的數(shù)值為極化指數(shù)；
2、DAR1標識代表顯示的數(shù)值為R60Sec/R15Sec的吸收比；
3、DAR2標識代表顯示的數(shù)值為R60Sec/R30Sec的吸收比；
4、要顯示PI值，測量絕緣電阻的時間必須超過10分鐘；
5、要顯示DAR值，測量絕緣電阻的時間必須超過1分鐘；
6、如果在測量時間結(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)生的故障會瞬間擴散，波及整個系統(tǒng)。二是實時平衡。電力還不能大規(guī)模經(jīng)濟存儲，電力的發(fā)、輸、用必須同時完成。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。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)定運行的世界紀錄。"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錄以來最嚴重的長時間大范圍雨雪、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、江西等多個省份。"
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