《绝缘监测与诊断》PPT课件

第5章 绝缘监测与诊断绝缘监测和诊断的基本概念 定义：定义：电力系统在运行中受到店、热、机械、不良环境的因素影响，其性能会逐渐劣化，以致出现缺陷，造成故障，引起供电中断。通过对绝缘的试验和各种性能的测量，可了解并评估绝缘在运行中的状态，从而能早期发现故障的技术称为绝缘监测与诊断。绝缘试验的分类：根据是否离线可分为：1、绝缘特性试验 也称非破坏性性试验。在较低的电压或是用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘内部有无缺陷。特点：（1）无破坏性；（2）综合分析；（3）能全面检查缺陷的性质和程度。2、耐压试验 也称破坏性试验。模仿设备绝缘在运行中可能出现的各种电压，对绝缘施加与之等价或更为严峻的电压，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。特点：（1）最有效；（2）具有破坏性（在做耐压试验前必须先做特性试验）。绝缘监测和诊断的基本环节正确选择传感器和适当的测量手段，检测或监测被测对象的种种特性，采集各种特性参数。对原始的测量数据进行分析处理，提取最有效、最敏感的数据根据特征数据和已有的运行经验，判断绝缘状态。诊断方法的分类：逻辑诊断模糊诊断统计诊断、绝缘电阻、吸收比的测量原理1、概述 许多电气设备的绝缘都是多层的。多层介质的特性可以粗略地用双层介质模型来分析。S刚合上瞬间，电压按电容分配：此时介质1、2上的电压将逐渐过渡到按电阻分配。达到稳态，此电流 此时：2112021210CCCUU,CCCUU )RR/(UI21g 21222111RRRUU,RRRUU 绝缘电阻和泄漏电流的测量如果U1比U10小，则过渡过程中C1放电，C2进一步充电；反之则C2放电，C1充电。过渡过程中，电压u按下式由起始压U0逐渐过渡到稳态电压U，即212121t/-2122112122t/-2112122111RRRRCCe)RRRCCCU(RRRUue)RRRCCCU(RRRUu ）（式中式中 /t212211122222C2eRR)CC()CRCR(CUdtduCi 过渡过程中流过过渡过程中流过C2的充电电流的充电电流 同时，流过同时，流过R2的电流的电流 流过外电路的电流流过外电路的电流/t2212111222122R2eR)RR)(CC()CRCR(URRURui /t2121221112221R2C2eRR)RR()CC()CRCR(URRUiii 212121t/-2122112122t/-2112122111RRRRCCe)RRRCCCU(RRRUue)RRRCCCU(RRRUu ）（式中式中 agiIi /t21212211122a21geRR)RR()CC()CRCR(UiRRUI 令 故 由上式可知，加上试验电压后，流过试品的电流由两部分组成：（1）传导电流Ig，大小与试品总的绝缘电阻成反比；（2）吸收电流ia，其大小与试品绝缘的均匀程度密切相关。如果被试品绝缘严重受潮或是绝缘内部有集中性导电通道，则绝缘电阻值显著降低，Ig将大大增加，ia将迅速衰减。通常用吸收比K1来反映绝缘情况，有对被试品电容较大和不均匀的试品绝缘。若绝缘良好，则吸收现象甚明显，K1远大于1；若绝缘受潮严重或是内部有集中性导电通道，Ig大增，ia迅速衰减，且K1接近于1。对大型电机，还采用10min和1min时绝缘电阻之比，即极化指数15601R/RK 1102R/RK 测量绝缘电阻和吸收比的方法一般采用兆欧表测量绝缘电阻和吸收比通过测量绝缘电阻和吸收比可以判断试品是否受潮和贯穿性缺陷。判别方法：（1）同试验规程比较；（2）横向比较；（3）纵向比较。测量注意事项：（1）测量时，记录温度，进行换算；（2）试验前后对试品充分放电；（3）消除试品表面泄漏的影响。泄漏电流的测量 本质上也是测量绝缘电阻，只是所用的直流电压较高（10kV），故发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷，比兆欧表更有效。另外可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。（1）微安表直读数测量泄漏电流法（2）光电法测量泄漏电流传统方法是将微安表放在直流高压和试品被测端子之间。由于仪表处在高电位，远离测试人员，故读数和更换量程不便。采用光电技术是将测量的泄漏电流的电信号转换成光信号，并将光信号由光纤传输系统传送到低压控制台上，再转换成电信号由数字表显示出来。介质损耗角正切的测量1、tan测量的意义及原理 测量tan可以发现出缺陷：绝缘受潮，油或浸渍剂脏污或劣化变质，绝缘油中气隙放电。此时，流过绝缘的电流中有功分量增大，tan也加大。tan 是反映绝缘功率损耗大小的特性参数，与绝缘的体积大小无关。若绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性，则tan有时反映就不灵敏。当被试品绝缘由不同的介质组成。（1）不同的绝缘部分并联（2）不同的绝缘部分串联x2211x2222112222112x2p2C/)tanCtanC(CU/)tanCUtanCU(tantanCUtanCUtanCUtanCUP 由由)C1C1/()tanC1tanC1(tanQ/Ptan212211ii 因因2、测量tan用的西林电桥（1）西林电桥的工作原理 电桥平衡：实部相等：虚部相等：142312xx033444Z ZZ Z11Z,Z1/Rj Cj C1ZRZ1/Rj C式中，40 x222344R CCR(1C R)222344x222440R(1C R)RC R C44xxRCRC1tan xx44tanC RC R）（）（取取FCFC10RC100RCtan446318410000R44444 tan140404x0222234433R CR CRCCR(1C R)R(1tan)R 介质并联等值电路的介质损耗角正切介质并联等值电路的介质损耗角正切 介质串联等值电路的介质损耗角正切介质串联等值电路的介质损耗角正切 综上综上 同时同时存在外界电磁场干扰时的测量1 存在外界电场干扰时的测量方法：采用两次测量的方法消除或减少干扰1）先将电桥调制平衡，得出2）将电源极性调整180度再将电桥调制平衡，得出tan(tan 1+tan 2)/()C()/2xxxxxxCCCCCCxtan 2xC和tan 1xC和存在外界电磁场干扰时的测量2 存在外界磁场干扰时的测量方法：采用两次测量的方法消除或减少干扰1）先将检流计正接，得出2）再将检流计正接，得出1212tan(tan 1+tan 2)/2C2/()xxxxC CCCx2tan 2xC和1tan 1xC和3、tan测量的影响因素（1）外界电磁场的干扰（2）温度的影响（3）试验电压的影响（4）试验电容量的影响（5）试品表面泄漏的影响 局部放电的几种方法局部放电是指电气设备内部绝缘存在弱点，在一定的外施电压下发生局部重复击穿和熄灭现象。1、局部放电的定义 在固体、液体介质中，由于杂质（水分、气泡、金属粒子）或毛刺的遭遇引起电场的严重畸变，在强场作用下，使得这些部位的场强超过该处物质的电离场强，该处物质就产生电离放电，称局部放电。影响：短期无影响，长期破坏绝缘测量方法：绝缘油的气相色谱分析超声波探测脉冲电流测量法5.4.2 局部放电的脉冲电流测量法局部放电的测量局部放电的过程：气隙放电放电熄灭残余电压重复放电熄灭伴随声、光、电信号发生，同时分解介质，产生气体。气泡很小时，Cg比Cb大的多，Cm比Cg大的多/()gbbguuCCC当Cg放电时，放电的总电容为：/()ggbmbmCCC CCC()/()rgbmbmqUgUr CC CCCgC上电压的变化为 ，故一次脉冲放出的电荷为UgUr当Cg比Cb大的多，Cm比Cg大的多时当Ur=0时，()rbqUgUr CrbqUgC由于上述表达的各个参数无法测量，因此往往是通过测量Cm上的电压变换来测量来表示局部放电量。()/()bbmUUgUr CCC通过与()/()rgbmbmqUgUr CC CCC比较，可以得出/()brbgmgbmUCqC CC CC C相应电荷的变换量/()mbgbgqU CC CCC 通过与/()brbgmgbmUCqC CC CC C/()rbbmqqCCC 脉冲电流法测量PD的基本回路和检测阻抗脉冲电流法的测量及其校正/()mbgbgqU CC CCC CqqU C 1/()()mkxkmkmkmUq CCC CCCCC 脉冲电流法的测量及其校正回路2/()()/()mCqkqxkmkmkmCqkxkxmkmUUC CCCC CCCCCUC CC CC CC C 实施PD测量的其他技术问题耐压试验施加电压类别分：交流耐压试验，直流耐压试验，雷电冲击耐压试验，操作耐压试验。交流耐压试验目的：考验交流设备的基本耐压。功能：能够有效发现集中性缺陷加压时间：一般1min，对于SF6断路器为5min.对于检修设备：大修更换绕组，按出厂试验进行，其他按额度电压的85%进行试验。变压器交流耐压试验的接线图直流耐压试验目的：考验直流设备的基本耐压以及交流电网中的距离较长的电力电缆，主要是为了减少试验电源的容量。加压时间：一般1min，对于电缆为5min.特点：无局部放电损伤对于油纸绝缘，在交直流电压作用下电压的分布不一样。交流电压按介电常数分布，直流按电阻系数分布，因此在交流电压作用下电压较多作用在油层上，而直流电压作用下，电压较多作用在油纸上。纸的耐压比油的耐压高，因此交流电缆能承受更高的直流电压。在测耐压试验的同时，可以进行泄漏电流的测量，对于电缆而言，不如交流试验接近实际情况。雷电冲击耐压试验目的：考验设备承受雷电过电压的能力，对于电力变压器是考验主绝缘以及纵绝缘主要的方法。由于积累效应，只施加3此规定的试验电压。试验范围：电压等级220kV,容量120MVA的变压器出厂时进行试验，对于绝缘预防性试验不做此试验内容。操作冲击耐压试验波前时间 250s Tf100s；视在波长Tz500s,最好达到1000s；90%峰值持续时间Td200s330kV及其以上电压等级变压器试验接线220kV及其以下电压等级变压器试验接线各种预防性试验的特点与总结绝缘的在线检测离线缺点：需要停电测量只能周期性而不能连续进行，有些设备会在诊断期间发生故障停电后的状态与停电前状态不一样在线的优点：克服离线的缺点，使诊断更准确，可以做到有的放矢。在线的缺点：投资较大，只能在大型和重要设备和变电所进行分类：tan在线检测PD在线检测5.7.1 在线检测tan1电桥法：测量电路优点：测量与电源的波形与频率无关缺点：改变被测设备的原有状态，为了安全，还需要周密的保护装置。2全数字测量法：通过对所测的电压信号以及电流信号进行数据采集，然后通过傅立叶变换进行数字运算，最终求的.tan通过对所测的电压信号以及电流信号进行数据采集，然后通过傅立叶变换进行数字运算，最终求的电压电流的幅值I1,U1，以及相应的相位iu.tan()2iu11cos/()xCIU优点：比直接用硬件测量的方法简单缺点：对滤波环节要求更高 局部放电的在线测量