电力设备绝缘诊断课件

XJTUEE电力设备绝缘诊断电力设备绝缘诊断基础篇基础篇西安交通大学西安交通大学2009年年9月月电力设备绝缘诊断基础篇1XJTUEE一、前言一、前言二、电力设备故障发生的原因二、电力设备故障发生的原因三、电力设备故障诊断常用方法及依据三、电力设备故障诊断常用方法及依据四、综合诊断的必要性四、综合诊断的必要性五、小结五、小结目目录录一、前言目 录2XJTUEE前前言言变压器变压器GIS电力电缆电力电缆发电机发电机电容性设备电容性设备电气设备界定电气设备界定 前 言变压器GIS 电力电缆发电机电容性设备电3XJTUEE1.电气绝缘在线检测技术电气绝缘在线检测技术，严璋，严璋编编北京，北京，中国电力出版社，中国电力出版社，1995.112.电绝缘诊断技术电绝缘诊断技术，朱德恒、谈克雄主编，朱德恒、谈克雄主编北京，北京，中国电力出版社，中国电力出版社，1999.043.电工高新技术丛书电工高新技术丛书第五分册第五分册(电气设备状态监测与故障诊断技术电气设备状态监测与故障诊断技术)朱德恒、谈克雄编朱德恒、谈克雄编北京，机械工业出版社，北京，机械工业出版社，2000.03主要参考书目主要参考书目1.电气绝缘在线检测技术，严璋 编 4XJTUEE停电原因停电原因城 市电网结构 管理不善设备故障 检 修 电源不足 外部因素气象影响 上上海海0.062.1245.3139.170.0010.782.56太太原原1.633.0416.7664.710.5310.313.02长长春春0.401.8214.6669.260.008.025.84杭杭州州2.974.8218.4467.180.005.341.25广广州州0.0019.4528.6950.960.000.000.90西西宁宁0.043.7849.5029.190.0017.490.00(%)停电原因城 市电网结构 管理不善设备故障 检 修 电源不5XJTUEE电力系统维修方式的演变过程电力系统维修方式的演变过程1.事后修理事后修理BM（BreakdownMaintenance）或故障维修；）或故障维修；2.定定期期检检修修TBM（TimeBasedMaintenance）或或预预防防性性维维修修PM（PreventiveMaintenance）；）；3.状状态态维维修修CBM（ConditionBasedMaintenance）或或预预知知性性维修（维修（PredictiveMaintenance）。）。电力系统维修方式的演变过程1.事后修理BM（Breakdo6XJTUEE事后维修体制事后维修体制 早早期期技技术术及及管管理理水水平平都都很很低低 ，即即使使再再重重要要的的设设备备也也只只能能坏坏了了再再修修。以以致致工工作作毫毫无无计计划划性性，供供电电可可靠靠性性很低。很低。简简单单方方便便，对对消消耗耗性性产产品品是是有有效的。效的。随随着着电电力力系系统统的的不不断断扩扩大大，设设备备故故障障所所造造成成的的停停电电损损失失也也越越来来越越大大，事事后后维维修修无无法法满满足足系系统统对对运运行行稳定性的需求。稳定性的需求。事后维修体制 早期技术及管理水平都很低，即使再重要的7XJTUEE现行维修体制现行维修体制定期维修定期维修预防性试验是电力设备运行和维护工预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力系统作中的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。在我国已有安全运行的有效手段之一。在我国已有40年的使用经验。年的使用经验。预防性试验、大修和小修构成了定期预防性试验、大修和小修构成了定期维修制的基本内容。维修制的基本内容。现行维修体制定期维修 预防性试验是电力设备运行和维护8XJTUEE1.维修周期频繁维修周期频繁设备设备发电机发电机变压器变压器电力电缆电力电缆GIS小修周期（年）小修周期（年）1111大修周期（年）大修周期（年）3510552.预防性试验项目过多预防性试验项目过多电力变压器电力变压器32项项发电机发电机25项项互感器互感器11项项GIS达达20项项定期维修制的种种弊端定期维修制的种种弊端 1.维修周期频繁设备发电机变压器电力电缆GIS小修周期9XJTUEE大大修修一一台台30万万kVA的的发发电电机机需需要要大大约约3个个月月的的时时间间，耗耗费费资资金近百万元。金近百万元。大大修修一一台台12万万kVA的的变变压压器器需需投投入入300多多个个工工作作人人日日，资资金金10万元。万元。大修一台大修一台220kV开关需投入开关需投入100多个工作人日，资金多个工作人日，资金2万元。万元。长长时时间间停停电电检检修修，将将造造成成大大量量的的电电量量损损失失。300MW机机组组停停运一天，少发电运一天，少发电720万度，直接损失万度，直接损失150万元。万元。3.经济性差经济性差4.增大不安全因素增大不安全因素易发生人身和设备安全事故。易发生人身和设备安全事故。发生在检修、试验人员身上的伤亡事故占全部供电伤亡事故的77.8%。停送电过程易造成误操作。停送电过程易造成误操作。大修一台30万kVA的发电机需要大约3个月的时间，耗费资金近10XJTUEE大连局的预试统计大连局的预试统计19831991年，共检测111万片线路绝缘子，测出零值414片，且同一串无2片零值的。要否每13年普测？19821998年，继保及自动化装置不正确动作率：10kV及220kV电压级分别为0.02%及6.2%。要否每年同样要整定？大连局的预试统计19831991年，共检测111万片线路绝11XJTUEE东北网几台设备当时测值及分析东北网几台设备当时测值及分析 设备名称tg(%)当时规程要求解体分析后结果去年今年66kV电流互感器A0.2130.960tg值不大于3%解体后见A相受潮B0.1280.152C0.1520.173220kV电流互感器0.411.40tg值不大于1.5%投运10小时即炸东北网几台设备当时测值及分析 设备名称tg(%)当时规程12XJTUEE5.过度维修过度维修对对110台台高高压压变变压压器器进进行行的的162台台次次定定期期吊吊检检大大修修结结果果进进行行统统计计。共共发发现现缺缺陷陷24项项，其其中中一一般般性性缺缺陷陷23项项，危危及及安安全全运运行行的仅的仅1项。项。对对110kV及及以以上上油油开开关关大大修修统统计计表表明明，95%以以上上未未发发现现部部件件损损坏。坏。定定期期检检修修虽虽有有成成效效，但但过过于于保保守守。实实践践证证明明，频频繁繁检检修修非但不能改善设备性能，反而常常会引入新的故障因素。非但不能改善设备性能，反而常常会引入新的故障因素。6.维修不足维修不足 由于采用周期性定期检查，很难预防由于随机因素引由于采用周期性定期检查，很难预防由于随机因素引起的偶发事故。设备仍可能在试验间隔期间内由于微小缺起的偶发事故。设备仍可能在试验间隔期间内由于微小缺陷的持续发展导致发生故障。陷的持续发展导致发生故障。5.过度维修对110台高压变压器进行的162台次定期吊检大13XJTUEE预预防防性性试试验验是是在在停停电电情情况况下下，进进行行的的非非破破坏坏性性试试验验，试试验验电电压压一一般般不不超超过过10kV。而而大大部部分分变变电电设设备备工工作作电电压压为为110500kV。很很难难正正确确反反映映高高压压电电气气设设备备在在运运行行中中存存在在的的缺陷。缺陷。7.预防性试验条件与实际运行工况不同预防性试验条件与实际运行工况不同 设设备备的的现现代代化化对对设设备备的的维维修修体体制制提提出出了了变变革革的的要要求求，设设备备运运行行的的高高可可靠靠性性和和维维修修方方式式的的经经济济性已成为电力系统降低运行成本的关键。性已成为电力系统降低运行成本的关键。预防性试验是在停电情况下，进行的非破坏性试验14XJTUEE发展中的维修体制发展中的维修体制状态维修状态维修状态维修方式的基本思想状态维修方式的基本思想“治于未病治于未病”发展中的维修体制状态维修状态维修方式的基本思想15XJTUEE 状状态态维维修修即即根根据据具具体体设设备备的的实实际际情情况况来来确确定定检检修修周周期期和检修内容的维修体制。和检修内容的维修体制。通通过过对对设设备备运运行行情情况况的的实实时时监监测测，随随时时查查明明设设备备可可能能“存存在在着着什什么么样样的的隐隐患患，什什么么时时候候会会发发生生故故障障”，预预先先得得知知将将要要发发生生事事故故的的部部位位和和时时间间，设设备备管管理理人人员员因因此此可可以以从从容容地地安安排排停停电电计计划划和和组组织织维维修修人人力力，采采购购必必须须的的备备件件，以以便在短时间内完成高质量的维修工作。便在短时间内完成高质量的维修工作。实现实现“无病不修、有病才修、修必修好无病不修、有病才修、修必修好”的目的。的目的。状态维修的必要性状态维修的必要性 状态维修即根据具体设备的实际情况来确定检修周期和检16XJTUEE 虽虽然然设设备备内内部部缺缺陷陷的的出出现现和和发发展展具具有有很很强强随随机机性性，但但大大多多都都具具有有一一个个的的较较为为缓缓慢慢的的发发展展过过程程，在在这这期期间间，会会产产生生各各种种前前期期征征兆兆，表表现现为为其其电电气气、物物理理、化化学学等等特特性性发发生生渐渐进进的的量量变变。根根据据这这些些特特征征量量值值的的大大小小及及变变化化趋趋势势，即即可可对设备的可靠性随时做出判断，从而发现早期潜伏性故障。对设备的可靠性随时做出判断，从而发现早期潜伏性故障。状态维修的技术可行性状态维修的技术可行性 虽然设备内部缺陷的出现和发展具有很强随机性，但大多17XJTUEE状态维修与监测是一个铜板的两面状态维修与监测是一个铜板的两面q维修方式决定了所要采用的监测技术；维修方式决定了所要采用的监测技术；q监测与诊断的结果将指导维修策略的建立。监测与诊断的结果将指导维修策略的建立。状态维修与监测是一个铜板的两面 维修方式决定了所要采用的监测18XJTUEE运行现场的两种检测方法运行现场的两种检测方法带电测量带电测量 (On-sitedetection):对在运行电压对在运行电压下的设备，采用专用仪器，由人员参与进行下的设备，采用专用仪器，由人员参与进行的测量。的测量。在线监测在线监测 (On-linemonitoring):在不影响设在不影响设备运行的条件下，对设备状况连续或定时进备运行的条件下，对设备状况连续或定时进行的监测，通常是自动进行的。行的监测，通常是自动进行的。运行现场的两种检测方法带电测量(On-site detec19XJTUEE定义：通过电气绝缘的试试验验和各种特性的测测量量，了解及评估设备在运行过程中的状态，从而能早期发现故障的技术。电气设备绝缘诊断电气设备绝缘诊断定义：电气设备绝缘诊断20XJTUEE电力设备故障与使用寿命电力设备故障与使用寿命 电力设备故障与使用寿命 21XJTUEE故障诊断的必要性故障诊断的必要性故障诊断的必要性22XJTUEEII电力设备故障发生的原因电力设备故障发生的原因制造工艺存在缺陷恶劣的环境和苛刻的运行条件材料的劣化与老化缺乏良好的管理及维护II 电力设备故障发生的原因制造工艺存在缺陷23XJTUEE 现现代代电电气气设设备备的的造造价价及及运运行行可可靠靠性性在在很很大大程程度度上上取取决决于于设备的绝缘结构。设备的绝缘结构。电力设备电力设备金属材料金属材料绝缘材料绝缘材料 现代电气设备的造价及运行可靠性在很大程度上取决于设备24XJTUEE 绝缘介质绝缘介质 紧固支撑紧固支撑 冷却媒介冷却媒介 绝缘结构的作用绝缘结构的作用 绝缘介质 绝缘结构的作用 25XJTUEE绝缘材料绝缘材料液体绝缘液体绝缘:绝缘油绝缘油固体绝缘：绝缘纸、电瓷固体绝缘：绝缘纸、电瓷 、云母交、云母交联聚乙烯、硅橡胶等联聚乙烯、硅橡胶等气体绝缘气体绝缘:空气、空气、SF6真空绝缘真空绝缘绝缘材料液体绝缘:绝缘油固体绝缘：绝缘纸、电瓷、云母交联26XJTUEE 实际绝缘结构通常是由几种电介质联合构成的实际绝缘结构通常是由几种电介质联合构成的组合绝缘。组合绝缘。固固-液绝缘液绝缘固固-气绝缘气绝缘 实际绝缘结构通常是由几种电介质联合构成的组合绝缘。27XJTUEE绝缘劣化及其影响因素绝缘劣化及其影响因素 电气因素电气因素机械因素机械因素温度和热稳定性温度和热稳定性受潮受潮化学稳定性和抗生物特性化学稳定性和抗生物特性绝缘劣化及其影响因素 电气因素28XJTUEE1.电气影响电气影响 长期工作电压长期工作电压 短时的过电压短时的过电压 1.电气影响 长期工作电压29XJTUEE2.机械影响机械影响机械负荷机械负荷长时间振动长时间振动短路应力短路应力2.机械影响机械负荷30XJTUEE不同耐热等级的绝缘材料在不同耐热等级的绝缘材料在各种运行温度下长期运行的寿命各种运行温度下长期运行的寿命3.温度影响温度影响 季节变化季节变化 长期过负荷长期过负荷 热老化热老化不同耐热等级的绝缘材料在3.温度影响 季节变化31XJTUEE电介质的耐热等级电介质的耐热等级耐热等级耐热等级工作温度工作温度()电介质电介质O90木材、纸、纸板、棉纤维、天然丝；聚乙烯；聚氯乙烯；天然橡胶木材、纸、纸板、棉纤维、天然丝；聚乙烯；聚氯乙烯；天然橡胶A105油性树脂漆及其漆包线；矿物油及浸入其中的纤维材料油性树脂漆及其漆包线；矿物油及浸入其中的纤维材料E120酚醛树脂塑料；胶纸板、胶布板；聚酯薄膜；聚乙烯醇缩甲醛漆酚醛树脂塑料；胶纸板、胶布板；聚酯薄膜；聚乙烯醇缩甲醛漆B130沥青油漆制成的云母带、玻璃漆布、玻璃胶布板；聚酯漆；环氧树脂沥青油漆制成的云母带、玻璃漆布、玻璃胶布板；聚酯漆；环氧树脂F155聚酰亚胺漆及其漆包线；改性硅有机漆及其云母制品及玻璃漆布聚酰亚胺漆及其漆包线；改性硅有机漆及其云母制品及玻璃漆布H180聚酰胺聚酰亚胺漆及其漆包线；硅有机漆及制品；硅橡胶及玻璃漆布聚酰胺聚酰亚胺漆及其漆包线；硅有机漆及制品；硅橡胶及玻璃漆布C180聚酰亚胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纤维；聚四氟乙烯聚酰亚胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纤维；聚四氟乙烯电介质的耐热等级耐热等级工作温度()电介质O90木材、纸、32XJTUEE热老化规律热老化规律6度规则度规则试验表明，对于常用的试验表明，对于常用的A级绝缘，如油纸绝缘，则温级绝缘，如油纸绝缘，则温度每超过度每超过6，则寿命约缩短一半。而对于，则寿命约缩短一半。而对于B、H级绝缘级绝缘则分别约为则分别约为10及及12。热老化规律 6 度规则33XJTUEE 水分被吸收到电介质内部或吸附到电介质的表面以后，水分被吸收到电介质内部或吸附到电介质的表面以后，它能溶解离子类杂质或使强极性的物质解离，严重影响介它能溶解离子类杂质或使强极性的物质解离，严重影响介质内部或沿面的电气性能：在外施电压下，或者在电极间质内部或沿面的电气性能：在外施电压下，或者在电极间构成通路，或者在高温下汽化形成构成通路，或者在高温下汽化形成“汽桥汽桥”而使击穿电压而使击穿电压显著降低。显著降低。4.受潮受潮局部电弧局部电弧水带水带绝缘介质绝缘介质 水分被吸收到电介质内部或吸附到电介质的表面以后，它能34XJTUEE受潮引起的绝缘子的污闪过程受潮引起的绝缘子的污闪过程 1)1)污层的形成：经过一污层的形成：经过一段时间运行的绝缘子表段时间运行的绝缘子表面均能够累积一层连续面均能够累积一层连续污层。污层。2)2)低分子聚合物的扩散：低分子聚合物的扩散：硅橡胶伞裙护套中的一硅橡胶伞裙护套中的一些憎水性低分子聚合物些憎水性低分子聚合物能够扩散至表面污层，能够扩散至表面污层，使污层具有憎水性。使污层具有憎水性。3)3)污层的受潮：具有憎污层的受潮：具有憎水性的污层使雾、雨、水性的污层使雾、雨、露等各种形式的水份只露等各种形式的水份只能在污层表面形成离散能在污层表面形成离散的水滴，水滴之间存在的水滴，水滴之间存在高阻干区，如图（高阻干区，如图（a)a)。4)4)污层电阻的发热：高阻污层电阻的发热：高阻干区的存在使得仅有微小的干区的存在使得仅有微小的泄漏电流流过污层。电流流泄漏电流流过污层。电流流过污层电阻产生的热量一方过污层电阻产生的热量一方面干燥污层，使污层阻值增面干燥污层，使污层阻值增大；另一方面，因电解液具大；另一方面，因电解液具有负温度系数，又使污层阻有负温度系数，又使污层阻值减小。这两个相反的因素值减小。这两个相反的因素使泄漏电流平衡在一个微小使泄漏电流平衡在一个微小值上。值上。5)5)电场对水滴的作用：长电场对水滴的作用：长时间的潮湿条件使水滴间的时间的潮湿条件使水滴间的干区减少，因而水滴间的电干区减少，因而水滴间的电场增强。在足够大的电场力场增强。在足够大的电场力作用下，沿电场方向的相邻作用下，沿电场方向的相邻水滴可能连接成细长水带，水滴可能连接成细长水带，如图如图(b)(b)。6)6)火花放电：水带的形成进一火花放电：水带的形成进一步增强了沿电场方向的相邻水带步增强了沿电场方向的相邻水带间的电场，使相邻水带的端部发间的电场，使相邻水带的端部发生放电，如图生放电，如图(b)(b)所示，此时的所示，此时的污层阻值还很大，其限流作用使污层阻值还很大，其限流作用使这些放电成为此起彼伏的火花放这些放电成为此起彼伏的火花放电。电。7)7)憎水性的丧失：火花放电使憎水性的丧失：火花放电使污层的憎水性部份丧失，这使污污层的憎水性部份丧失，这使污层与水带之间的相互溶解程度增层与水带之间的相互溶解程度增大，水带电导率增大，且较短的大，水带电导率增大，且较短的水带进一步凝结成较长的水带或水带进一步凝结成较长的水带或面积较大的湿区，如图面积较大的湿区，如图(c)(c)所示。所示。8)8)闪络：长水带和湿区的形成闪络：长水带和湿区的形成为电弧的形成和发展提供了条件。为电弧的形成和发展提供了条件。(a)(a)离散的水滴离散的水滴(b)(b)水带和火花放电水带和火花放电(c)(c)长水带和电弧长水带和电弧受潮引起的绝缘子的污闪过程 1)污层的形成：经过一段时间运35XJTUEE电力设备绝缘诊断课件36XJTUEE5.化学稳定性及抗生物特性化学稳定性及抗生物特性 在户外工作的绝缘应能长期耐受日照、风沙、雨雾冰在户外工作的绝缘应能长期耐受日照、风沙、雨雾冰雪等大气因素的侵蚀。在含有化学腐蚀气体等环境中工作雪等大气因素的侵蚀。在含有化学腐蚀气体等环境中工作时，选用的材料应具有更强的化学稳定性，如耐油性等。时，选用的材料应具有更强的化学稳定性，如耐油性等。工作在湿热带和亚湿热带地区的绝缘还要注意材料的抗生工作在湿热带和亚湿热带地区的绝缘还要注意材料的抗生物（霉菌、昆虫）特性，如有的在电缆护层材料中加入合物（霉菌、昆虫）特性，如有的在电缆护层材料中加入合适的防霉剂和除虫涂料等。适的防霉剂和除虫涂料等。5.化学稳定性及抗生物特性 在户外工作的绝缘应能长37XJTUEE保证设备安全的基本途径保证设备安全的基本途径 制造制造100%可靠的设备可靠的设备建立完善的设备管理计划建立完善的设备管理计划虽然设备的质量和可靠性主要取决于设计和制造阶段，但为了保证设备的正常运行，在很大程度上也需要借助于投运后的维护工作，即在运行过程中通过对设备进行必要的巡视检查、监测和试验，建立完善的维修计划，以减少事故的发生，提高运行可靠性。制造这样的大型电力设备，在技术上是极其复杂的，尤其是对于电压等级较高的设备，多数情况下这样的设计在经济上也是不合理的。保证设备安全的基本途径 制造100%可靠的设备虽然设备的质量38XJTUEEIII常用的检测、诊断方法及其依据常用的检测、诊断方法及其依据l一些常用的电气、非电气检测方法一些常用的电气、非电气检测方法l这些检测、诊断方法的依据这些检测、诊断方法的依据III 常用的检测、诊断方法及其依据 一些常用的电气、非电气39XJTUEE现行主要预试项目大致分类现行主要预试项目大致分类设备 是否 名称 试验 项目电力变压器油纸电力电缆高压套管断路器发电机充SF6充油1.测定绝缘电阻Ri2.测量直流泄漏电流Il-3.直流耐压试验-4.测量介质损耗角正切值tan5.绝缘油试验-6.微量水分测定-7.油中溶解气体色谱分析-8.局部放电试验-9.交流耐压试验-注：“”进行；“-”不进行；“”仅电压高或容量大时进行；“”必要时进行；“”大修后进行。现行主要预试项目大致分类设备 40XJTUEE基本电气参数的测量方法基本电气参数的测量方法 测导体电阻（初判接触及短路）测绝缘电阻（初判绝缘状况）测tan（反映交流下介质损耗）交流耐压（破坏性试验）基本电气参数的测量方法 测导体电阻（初判接触及短路）41XJTUEE介质极化现象介质极化现象a）极间为真空 b）极间为介质介质极化现象a）极间为真空 b）极间为介质42XJTUEE几种主要的极化形式几种主要的极化形式 电子式极化 离子式极化 偶极子极化 夹层极化电子式极化几种主要的极化形式 电子式极化电子式极化43XJTUEE偶极子极化偶极子极化偶极子极化示意图a）无外电场时 b）有外电场时偶极子极化偶极子极化示意图44XJTUEE夹层介质界面极化夹层介质界面极化直流电压作用于双层介质(a)示意图；(b)等值电路夹层介质界面极化直流电压作用于双层介质?45XJTUEE常用介质相对介电常数常用介质相对介电常数空气1.00059中性变压器油2.22.5弱极性蓖麻油4.5极性纯水81强极性聚乙烯2.252.35弱极性油浸纸3.3 3.8极性电瓷5.56.5离子性云母57离子性常用介质相对介电常数空气1.00059中性变压器油2.2246XJTUEE测量测量C C的意义的意义 选择电容器材料时，希望r大 不同介质串联时，各层电场分布不均匀：如交流下，分到场强E1/E2=2/1 偶极、夹层极化会引起tan增大 极性介质容易吸潮 电容器及套管的性能检测指标 极化谱、回复电压等新检测方法的基础测量C的意义 选择电容器材料时，希望r大47XJTUEE固体介质的电导固体介质的电导 固体介质有体积及表面电阻；如天气潮湿时常易降低表面电阻。而温度升高时，因解离的离子数增大，使 =A e A e B/T B/T 因此测绝缘电阻或泄漏电流时，必须注意温度的影响 如不加屏蔽，分不开表面及体积电阻固体介质的电导 固体介质有体积及表面电阻；如天气潮湿时常易降48XJTUEE电介质的损耗电介质的损耗tan与几何尺寸无关P=UIR=CU2 tan 电介质的损耗tan与几何尺寸无关49XJTUEE气体的气体的tantan 气体的tan50XJTUEE极性液体介质的极性液体介质的tantan 频率 f2（曲线2）f1（曲线1）极性液体介质的tan频率 f2（曲线2）f1（曲线1）51XJTUEE电介质的击穿电介质的击穿 击穿绝缘上外施电压升高到一定数值后，电流忽然剧增，失去绝缘性能。闪络指发生于气液、气固交界面上的击穿。放电常为击穿、闪络之统称。电介质的击穿 击穿绝缘上外施电压升高到一定数值后，电流忽52XJTUEE气体电离气体电离 碰撞电离、光电离、热电离 A Ae 带电质点（A、e）都受到电场力而运动，但电子轻、小，易由电场加速而积累能量，当碰撞中性分子形成碰撞电离电离（中性分子）（正离子）（电子）气体电离 碰撞电离、光电离、热电离电离（中性分子）（正53XJTUEE高介电强度的高介电强度的SFSF6 6气体相对Eb液化温度（）氮N21.0-195.8二氧化碳CO20.9-78.5六氟化硫SF62.3 2.5-63.8氟利昂CCl2F22.4 2.6-28四氯化碳CCl46.376高介电强度的SF6气体相对Eb液化温度（）氮N21.0-154XJTUEE为何为何SFSF6 6的的E Eb b高高 因卤族元素的电负性很强，易与电子结合成负离子，由此使碰撞电离的可能性降低、易于复合。且SF6分子量大、直径大，不易积聚能量而产生碰撞电离。为此，断路器、GIS中用SF6气体。为何SF6的Eb高 因卤族元素的电负性很强，易与电子结合成负55XJTUEESFSF6 6放电时有离解放电时有离解SF6在局部放电作用下的离解物试验参数：尖-板 PSD0.120.13MPa V700cm3U60kV fb118h 辉光放电 I12.5ASF6放电时有离解SF6在局部放电作用下的离解物56XJTUEESFSF6 6在电弧中离解及与氧反应在电弧中离解及与氧反应 SF6+O2SOF2+4F SF6+O2SOF4+2F SF6SF4+2F SF6S+6F SOF4+O2SO2F2+2F121212SF6在电弧中离解及与氧反应 SF6+O2SOF257XJTUEE反应物与水继发反应反应物与水继发反应SF6+H2OSOF4+2HFSOF4+H2OSO2F2+2HFSOF2+H2OSO2+2HFSO2F2+2H2OH2SO4+2HF反应物与水继发反应SF6+H2OSOF4+2HF58XJTUEE反应物的影响反应物的影响反应物O2H2O电极绝缘材料备注SOF2气态;0.05致死SOF4气态;有毒SO2F2气态;0.4致死HF气态;有毒;有腐蚀性WF6气态;有毒CO2气态SO2有毒影响：极强烈,强烈,很大,很小,无影响反应物的影响反应物O2H2O电极绝缘材料备注SOF2气态;059XJTUEEGISGIS设备中设备中SFSF6 6气体分解原理气体分解原理 GIS设备中SF6气体分解原理 60XJTUEE沿套管表面的放电现象沿套管表面的放电现象1导杆；2法兰电晕辉光滑闪等值电路沿套管表面的放电现象1导杆；2法兰电晕辉光滑闪等值电路61XJTUEE水分杂质对油水分杂质对油U Ub b的影响的影响球电极直径12.77mm，间隙距离3.8mm水分杂质对油Ub的影响球电极直径12.77mm，间隙距离3.62XJTUEE油及纸中含水量的平衡曲线油及纸中含水量的平衡曲线油油 中中 含含 水水 量量纸纸 中中 含含 水水 量量温 度高低油及纸中含水量的平衡曲线油 中 含 水 量纸 中 含 水 量63XJTUEE温度对油介质损耗的影响温度对油介质损耗的影响温度()温度对油介质损耗的影响温度()64XJTUEE击穿电压与电压作用时间的关系击穿电压与电压作用时间的关系1-聚乙烯2-聚四氟乙烯3-黄蜡布4-硅有机玻璃 云母带 击穿电压与电压作用时间的关系1-聚乙烯65XJTUEE局部放电常起源于气隙中局部放电常起源于气隙中（a）椭球形气隙 （b）球形气隙局部放电常起源于气隙中（a）椭球形气隙 （b）球形气隙66XJTUEE气隙放电后形成反电场气隙放电后形成反电场E E气隙放电后形成反电场E67XJTUEE放电时气隙上的电压变化放电时气隙上的电压变化（a）气隙Cg的 电压变化（b）绝缘Cm上的 电压变化放电时气隙上的电压变化（a）气隙Cg的68XJTUEE局部放电测量结果的表示局部放电测量结果的表示局部放电测量结果的表示69XJTUEE局部放电的测量局部放电的测量局部放电的测量70XJTUEE常测的局放参数常测的局放参数 起始放电电压 Ui 熄灭放电电压 Ue 视在放电量 Q 每秒放电次数 n 平均放电电流 I 局放出现的相位 常测的局放参数 起始放电电压 Ui71XJTUEE气隙放电的等值电路气隙放电的等值电路气隙放电的等值电路72XJTUEE测得放电量测得放电量Q Q与真实放电量与真实放电量Q Qr r 真实放电量 Qr=(Cg+Cb)(Ug-Ur)测得的放电量常称视在放电量 Q=Cb(Ug-Ur)因此因此 Q=CbQr/(Cg+Cb)，而且，而且CgCb可见可见Q170kV72.5kV170kV20时，油中饱和湿度2025170kV72.5k91XJTUEE油中气体分析油中气体分析DGA （OilDissolvedGasAnalysis）过去也称油色谱分析，是利用色谱、传感器等方法以灵敏地检测油及纸（纸板）中局部过热、电弧放电等潜伏性故障。油中气体分析DGA （Oil Dissolved Gas92XJTUEE故障气体的演变故障气体的演变 vs vs 能量能量不同类型的故障裂解变压器油后产生了不同的气体氢气氢气乙烷乙烷乙烯乙烯乙炔乙炔607 kJ/mole 720 kJ/mole 960 kJ/mole 338 kJ/mole 故障气体的演变 vs 能量不同类型的故障裂解变压器油后产生了93XJTUEE故障气体的演变故障气体的演变 vs vs 温度温度气体的演变 vs.故障温度故障气体的演变 vs 温度气体的演变 vs.故障温度94XJTUEE 典型故障条件下不同气体组分所占百分数典型故障条件下不同气体组分所占百分数 典型故障条件下不同气体组95XJTUEEDuvalDuval三角形法三角形法Duval三角形法96XJTUEE“三比值法三比值法”的编码方法的编码方法比值C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H63222“三比值法”的编码方法比值C2H2/C2H4CH4/H2C297XJTUEE用用“三比值法三比值法”分析故障类型分析故障类型C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6无故障000低能量局放010高能量局放110低能量放电12112高能量放电102700022用“三比值法”分析故障类型C2H2/C2H4CH4/H2C298XJTUEETDTD图法图法使用条件：使用条件：C2H4C2H6TD图法使用条件：C2H4C2H699XJTUEE色谱流程举例色谱流程举例 2 1.分两次进样。进样(FID)测烃类气体进样(FID)测CO、CO2，(TCD)测H2、O2(N2)2.此流程适合于一般仪器 1 说明流程图 序号 1.一次进样，自动切换阀切换操作在实线位置时(TCD)测H2、O2(N2)(FID)测CO、CH4 切换阀在虚线位置时(FID)测CO2、C2C32.此流程适合于自动分析仪器 色谱流程举例 2 1.分两次进样。进样(FID)测烃类气体100XJTUEE“规程规程”规定的溶解气体注意值规定的溶解气体注意值(110-6)变压器互感器套管总烃150100 500氢150150150（甲烷）乙炔5*22*注：*500kV为110-6，*220kV及以上为110-6“规程”规定的溶解气体注意值(110-6)变压器互感器套101XJTUEE当时为确定当时为确定“注意值注意值”的统计依据的统计依据设备名称 气体组分注意值（ppm）6000台次中超过注意值所占比例变压器及电抗器总烃乙炔氢15051505.65.73.6当时为确定“注意值”的统计依据6000台次中超过注意值所占102XJTUEEIV综合诊断的必要性综合诊断的必要性为什么必须综合诊断分析为什么必须综合诊断分析用什么方法进行诊断分析用什么方法进行诊断分析IV 综合诊断的必要性为什么必须综合诊断分析103XJTUEE3131个供电公司在线监测设备运行情况个供电公司在线监测设备运行情况的综合分析的综合分析 （20042004）31个供电公司在线监测设备运行情况的综合分析（2004）104XJTUEE已装在线设备收效不明显的原因已装在线设备收效不明显的原因缺乏全局性的长远规划有些检测设备质量不高不善于选用、检验各类检测设备认识上的片面性、局限性相应的规章制度未跟上对监测设备的选择、运行、维护等缺乏责任制已装在线设备收效不明显的原因缺乏全局性的长远规划105XJTUEE国网监测设备运行情况统计国网监测设备运行情况统计检测对象已装在线监测设备发现缺陷成功报警监测设备自身事故变压器本体742 台套19 台次350 台次电容型设备1371 台套-133 台次MOA2000+台套-70+台次断路器58 台套3 台次18 台次GIS1 台套0 台次0 台次综合性110 台套5 台次51 台次国网监测设备运行情况统计检测对象已装在线监测设备发现缺陷成功106XJTUEE早期监测设备状况分析早期监测设备状况分析在线监测设备正常有问题测电容型设备固定式766 台套334 台套便携式717 台套10 台套测MOA 仅全电流13709 台套45 台套早期监测设备状况分析在线监测设备正常有问题测电容型设备固107XJTUEE便携式或仅测全电流为何事故率低便携式或仅测全电流为何事故率低?内含元件越多，整体可靠性往往越低（约为各元件可靠性之乘积）便携式仪器有高压班专人管理，且带电检测合格后，可延长预试时间便携式或仅测全电流为何事故率低?内含元件越多，整体可靠性往往108XJTUEE确保监测设备正常运行的措施确保监测设备正常运行的措施制订监测设备入网条件严格监测设备的选购及检验需要时用现场校验仪器检验确立有专人负责维护的制度 首先要有全局统一规划，按规划要求选择有首先要有全局统一规划，按规划要求选择有效的检测方法及仪器！效的检测方法及仪器！确保监测设备正常运行的措施制订监测设备入网条件 首先要109XJTUEE各网公司对电容型监测的推广意见各网公司对电容型监测的推广意见IIIIIIIVV整体赞成反对待定各网公司对电容型监测的推广意见I赞成反对待定110XJTUEE获得各种信息综合分析诊断测量方法要正确、获得数据才可靠设备的耐压水平与残余寿命与测得数据之间没有直接的函数联系 因此要依据发现的现象（运行中的征兆）、各种试验数据等进行综合分析；不仅看当前测值，而且要看趋势（纵比、横比）、要吸收过去的经验、教训。获得各种信息综合分析诊断测量方法要正确、获得数据才可靠 111XJTUEE不同方法对CT损坏前的报警时间（美国EPRI）不同方法对CT损坏前的报警时间（美国EPRI）112XJTUEE在击穿前的40hr内的相对tan的比较 在击穿前的40hr内的相对tan的比较 113XJTUEE在线监测更有条件及时获得数据序列 两CT A1、A2的介损及其相对值的在线测值 在线监测更有条件及时获得数据序列 两CT A1、A2的介损及114XJTUEE（a）平滑处理前 （b）平滑处理后 对CT的tan在线监测值的平滑处理（a）平滑处理前 （b）平滑处理后 115XJTUEE指纹识别指纹库指纹识别指纹库116XJTUEE指纹识别识别结果指纹识别识别结果117XJTUEE1.状态检修是必然的趋势2.检查电气设备的基本方法有利用兆欧表测量绝缘电阻和吸收比；利用高压硅整流装置进行直流耐压试验和泄漏电流的测量；利用介质损失角测定器测量介质损失角的正切值；利用交流升压设备进行交流耐压试验。V小结小结状态检修是必然的趋势V 小结118