电气设备在线监测技术PPT课件
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电气设备在线监测技术PPT课件
数据准确性
数据处理算法应准确提取 有用信息，降低误报和漏 报率。
数据可视化
将监测数据以直观的方式 呈现，便于用户快速了解 设备状态。
监测精度与稳定性
精度要求
在线监测技术应具备高精度测量 能力，以准确反映设备运行状态。
稳定性保障
确保监测系统在各种工况下稳定运 行，降低故障率。
抗干扰能力
提高系统抗电磁干扰等外部因素影 响的能力。
系统构成
该在线监测系统包括传感器、数据采集模块、分 析软件等部分组成。
实施效果
通过实时监测和预警，有效降低了设备故障率， 提高了运行效率，减少了维护成本。
某轨道交通的电气监测解决方案
背景介绍
某轨道交通为了确保列车安全运行，需要实时监测电气设备的状 态。
系统特点
该电气监测解决方案具有高精度、实时性强、稳定性高等特点。
在线监测技术的重要性
01
02
03
04
提高设备可靠性
实时监测设备的运行状态，及 时发现潜在故障，避免设备损
坏和意外停机。
延长设备使用寿命
通过监测和分析设备的性能变 化，可以预测设备的寿命，合
理安排维修计划。
优化维护成本
减少不必要的维修和更换，降 低维护成本，提高设备的经济
效益。
提高生产效率
保证设备的稳定运行，提高生 产效率，为企业创造更多价值
电气设备在线监测技术 ppt课件
• 引言 • 电气设备在线监测技术概述 • 电气设备在线监测技术的应用场景 • 电气设备在线监测技术面临的挑战与
解决方案 • 电气设备在线监测技术的发展趋势 • 案例分析
01
引言
目的和背景
目的
介绍电气设备在线监测技术的概念、原理、应用和发展趋势。
在线监测ppt课件
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8
组成： 通断元件：核心部分，包括触头、导电部件、灭 弧介质、灭弧室。 中间传动机构 操作机构 绝缘支撑件 基座
与隔离开关的区别： 隔离开关只有在极小或无电流时才能分断，只
起隔离作用，有明显断开点。 断路器能断开负荷电流或故障电流。
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9
分类： 按绝缘、灭弧介质分： 少油断路器：介质为油 空气断路器：介质为空气 SF6断路器：介质为SF6气体 真空断路器：在真空中灭弧
变电设备概述
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1
变电设备
定义：对电压、电流等信号进行改变的设备。如： 变压器、断路器、隔离开关、接地刀闸、互感器、 电容器、电抗器、开关柜等。
一．变压器 作用： 1、升压以利于功率的传输，如升压变压器。 2、降低电压满足用户需要，如降压变压器。
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2
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3
主要部件：
➢ SF6泄露环境监测装置 监测SF6、O2的含量，当其含量超标时报警并强制通风。
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19
六.隔离开关（刀闸） 隔离开关：保证高压电器及装置在检修工
作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切 断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于 不产生强大电弧的某些切换操作，即是说它不 具有灭弧功能。
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16
五.GIS设备
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17
GIS: SF6气体绝缘全封闭组合电器 优点：体积小、技术性能优良、运行安全、抗干扰能
力强。
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18
➢ GIS局放检测仪（或在线监测装置） 通过检测（或在线监测）GIS内部是否放电，局放源
定位来检测GIS内部运行情况。
电气设备在线监测技术
四、开关类设备
SF6气体综合监测 气体分解产物监测
SF6气体放电分解特征产物
主要产物
其它产物
高能量电弧放电产物
四氟化硫（SF4）
氟化亚硫酰（SOF2）
四氟化硫酰（SOF4）
低能量的放电产物
十氟化二硫（S2F10）
氟化硫酰（SO2F2）
一氧十氟化二硫（S2F10O）
二氧化硫（SO2）
小贴示 • 该项目只针对罐式断路器和GIS • 通过成分分析结合其它相关试验可判断故障类型
三、电容型设备
监测效果
考虑到提供基准电压信号CVT存在固有的角差，会造成在线监测结果与 离线测试间结果差异，主变套管的在线监测结果是比较准确的
三、变压器设备
能够开展的项目
• 超高频局放 • 色谱 • 铁芯接地电流 • 绕组温度在线监测
三、变压器设备
超高频局放
测试原理
•局放源相当于无线电发射装置
停电试验
缺点
停电困难 设备状态：停电≠运行 不能连续随时监测（维修不足）
过度维修
一、概述
运行中巡检 • 属于状态检修试验范畴
优点： • 简便易行 • 能够发现部分缺陷 缺点： • 内部缺陷不易发现 要求 • 认真、仔细 • 记录完整
设备表计
外观检查
设备状态 判断
…
声音辨识
一、概述
带电测试
• 变压器绝缘油色谱分析 • 电容型设备介损及电容量 • 铁芯接地电流 • 超高频局放 • 超声局放 • 避雷器带电测试 • 红外热成像 • 紫外成像 •…
运行设备
带电测试
人
检测仪器
一、概述
在线监测
• 设备状况连续监测 • 设备状况定时监测 • 自动进行
电力设备的在线监测与故障诊断PPT课件
运输中的冲击
变压器绕组变形的监测
变压器绕组变形的监测
离线检测方法：短路阻抗测量法、频响分析法、低 压脉冲法、径向漏磁场测试法
在线监测方法：短路电抗法、振动信号分析法、频 响分析法
短路电抗法
振动法
变压器本体振动来源
硅钢片磁滞伸缩引起铁芯振动 硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁引起的电磁吸引力，
电气设备状态监测与故障诊断的意义
电气设备的组成：绝缘材料、导电材料、导磁材料等。
绝缘材料大多为有机材料：矿物油、绝缘纸、各种有机合成 材料，运行中受电、热、机械、环境等各种因素的作用，容 易发生劣化，造成设备故障。——设备绝缘结构性能的好坏， 成为决定整台设备寿命的关键。
由于大型电气设备发生故障而造成突发性停电事故，会造成 巨大的经济损失和不良的社会影响。
局部放电监测的意义
局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的主 要原因。这是一个“日积月累”的过程，可谓“冰冻 三尺非一日之寒”。
刷形树枝
丛林状树枝
变压器中局部放电类型
气隙放电
（1）密封于固体内的气泡。例如：铁芯环氧绑扎带内的气泡。 （2）油和固体包围的气泡。例如：纸板夹层的气泡。
悬浮放电
不同故障类型产生的气体组分
故障类型
主要气体成分
油过热 油和纸过热
CH4、C2H4 CH4、C2H4、CO、CO2
油纸绝缘中局部放电
H2、CH4、C2H2、CO
油中火花放电
C2H2、H2
油中电弧
H2、C2H2
油和纸中电弧
H2、C2H2、CO、CO2
次要气体成分
H2、C2H6 H2、C2H6 C2H6、CO2
动触头的行程可以通过旋转编码器进行监测。
变压器绕组变形的监测
变压器绕组变形的监测
离线检测方法：短路阻抗测量法、频响分析法、低 压脉冲法、径向漏磁场测试法
在线监测方法：短路电抗法、振动信号分析法、频 响分析法
短路电抗法
振动法
变压器本体振动来源
硅钢片磁滞伸缩引起铁芯振动 硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁引起的电磁吸引力，
电气设备状态监测与故障诊断的意义
电气设备的组成：绝缘材料、导电材料、导磁材料等。
绝缘材料大多为有机材料：矿物油、绝缘纸、各种有机合成 材料，运行中受电、热、机械、环境等各种因素的作用，容 易发生劣化，造成设备故障。——设备绝缘结构性能的好坏， 成为决定整台设备寿命的关键。
由于大型电气设备发生故障而造成突发性停电事故，会造成 巨大的经济损失和不良的社会影响。
局部放电监测的意义
局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的主 要原因。这是一个“日积月累”的过程，可谓“冰冻 三尺非一日之寒”。
刷形树枝
丛林状树枝
变压器中局部放电类型
气隙放电
（1）密封于固体内的气泡。例如：铁芯环氧绑扎带内的气泡。 （2）油和固体包围的气泡。例如：纸板夹层的气泡。
悬浮放电
不同故障类型产生的气体组分
故障类型
主要气体成分
油过热 油和纸过热
CH4、C2H4 CH4、C2H4、CO、CO2
油纸绝缘中局部放电
H2、CH4、C2H2、CO
油中火花放电
C2H2、H2
油中电弧
H2、C2H2
油和纸中电弧
H2、C2H2、CO、CO2
次要气体成分
H2、C2H6 H2、C2H6 C2H6、CO2
动触头的行程可以通过旋转编码器进行监测。
高压电力设备在线监测技术-第8章-电力变压器在线监测与诊断-PPT
• 油纸水分平衡曲线——油中水分确定
– Karl Fisher滴定法
• 油纸水分饱和特性——油中水分确定
– 在线电容型传感器
• 纸板响应特性——纸板水分确定
– FDS – RVM, PDC
Karl Fisher滴定法
固体材料水分含量估计
Sampling Uncertainty of KFT Literature sources Absorption capacity Aging
• 去除电晕等干扰
– 外界电晕噪声＜350MHz，而局放可达1GHz
• 灵敏度高 • 反应速度快 • 可自动选择高信噪比频带 • 可带电安装传感器
UHF 局放测量
UHF 局放测量(300～3000 MHz)
Tank wall
PD
UHF-
Measuring Unit
ZL=50? f
50?
Sensor
统计结论
• 有相当数量的故障原因不明。 • 绝大多数故障与绝缘有关。
这一方面反映了调查不充分, 或者缺乏决定性证据, 或缺乏足 够的知识对故障进行判断。
主要故障原因
• 受潮； • 短路应力造成的绕组变形； • 由于检修造成的绕组接头接触
不良； • 铁心多点接地。
变压器主要故障类型
绕组变形
绕组接头不良
绝缘系统中水分含量非常重要！
变压器中水分的来源
• 残留水分
厚绝缘的组成部分可向周围的油释放水分
• 侵入水分
密封薄弱 自由呼吸式缺少干燥剂 内部检查 分子流 (微量)
• 绝缘物质分解
变压器油和绝缘纸对水分的吸收能力
• 绝缘纸可以吸收10%自身重量的水分 (100000 ppm)
• 水在变压器油中的溶解度很低；在饱和状 态， 油中水分小于 50 ppm
– Karl Fisher滴定法
• 油纸水分饱和特性——油中水分确定
– 在线电容型传感器
• 纸板响应特性——纸板水分确定
– FDS – RVM, PDC
Karl Fisher滴定法
固体材料水分含量估计
Sampling Uncertainty of KFT Literature sources Absorption capacity Aging
• 去除电晕等干扰
– 外界电晕噪声＜350MHz，而局放可达1GHz
• 灵敏度高 • 反应速度快 • 可自动选择高信噪比频带 • 可带电安装传感器
UHF 局放测量
UHF 局放测量(300～3000 MHz)
Tank wall
PD
UHF-
Measuring Unit
ZL=50? f
50?
Sensor
统计结论
• 有相当数量的故障原因不明。 • 绝大多数故障与绝缘有关。
这一方面反映了调查不充分, 或者缺乏决定性证据, 或缺乏足 够的知识对故障进行判断。
主要故障原因
• 受潮； • 短路应力造成的绕组变形； • 由于检修造成的绕组接头接触
不良； • 铁心多点接地。
变压器主要故障类型
绕组变形
绕组接头不良
绝缘系统中水分含量非常重要！
变压器中水分的来源
• 残留水分
厚绝缘的组成部分可向周围的油释放水分
• 侵入水分
密封薄弱 自由呼吸式缺少干燥剂 内部检查 分子流 (微量)
• 绝缘物质分解
变压器油和绝缘纸对水分的吸收能力
• 绝缘纸可以吸收10%自身重量的水分 (100000 ppm)
• 水在变压器油中的溶解度很低；在饱和状 态， 油中水分小于 50 ppm
在线监测课件1_2
电气设备绝缘预防性试验
高压电气设备主要由两类不同材料构成：一类为金属材料， 包括铜、铝等导电材料，硅钢片等导磁材料，铸铁、钢板等外 壳或结构材料；另一类为绝缘材料，如绝缘纸(及纸筒、纸板)、 塑料薄膜、层压板 (及筒)、电瓷、绝缘油等。
对于金属材料而言，绝缘材料容易损坏，特别是有机绝缘材 料，如绝缘纸、塑料、绝缘漆或胶等，很容易老化变质而使机 电强度显著降低。因而绝缘结构的机电性能的好坏往往成为决 定整个电气设备寿命的关键所在。
总动作次数 13754 10714 24468 1096 626 1722 173
166
339
正确次数 不正确次数 正确动作率%
13752 10711 24463 1088 624
2
3
5
8
2
99.96 99.97 99.98 99.27 99.68
1712 10
99.42
164 9
94.80
154 12 92.77
• 电气设备绝缘诊断
在设备运行和离线时，通过对电气绝缘试验和各种特性的 测量，掌握设备绝缘参数，根据参数判定设备绝缘状态或 故障的部位、原因和严重程度，预测设备绝缘的可靠性和 寿命，并提出治理对策。
• 诊断对象（按绝缘类型划分）
电机、油浸绝缘设备、CV电缆（XLPE电缆）、气体绝缘 设备。
• 诊断过程
电气设备绝缘预防性试验 现行局限性
• 漏报，即预试通过后仍有可能发和故障，甚至严重事故。例 如，一台220kV变压器爆炸起火事故，该变压器自1982年大 修后预试结果一直正常，然而恰在91年底突然爆炸起火烧毁。 • 误报或早报，例如预试结果虽超标，但若故障不进一步发展 ，可不必马上停电检修而仍可继续运行，只需加强监视即可。 若按预试结果作出诊断，就会损失停电检修的费用。
60电气诊断概论(电力设备在线监测与故障诊断)PPT课件
固-液绝缘
固-气绝缘
绝缘劣化及其影响因素
为了使设备的外形尺寸保持在可以接受的水平，现代变 压器相对于以往的设计采用了更为紧凑的绝缘方式，因此在 运行中其内部各组件间的绝缘所需承受的热和电应力水平显 著提高。
电气因素
机械因素
温度和热稳定性
受潮
化学稳定性和抗生物特性
1. 电气影响
▪ 长期工作电压
▪ 短时的过电压
电气设备故障监测与诊断
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总体概述
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电气诊断概论
Electrical Fault Diagnosis
电气故障的主要原因
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 缺乏良好的管理及维护
金属材料 电力设备
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 备的绝缘结构。
绝缘结构的作用
▪ 绝缘介质 ▪ 紧固支撑 ▪ 冷却媒介
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
绝缘材料
固体绝缘：绝缘纸、电瓷 、云母 交联聚乙烯等
液体绝缘: 绝缘油
气体绝缘: 空气、SF6
真空绝缘
实际绝缘结构通常是由几种电介质联合构成的组 合绝缘。
输电线和变电站所用的绝缘子大多 在户外运行，因此还要考虑湿闪及污闪 的情况，这时的放电电压远低于乾闪。
(cm)
图7 不同材料的工频下沿面闪络 电压（峰值）
1—纯气隙；2—石蜡； 3—胶纸筒；4—电瓷
当电压不太高时，接地法兰边缘先出现电晕而形成光圈，随 着电压的升高，电晕延伸成火花细线，电流密度仍很小；
GIS和电器开关的在线监测.ppt
体绝缘变电站。它是将变电站中除变压器外
的电气设备，包括断路器、隔离开关、接地
(快速)开关、电流互感器、电压互感器、避雷
器、母线(三相或单相)、连接管和过渡元件
(SF6一电缆头、SF6一空气套管、SF6～油套 管)等全部封闭在一个接地的金属外壳内，壳
内充以0.3 4 MPa~0.4 缘和灭弧介质。
MPa的SF6气体作为绝
故障性质、故障程度的判断和绝缘寿命的预测等。
监测系统的组成
(1)信号的变送（传感器类） (2)信号的处理 (3)数据采集 (4)信号的传输 (5)数据处理 (6)诊断
GIS和高压断路器的 在线监测与故障诊断
设以备SF简6作称绝为缘GI介S，质也的称气封体闭绝式缘组金合属电封器闭和开气关
在线监测系统的技术要求
(1)系统的投入和使用不应改变和影响一次电气设备 的正常运行；
(2)能自动地连续进行监测、数据处理和存储； (3)具有自检和报警功能； (4)具有较好的抗干扰能力和合理的监测灵敏度； (5)监测结果应有较好的可靠性和重复性，以及合理
的准确度； (6)具有在线标定其监测灵敏度的功能； (7)具有对电气设备故障的诊断功能，包括故障定位、
鉴于绝缘故障在故障中所占的比重及其后果的严 重性，电力运行部门历来十分重视电气设备的绝 缘监督。各省、市电力局均设有绝缘监督的专职 工程师，上至地区、部，也均有相应的机构、人 员管理设备的绝缘监督工作，并规定每年春天对 设备进行一次全面的绝缘性能检查。
在线监测与状态维修的必要性及意义
预防性维修和试验 从经济角度看，定期试验和大修均需停电，不仅会 造成很大的直接和间接的经济损失，而且增加了工 作安排的难度。
电力设备，特别是大型设备故障会造成巨大的经 济损失，有直接损失和间接损失，给整个社会造 成的损失将更大，而且会造成非常不好的社会影 响。
《电气设备》PPT课件
12
3、电导电流测量
高电压绝缘与检测技术
电导电流：直流电压加于带并联电阻避雷器两端所测得 的电流。
测量电导电流目的是检查避雷器的并联电阻是否受潮、 老化、断裂、接触不良以及非线性系数α是否相配。
13
高电压绝缘与检测技14
4、氧化锌避雷器直流试验
9
2、工频放电电压测量
高电压绝缘与检测技术
工频放电电压测量的主要目的是检查火花间隙的构造及特 性是否正常，检验它在过电压下是否有动作的可能性。
10
高电压绝缘与检测技术
工频放电电压测量接线
11
高电压绝缘与检测技术
在进展工频放电电压测量时应注意： 电压测量 保护电阻选择 升压速度 放电的时间间隔 电压波形和波动
高电压绝缘与检测技术
测量氧化锌避雷器在直流1mA下临界动作电压，是氧化 锌避雷器预防性试验的必检工程，每年在雷雨季节到来 之前必须进展该项试验。通过试验可以检查其阀片是否 受潮，确定其动作性能是否符合要求。
实验本卷须知： 实验电压 避雷器外外表清洁 温度系数校正
15
高电压绝缘与检测技术
6.3 避雷器在线监测与诊断技术
高电压绝缘与检测技术
《电气设备》PPT课件
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高电压绝缘与检测技术
主要内容
6.1 避雷器构造特征 6.2 避雷器的预防性试验 6.3 避雷器的在线监测
高电压绝缘与检测技术
阻性电流在线监测原理图
22
高电压绝缘与检测技术 〔3〕在线监测时相间干扰的影响
3、电导电流测量
高电压绝缘与检测技术
电导电流：直流电压加于带并联电阻避雷器两端所测得 的电流。
测量电导电流目的是检查避雷器的并联电阻是否受潮、 老化、断裂、接触不良以及非线性系数α是否相配。
13
高电压绝缘与检测技14
4、氧化锌避雷器直流试验
9
2、工频放电电压测量
高电压绝缘与检测技术
工频放电电压测量的主要目的是检查火花间隙的构造及特 性是否正常，检验它在过电压下是否有动作的可能性。
10
高电压绝缘与检测技术
工频放电电压测量接线
11
高电压绝缘与检测技术
在进展工频放电电压测量时应注意： 电压测量 保护电阻选择 升压速度 放电的时间间隔 电压波形和波动
高电压绝缘与检测技术
测量氧化锌避雷器在直流1mA下临界动作电压，是氧化 锌避雷器预防性试验的必检工程，每年在雷雨季节到来 之前必须进展该项试验。通过试验可以检查其阀片是否 受潮，确定其动作性能是否符合要求。
实验本卷须知： 实验电压 避雷器外外表清洁 温度系数校正
15
高电压绝缘与检测技术
6.3 避雷器在线监测与诊断技术
高电压绝缘与检测技术
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高电压绝缘与检测技术
主要内容
6.1 避雷器构造特征 6.2 避雷器的预防性试验 6.3 避雷器的在线监测
高电压绝缘与检测技术
阻性电流在线监测原理图
22
高电压绝缘与检测技术 〔3〕在线监测时相间干扰的影响
电气设备在线监测技术64页PPT
电气设备在线监测技术
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
64
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
64
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
电气设备在线监测技术共63页PPT资料共65页
电气设备在线监测技术共63页PPT资ห้องสมุดไป่ตู้料
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
电气设备的在线监测与维修技术
电气设备的在线监测与维修技术发表时间：2019-04-29T17:22:02.643Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：杨焕洪[导读] 摘要：本文主要针对电气设备的检测与维修技术展开分析，论述了电气设备的检测的方法和内容，并对其维修技术方法进行了探讨，提出了一些比较可行的维修方案，可供参考。
福建省龙岩金叶复烤有限责任公司福建龙岩 364102摘要：本文主要针对电气设备的检测与维修技术展开分析，论述了电气设备的检测的方法和内容，并对其维修技术方法进行了探讨，提出了一些比较可行的维修方案，可供参考。
关键词：电气设备；在线监测；维修技术前言在目前的电气设备的研究过程中，对于检测的方法和维修的技术还有待深入分析和研究，所以，需要我们进一步研究电气设备的检测与维修技术，提出更好的方法和方案。
1、设备检测技术1.1超声检测超声检测的基本原理是：利用超声波在界面（声阻抗不同的两种介质的结合面）处的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减，由发射探头向被检件发射超声波，由接收探头接收从界面（缺陷或本底）处反射回来超声波（反射法）或透过被检件后的透射波（透射法），以此检测备件部件是否存在缺陷，并对缺陷进行定位、定性与定量。
1.2射线检测射线检测的基本原理是：利用射线（X射线、γ射线和中子射线）在介质中传播时的衰减特性，当将强度均匀的射线从被检件的一面注入其中时，由于缺陷与被检件基体材料对射线的衰减特性不同，透过被检件后的射线强度将会不均匀，用胶片照相、荧光屏直接观测等方法在其对面检测透过被检件后的射线强度，即可判断被检件表面或内部是否存在缺陷（异质点）。
1.3磁粉检测磁粉检测的基本原理是：由于缺陷与基体材料的磁特性（磁阻）不同，穿过基体的磁力线在缺陷处将产生弯曲并可能逸出基体表面，形成漏磁场。
若缺陷漏磁场的强度足以吸附磁性颗粒，则将在缺陷对应处形成尺寸比缺陷本身更大、对比度也更高的磁痕，从而指示缺陷的存在。
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Ix
Un Us A/D
Us Ux A/D
FFT Ph(n-s )
通讯总线
FFT Ph(x -s )
Ph=Ph(x-s) - Pan(π / 2-Ph)
三、电容型设备
介损测量效果
三、电容型设备
电容量测量效果
电容量监测数据较为稳定，与系统电压波动无关，仅略受环 境变化（气温）的影响，且三相的影响程度基本一致
分 层 分 布 的 现 场 总 线 结 构
二、在线监测系统结构
分层分布的现场总线结构
中心层
• 由局端综合系统构成
• 采用10M/100M以太网通讯方式与间隔层连接
间隔层
• 由各类专用监测子系统和现场主机构成
• 通过相互独立的CAN2.0B现场总线与其自身 所配备的就地监测单元连接
过程层
•由各类专用监测子系统中的就地监测单元 构成
运行设备
带电测试
人
检测仪器
一、概述
在线监测
• 设备状况连续监测 • 设备状况定时监测 • 自动进行
在线监测
运行设备
传感器
后台
一、概述
在线监测VS带电测试
资金投入 灵活性 检测及时性 诊断能力 抗干扰能力
带电测试
小 强 弱 弱 弱
在线监测
大 弱 强 较强 强
一、概述
在线监测AND状态检修
检修决策
二、在线监测系统结构
数据管理及预警系统
• 通过局域网等通讯方式，数据管理系统可定时获得各个变电站的 监测数据，装载到数据库 • 数据管理系统对监测数据进行分析判断，筛选出参数异常的电气 设备 •自动生成包括参数变化趋势图在内的监测报告
数据诊断系统 • 分布式测量结构，监测单元可同时测量，可方便地排除外部影响 • 将结构相同的电气设备通过纵向或横向的比较，可确定被测电气 设备绝缘状况的真实变化 • 通过相对比较判断法，关注个别设备监测数据发生的相对变化， 消除外部因素的影响
• 具备CAN2.0现场总线接口
二、在线监测系统结构
现场总线
概念 • 指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多 站点的通讯系统 • 只需使用一根普通的双绞屏蔽电缆就可挂载多个监测单元 优点 • 电缆的用量少，连线设计及接头校对等工作简单 • 个别监测单元发生故障或退出运行不会影响其它单元工作 • 各个监测单元的独立接地，解决了抗干扰、抗冲击等方面的问题 • 直接传输数字信号，抗干扰能力强
三、电容型设备
监测效果
考虑到提供基准电压信号CVT存在固有的角差，会造成在线监测结果与 离线测试间结果差异，主变套管的在线监测结果是比较准确的
三、变压器设备
能够开展的项目
• 超高频局放 • 色谱 • 铁芯接地电流 • 绕组温度在线监测
三、变压器设备
超高频局放
测试原理
•局放源相当于无线电发射装置
风险评估 设备状态评价 安全、可靠性、环境、成本
为状态评价提供必要的参数 状态检修的重要辅助手段
在线监测
二、在线监测系统结构
早期结构
集中式测量结构 • 被测信号汇集到主控室，由系统主机逐一进行检测 存在的问题 • 模拟信号长距离传输的干扰 • 地电位冲击
二、在线监测系统结构
基于IEC61850的结构
•接收局放源的电磁信号可实现对局放的检 测
•在超高频段（UHF：300～3000MHz ）内 接收电磁信号，可避开大多数干扰
•金属壳会屏蔽电磁信号
•内置接收单元，或由非金属材料构成的外 壳或缝隙处接收信号
三、变压器设备
超高频局放
三、变压器设备
超高频局放
状 态 良 好
三、变压器设备
超高频局放
FFT
合金作铁芯
Ph(x-n) Tanδ=Tan(π / 2-Ph)
• 采用深度负反馈补偿技术自动跟 踪补偿，保持铁芯工作在接近理想 的零磁通状态
关键
•求取两个工频基波电流信号的相 位差
三、电容型设备
“虚拟基准”
电源总线
U
PT
RF
Rs Is Rs Is
Cx
Un In
LC1
CT
CT
LC2
CT
CT
三、电容型设备
能够开展的项目
小贴示 • 通过测量介质损耗tgδ及电容 量，可较为灵敏地发现电容型 设备的绝缘缺陷
三、电容型设备
测量方法
无源电流传感器
U •检测精度难以满足介质损耗测量
的要求
PT
Cx
RF Un In
Un Ux
CT
CT
Ix
A/D
自动反馈的零磁通补偿技术 • 选用导磁率较高、损耗较小坡莫
三、变压器设备
色谱 存在的问题 • 结构较为复杂 • 存在多种易损坏（例如油泵、气泵、阀门、热导池等）、易损耗 （例如载气、标气等）、易老化（脱气透膜、色谱柱等）部件 •定期进行维护和校准
三、变压器设备
色谱
放电性故障原因
电场集中处 局部放电
金属部件 悬浮放电
受潮后围屏或 撑条上发展中 的树枝状放电
一、概述
电气设备故障
一、概述
电气设备故障原因及危害
运行中电气 设备
电 热 机械 环境 ...
性能 劣化
设备故障
经济损失 社会影响
电网事故
一、概述
设备状态的检测手段 • 停电试验 • 运行中巡检 • 带电测试 • 在线监测
一、概述
带电测试
• 变压器绝缘油色谱分析 • 电容型设备介损及电容量 • 铁芯接地电流 • 超高频局放 • 超声局放 • 避雷器带电测试 • 红外热成像 • 紫外成像 •…
三、变压器设备
色谱
导电回路方面 分接开关接触不良 低压线圈股间漏磁不均在 焊接头处造成电势差及涡流
股间短路 引线接头焊接或接触不良
….
过热故障原因
磁路方面
铁芯短路
铁芯多点接地 漏磁或主磁通在某些部件上
引起涡流发热 ….
三、变压器设备
色谱
三、变压器设备
色谱
监测原理 •通过油路管道，并在油泵的控制下，从变压器中获取特定油速 和流量的油样 •通过萃取装置，使用聚四氟乙烯薄膜、中空纤维束等高分子膜 从油中脱出气体 •脱出的混合气体由载气推动通过色谱柱，各组分气体由于运动 速度不同而被分离 •用热导池或半导体气敏传感器来测定气体的成分和浓度 •使用标准气体定期对检测装置进行标定和调整，以保证检测的 可靠性
油流静放电
…
三、变压器设备
色谱
负载试验
铁芯接地电流 （绝缘电阻）
过热故障诊断
线圈直流电阻
空载试验 （含单相空载试验）
…
三、变压器设备
色谱
局部放电试验
检查有载调压 小油箱
放电故障诊断
超高频 局部放电试验
检查潜油泵
…
三、变压器设备
铁芯接地电流
监测目的和方法 • 通过监测变压器的铁心及夹件的接地电流，可及时发现铁心多点接地 缺陷 • 铁心、夹件接地电流信号通过穿芯式电流传感器（小CT）获取 监测效果