电气设备状态监测与故障诊断技术
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▪ 大修一台12万kVA的变压器需投入300多个工作人日，资金 10万元。
▪ 大修一台220 kV开关需投入100多个工作人日，资金2万元。 ▪ 长时间停电检修，将造成大量的电量损失。300MW机组
停运一天，少发电720万度，直接损失150万元。
4. 增大不安全因素
▪ 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%。
3. 《电工高新技术丛书》第五分册 (电气设备状态监测与故障诊断技术) 朱德恒、谈克雄编 北京，机械工业出版社，2000.03
4
本章内容
• 电气设备的绝缘故障及其危害性 • 在线监测与状态维修的必要性及意义 • 在线监测技术的国内外发展概况及趋势 • 在线监测系统的技术要求
5
§1.1 电气设备的绝缘故障及其危害性
▪ 停送电过程易造成误操作。 20
大连局的预试统计
• 1983~1991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1~3年普测？
• 1982~1998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？
0.00 10.78 0.53 10.31 0.00 8.02 0.00 5.34 0.00 0.00 0.00 17.49
2.56 3.02 5.84 1.25 0.90 0.00
12
电气设备典型灾难性事故举例
可见提高设备的运行可靠性是保证电力系统安全运行的关键。 现代电力设备的可靠性在很大程度上取决于其绝缘的可靠性。
PM（Preventive Maintenance）； 3. 状态维修CBM（Condition Based Maintenance）或预知性
维修（Predictive Maintenance）。
16
事后维修体制
早期技术及管理水平都很低 ， 即使再重要的设备也只能坏了再修。 以致工作毫无计划性，供电可靠性 很低。
18
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（年） 1
1
1
大修周期（年） 3
5~10
5
2. 预防性试验项目过多
电力变压器 32项 发电机 25项 互感器 11项 GIS达 20项
1 5
19
3. 经济性差
▪ 大修一台30万kVA的发电机需要大约3个月的时间，耗费资 金近百万元。
第一章 概论
Overview
1
电气设备界定
变压器
电容性设备
电力电缆
发电机
GIS ···
2
课程涉及的领域
高电压Baidu Nhomakorabea程 电子测试技术
传感技术
电磁兼容 人工智能 可靠性工程
3
主要参考书目
1. 《电气绝缘在线检测技术》，严璋 编 北京，中国电力出版社，1995.11
2. 《电绝缘诊断技术》，朱德恒、谈克雄主编 北京，中国电力出版社，1999.04
14
§1.2 在线监测与状态维修的必要性及意义
无在线 监测
有在线 监测
事故率 %
运行 早期
稳定期
0
10
20
无在线监测
运行晚期
可接受的事故速率
更换
30
40
50
60 （年）
有在线监测
15
电力系统维修方式的演变过程
1. 事后修理BM（Breakdown Maintenance）或故障维修； 2. 定期检修TBM（Time Based Maintenance）或预防性维修
9
电力系统的稳定性问题
发电、输电和用电过程构成了不可分割的整体，任何环 节发生故障都有可能引起链式反应，导致整个系统的崩溃。
电厂 电力网 用户
系 统 瞬 间 改 变
10
历史上的大停电事故
1965年由于保护继电器动作失灵导致的美国纽约大停 电，造成近30亿美元经济损失，50多万人被困在地下 和地铁的车厢里。
世界电力之现状
全球截止到2030年仍将有1/5的人口，根本的不到电力供应。
美国在未来20年中需要建设1300个发电厂（平均每年65个）
才能保证充足的发电能力。否则，加州停电问题就肯定会在 全国范围内出现。能源短缺将对美国所有的地区造成影响。
发展中国家和不发达国家严重的能源短缺和电力工
业的落后状态，已成为影响其经济发展的瓶颈。
简单方便，对消耗性产品是有效 的。
随着电力系统的不断扩大，设备 故障所造成的停电损失也越来越大， 事后维修无法满足系统对运行稳定 性的需求。
17
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工 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40年 的使用经验。
预防性试验、大修和小修构成了定期 维修制的基本内容。
6
中国电力之现状
到2010年底: 发电装机容量 9.62 亿千瓦 发电量完成 41413 亿千瓦时
直流超高压线路7085公里，输送能力1856万千瓦
中国超高压交直流输电工程的设计建设、运行管 理和设备制造水平已处于国际领先地位
7
电力系统的构成
电厂 输电网 配电网 用户
8
瞬间平衡的电力系统
▪ 电力系统是世界上最大的“瞬间动态平衡系统” 。 ▪ 发电和用电是同时发生的，基本没有存储环节。 ▪ 电力系统的所有问题都是围绕这个特点展开的。
1989年3月6日太阳出现过一次强度达的X15级耀斑，伴 随产生的太阳风暴导致加拿大电力输送中断，600万人 断电9小时之久，经济损失达10亿美元。
11
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
上海 太原 长春 杭州 广州 西宁
0.06 2.12 45.31 39.17 1.63 3.04 16.76 64.71 0.40 1.82 14.66 69.26 2.97 4.82 18.44 67.18 0.00 19.45 28.69 50.96 0.04 3.78 49.50 29.19
13
保证设备安全的基本途径
▪ 制造100%可靠的设备
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。
▪ 建立完善的维修计划
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。
▪ 大修一台220 kV开关需投入100多个工作人日，资金2万元。 ▪ 长时间停电检修，将造成大量的电量损失。300MW机组
停运一天，少发电720万度，直接损失150万元。
4. 增大不安全因素
▪ 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%。
3. 《电工高新技术丛书》第五分册 (电气设备状态监测与故障诊断技术) 朱德恒、谈克雄编 北京，机械工业出版社，2000.03
4
本章内容
• 电气设备的绝缘故障及其危害性 • 在线监测与状态维修的必要性及意义 • 在线监测技术的国内外发展概况及趋势 • 在线监测系统的技术要求
5
§1.1 电气设备的绝缘故障及其危害性
▪ 停送电过程易造成误操作。 20
大连局的预试统计
• 1983~1991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1~3年普测？
• 1982~1998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？
0.00 10.78 0.53 10.31 0.00 8.02 0.00 5.34 0.00 0.00 0.00 17.49
2.56 3.02 5.84 1.25 0.90 0.00
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电气设备典型灾难性事故举例
可见提高设备的运行可靠性是保证电力系统安全运行的关键。 现代电力设备的可靠性在很大程度上取决于其绝缘的可靠性。
PM（Preventive Maintenance）； 3. 状态维修CBM（Condition Based Maintenance）或预知性
维修（Predictive Maintenance）。
16
事后维修体制
早期技术及管理水平都很低 ， 即使再重要的设备也只能坏了再修。 以致工作毫无计划性，供电可靠性 很低。
18
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（年） 1
1
1
大修周期（年） 3
5~10
5
2. 预防性试验项目过多
电力变压器 32项 发电机 25项 互感器 11项 GIS达 20项
1 5
19
3. 经济性差
▪ 大修一台30万kVA的发电机需要大约3个月的时间，耗费资 金近百万元。
第一章 概论
Overview
1
电气设备界定
变压器
电容性设备
电力电缆
发电机
GIS ···
2
课程涉及的领域
高电压Baidu Nhomakorabea程 电子测试技术
传感技术
电磁兼容 人工智能 可靠性工程
3
主要参考书目
1. 《电气绝缘在线检测技术》，严璋 编 北京，中国电力出版社，1995.11
2. 《电绝缘诊断技术》，朱德恒、谈克雄主编 北京，中国电力出版社，1999.04
14
§1.2 在线监测与状态维修的必要性及意义
无在线 监测
有在线 监测
事故率 %
运行 早期
稳定期
0
10
20
无在线监测
运行晚期
可接受的事故速率
更换
30
40
50
60 （年）
有在线监测
15
电力系统维修方式的演变过程
1. 事后修理BM（Breakdown Maintenance）或故障维修； 2. 定期检修TBM（Time Based Maintenance）或预防性维修
9
电力系统的稳定性问题
发电、输电和用电过程构成了不可分割的整体，任何环 节发生故障都有可能引起链式反应，导致整个系统的崩溃。
电厂 电力网 用户
系 统 瞬 间 改 变
10
历史上的大停电事故
1965年由于保护继电器动作失灵导致的美国纽约大停 电，造成近30亿美元经济损失，50多万人被困在地下 和地铁的车厢里。
世界电力之现状
全球截止到2030年仍将有1/5的人口，根本的不到电力供应。
美国在未来20年中需要建设1300个发电厂（平均每年65个）
才能保证充足的发电能力。否则，加州停电问题就肯定会在 全国范围内出现。能源短缺将对美国所有的地区造成影响。
发展中国家和不发达国家严重的能源短缺和电力工
业的落后状态，已成为影响其经济发展的瓶颈。
简单方便，对消耗性产品是有效 的。
随着电力系统的不断扩大，设备 故障所造成的停电损失也越来越大， 事后维修无法满足系统对运行稳定 性的需求。
17
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工 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40年 的使用经验。
预防性试验、大修和小修构成了定期 维修制的基本内容。
6
中国电力之现状
到2010年底: 发电装机容量 9.62 亿千瓦 发电量完成 41413 亿千瓦时
直流超高压线路7085公里，输送能力1856万千瓦
中国超高压交直流输电工程的设计建设、运行管 理和设备制造水平已处于国际领先地位
7
电力系统的构成
电厂 输电网 配电网 用户
8
瞬间平衡的电力系统
▪ 电力系统是世界上最大的“瞬间动态平衡系统” 。 ▪ 发电和用电是同时发生的，基本没有存储环节。 ▪ 电力系统的所有问题都是围绕这个特点展开的。
1989年3月6日太阳出现过一次强度达的X15级耀斑，伴 随产生的太阳风暴导致加拿大电力输送中断，600万人 断电9小时之久，经济损失达10亿美元。
11
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
上海 太原 长春 杭州 广州 西宁
0.06 2.12 45.31 39.17 1.63 3.04 16.76 64.71 0.40 1.82 14.66 69.26 2.97 4.82 18.44 67.18 0.00 19.45 28.69 50.96 0.04 3.78 49.50 29.19
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保证设备安全的基本途径
▪ 制造100%可靠的设备
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。
▪ 建立完善的维修计划
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。