电气绝缘在线检测与故障诊断

0.3
备注
368
0.5
363
0.8
已有放电痕迹
4
326
0.5
321
0.3
BRL-110
5
322
0.4
320
0.2
“标准”电容器的电容CN=420pF，tgδN=0.1％
OY－110／√3耦合电容器带电检测实例
序 铭牌电容 号 （pF）
1
6280
2
6570
3
6270
4
6230
停电测值
Cx(pF) 6258
❖ 施加的直流试验电压与交流电压的等效性？ ❖ 对于高电压、大容量电气设备，低电压的预防
性试验方法能否有效、真实地将绝缘局部故障 反映出来？
❖ 绝大部分预试项目需要停电进行，这是否科学 合理？
❖ 至今尚未得到绝缘结构的电气强度与非破坏性 试验参数之间的直接函数关系，故障诊断的依 据主要靠经验积累和实验室数据，诊断的准确 性如何？
国外常用的绝缘在线监测方法举例
设备名称
发电机、 电动机
电气法
机械法
化学法
物理法
综合方法
局部放电（电荷量、 自振荡频率 地线电流法）
红外光谱、色 谱分析
微粒离子化法、 局放及微粒离
电磁波法
子化法
变压器、 电抗器
局部放电（电荷量、 超声波、振
地线电流法）
动加速度
色谱分析（单 成分或多成分）
地线电流法及 超声波法
➢ 20世纪60年代，提出过不少带电试验的方法 ➢ 行之有效的却不多
❖ 近年来，随着传感器、计算机、光纤技术等的 发展与引用，绝缘在线检测也揭开了新的篇章
➢ 现状：大多仍是执行定期维修制 ➢ 部分电业部门已开始试行状态维修，并已初见成效
在线检测的基本流程
❖ 由各种传感器所采集的信号，经过必要的转换 或处理后，统一送进数据处理系统进行分析
❖不能确定到底是哪一相设备发生故障 ❖受电压自然不平衡的影响
4.2.2 用电桥法进行tgδ在线检测
❖ tgδ在线检测的原理与停电时的并无区别 ❖ 问题
➢ 需有耐压等级比运行电压更高的标准电容器 ➢ 流经Cx的电流过大而使R3过热 ➢ 反接法测量时，调节R3、C4的绝缘杆的耐压水平不够
❖ 对上述问题，出现了多种解决方案
tgδX(%) 0.2
6550
0.2
6270
0.1
6230
0.1
用pT法带电检测测值
Cx(pF) 6301
电介质等值电路的说明
❖等值电路是一般性的，重在描述电介质 的极化、电导、损耗三种电气特性
❖不同的绝缘结构，参数之间的关系变化 很大
➢ 瓷绝缘子主要表现为电阻特性 ➢ 油纸绝缘往往表现出电容特性
❖绝缘预防性试验的诸多项目就是测量等 值电路所对应的参数
➢ 瓷绝缘子的绝缘电阻 ➢ 电容式套管的电容量
4.1.2现行绝缘预防性试验的不足
❖在很多方面可弥补定期停电预试的不足 之处
❖在线检测不能替代原有的停电预试项目 ❖继续研究新的预防性试验参数及方法仍
有必要
4.2 电容型试品的在线检测
❖ 电容型试品
➢ 绝缘结构可看成是由若干个电容器串联而成 ➢ 如：高压电容式套管、耦合电容器、电容式电流互
感器等设备
❖ 主要的停电预防性试验项目
➢ 电容量Cx ➢ 介质损耗因数tgδ
❖ 在相应的硬件和软件支撑下，综合分析判断后 输出结果
➢ 屏幕显示或打印，也可存盘待用 ➢ 发现有异常，根据不同的设计可发警报或进行相应的
操作 ➢ 可以与上一级检测中心相连，即形成多级的监控系统
SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)
➢ 已被纳入到电力系统综合自动化系统之中
❖ 预计今后陆续有新的、有效的方法补充进来
电介质的一般等值电路
绝缘
C/ C0
R r
ICx Cx
IRx Rx
（a）
（b）
（c）
C0反映电子式和离子式无损极化（含真空中对应的电容） C，、r支路反映有损极化
R反映电导损耗
❖ 等值电路是一般性的，重在描述电介质的极化、电导、损 耗三种电气特性
❖ 不同的绝缘结构，参数之间的关系变化很大（瓷、油纸）
➢ 高压标准电容器 ➢ 电压互感器 ➢ 同相之间比较（互为标准电容器）
C
Rx CX
CN
A
G
B
R3
R4
C4
D
电容式套管带电检测实例
序 号
套管型号
1
2
BRL-220
3
运行时带电检测
Cx(pF) 365
tgδX(%) 0.5
370
Baidu Nhomakorabea
0.6
426
1.7
最近停电时加10kV测值
Cx(pF)
tgδX(%)
364
❖ 在线监测参数（在运行高压下）
❖电流 ❖Cx ❖tgδ
4.2.1 电容电流的在线检测
1）单相电容型试品 2）三相系统的电容型试品
单相电容型试品
❖应用对象
U
➢耦合电容器
Ic
➢电容式电流互感器
❖测试步骤
在接地开关闭合情况下，接 入测量mA表和保护间隙P
C
J
K
P
m A
用绝缘杆拉开K，读取电流Ic
根据运行电压Ic，计算出实测 电容量Cx并作比较
MOA GIS
阻性电流（基波、 谐波）、功耗
湿度
湿度及阻性电 流
局部放电（电荷量、 超声波、振
地线电流法）
动加速度
气体色谱分析、 电磁场、光测
变色法
法、测气压
局放及测气压
交链聚乙烯 电缆
直流泄漏、直流成 分、局放、tgδ
超声波
温度
直流成分法及 tgδ法
在线检测技术的发展前景
❖在线检测将成为预防性试验中的一个重 要组成部分
4电气绝缘在线检测与故障诊断
4.1 绝缘预防性试验综述 4.2 电容型试品的在线检测
4.1.1绝缘预防性试验的重要作用
❖ 高压电气设备的检验、试验制度和规范
➢出厂前：型式试验及例行试验 ➢投运前：交接试验 ➢运行中：定期进行预防性试验
❖ 预防性试验数据的分析
➢执行规程 ➢纵比：与同一设备过去的测量数据作比较 ➢横比：与同类被试品进行互相对比
测试结束后，用绝缘杆拉开K 闭合K，拆除mA表和P
❖电流表的选择 ✓类型：固定、便携 ✓量程：Cx的大小
三相系统的电容型试品
❖三相系统中的三个单相电容型试品
➢按单相试品分别测试 ➢在线监测三相不平衡电流（或不平衡电压）
同种型号规格，同时投运；而故障一般却不会 同时发生
有一相设备发生故障时，一般情况下流过该相 设备的电容电流增大，导致三相不平衡电流增大
在线检测：在运行电压下获取设备状况参数
4.1.3 绝缘在线检测的发展
❖ 高压电气设备的维修体制
➢ 事后维修（20世纪四五十年代及以前） ➢ 预防维修（20世纪四五十年代以后） ➢ 状态维修（美国：50年代；日本：70年代）
❖ 状态维修的基础：绝缘在线检测及诊断 ❖ 我国对在线检测的重要性也早有认识