电力系统在线监测与故障诊断课件—第三章 电容型设备的在线监测

电容型套管末屏对地的tgδ及电容测量
试验接线
高压电容套管的等值电路如图所示。一些部门和单位，在采用西林电桥 测量套管的介质损耗因数时，往往只测电容芯子的介质损耗因数，质 损耗因数。由于初期进水受潮时，潮气和水分只进入末屏附近的绝缘 层，故占总的体积的比例很小，往往反映不出来，给电气设备安全运 行留下隐患。
引言
二、电容型设备的常见故障
以电容式电流互感器为例，其常见绝缘故障及发生 原因如下表。
引言
三、常规的停电试验方法
以电容式套管为例，DL/T 596-1996（预试规程）规定的停电试验项 目如下： 1、主绝缘及末屏对地绝缘电阻（用兆欧表，直流电压常为1、2.5或5KV ）； 2、主绝缘及末屏对地绝缘的介质损耗角正切值及电容量（用西林电桥 ，施加10KV交流）； 3、油中溶解气体分析； 4、交流耐压试验； 5、局部放电试验。 在大修后或必要时，预试规程要求对上述5项都进行试验。而对其 中前两项要求每1~3年进行一次试验。
第二节 介质损耗的监测
一、相位差法——过零相位比较法
第二节 介质损耗的监测
二、数字分析法——谐波分析法
第二节 介质损耗的监测
二、数字分析法——谐波分析法
第二节 介质损耗的监测
二、数字分析法——谐波分析法
第二节 介质损耗的监测
二、数字分析法——谐波分析法
第二节 介质损耗的监测
二、数字分析法——谐波分析法
第二节 介质损耗的监测
现场环境对测试的影响 1、湿度对测量结果的影响 环境湿度大时，电气设备表面的污垢尘埃受潮，导电性增强， 表面电导增大引起较大的电导电流。 湿度大于90％时的损耗角正切会比正常时大2～3倍
2、周围电磁场的影响 采用加屏蔽罩
第二节 介质损耗的监测
数字化测量法注意问题： （1）电压电流两路信号采集的同时性 （2）保证在一个周期内均匀采集到整数个点数，以防止出现 频谱泄漏，而导致采样误差
三相不平衡电压法原理图
第三节 介质损耗的其他监测方法 二、三相不平衡电压法
在线监测三相不平衡电压的实例


该方法简单易行，但要将试品末屏的接地线解开后才能接 入阻抗，不符合规程中不断开地线的要求； 该方法无法确定缺陷位于哪一相。
第三节 介质损耗的其他监测方法 三、改进的三相不平衡法

电路如下图所示：
电抗器高压套管介质损失角出厂试验值为0.37%,现场 验收试验值为0.38%。2007年10月9日秋检预防性试验 其数值达到0·587% (试验数据如表所示)。
500 kV电容型套管故障
取油样进行色谱分析,结果如表所示。

判断：套管绝缘存在缺陷,套管内部存在电弧放电。
500 kV电容型套管故障
处理： 厂家技术人员确认套管上端部密封垫安 装顺序有误,造成设备密封不良,进水受潮 ,出现电孤放电。对设备进行更换。

tanδ和Ix超标的判据流程
第四节 电容型设备的故障诊断
三、基于tanδ测值及其随时间的变化趋势的定性诊断
不仅要看tanδ的当前值，还要注意其变化趋势，并结合其他带电 检测方法（红外测温）、离线方法进一步确诊。流程如下：
三、基于tanδ测值及其随时间的变化趋势的定性诊断
A：有少量变化，继续监测，不需采取措施； B：有明显变化，适当时宜离线复测、红外测 温，考虑准备备品； C：很快变化，需离线检测分析，如继续恶化， 需更换； D：变化急剧，已持续高速恶化，应立即更换； E：监测到有层间短路，需离线检测确认后更 换； F：稳定在危险水平上，可靠性已显著降低， 宜考虑更换； G：快速增高后已渐稳定，已丧失可靠性； H：在少量增长后已趋稳定，不需采取措施 I：tanδ较高，还未测到很高的；老化速率， 可靠性下降，宜离线复测。
第三章 电容型设备的在线监测
方瑞明 博士/教授 Email: fangrm@yahoo.com.cn
引言
一、电容型设备的构成 电容型设备是重要的输变电设备，包括电力电容器、电容 式高压套管、电容式绝缘电流互感器、电容式电压互感器，耦 合电容器等； 电力电容器大量用于改善功率因数及降低配电损失等目的， 并为输变电设备不可缺少的器件。电容式套管是大型变压器高 压引线绝缘的核心组件。
由于此比例取决于各电流矢量，当有一相故障引起∆I0增大时， K值可能增大，也可能减小，故不能仅用三相不平衡电流测量值 的变化来判断； 该方法简单、造价较低，监测仪表可靠性高，可做“初测”使
第三节 介质损耗的其他监测方法 二、三相不平衡电压法
电路如图所示，设备刚安装完成时，可调节可变电阻ＲＡ、 ＲＢ、ＲＣ，使三相不平衡电压Ｕ０降到最小的数值。以后当三 相试品中有一相或者两相出现缺陷时，此Ｕ０就会有显著增加。 该方法灵敏度较不平衡电流法高
三、电容型设备介质损耗的理论知识
第二节 介质损耗的监测
电桥法
相位差法
数字分析法
第二节 介质损耗的监测
电桥法 西林电桥法
监测前，先调整C4和R3，使指零仪指零，监测时只要调整C4。
若试验电压中含有某种频率的谐波分量时，欲使电桥平衡必须 是流过检流计的基波电流和谐波电流同时为零，一般情况下是 不可能实现的 例如电源中三次谐波的存在就会使电桥两端始终残存零点到几 毫伏的电压，并且 tan 越大残存电压越大
第三节 介质损耗的其他监测方法 一、三相不平衡电流法
如图所示，图中YA、YB、YC为该三相试品的导纳，而用YA‘、 YB’、YC ’反映周围相邻设备的影响。
A B C YA YB YC YA’ YB’ YC’
I
0
Id
图 杂散电流Id对I0的影响示意图
第三节 介质损耗的其他监测方法 一、三相不平衡电流法
习 题
1. 试分析相位差法监测电容型设备介质损耗的原理； 2. P84，第7题； 3. 试评价谐波分析法监测电容型设备介质损耗的优缺点。

改用穿心式电流传感器，采用高速采样、ＡＤ转换技术 ，利用采集的电流的幅值和相位来分析每相试品的Ｃ及 介损正切值。
第三节 介质损耗的其他监测方法
气体分析 参照变压器
局部放电
主要以脉冲电流法为主 电流传感器安装在低压套管接地线处
第四节 电容型设备的故障诊断
一、概述 只有掌握各方面，进行全面、科学的综合分析，才能 做出较为准确的判断。 例如： 电容型设备导电部分出现故障时常引起局部严重过热 ，可用红外热像仪带电检测(预试规程中对互感器要求 在必要时复测其直流电阻也包含这个目的) 试品受潮，以测tanδ及C较灵敏； 试品有早期局部放电，局放测量较为灵敏。 应多种方法配合，取长补短，综合分析。
第三章 电容型设备的在线监测
第一节 概述
一、电容型设备的监测项目 二、电容型设备在线监测的意义 三、电容型设备介质损耗的理论知识 第二节 介质损耗的监测
一、电桥法
二、相位差法 三、数字分析法
第一节概述
一、电容型设备的监测项目
第一节 概述
二、电容型设备在线监测的意义
第一节 概述
诊断实例分析
实例1：500 kV电容型套管故障
1、500 kV高压套管参数 500 kV并联电抗器一次高压套管型式为 GOE1675-1300-2500-06-B, 额定电压550 kV，额定电流2 500 A。 2005年出厂, 2006年11月投入运行。
500 kV电容型套管故障
2、设备试验
采用该方法监测时，应主要分析I0测值的纵向（历史性）变化： 由于电源电压的不平衡，三相试品的阻抗也有差异，原来已导 致中性点处有某不平衡电流I0.而当某一相试品中出现缺陷时， 将使I0改变为（I0+∆I0）。但由于杂散电流Id的干扰，会影响到 中性点电流变化规律的灵敏程度。为此采用比例值：
I0 I0 Id K I0 Id
第四节 电容型设备的故障诊断
二、基于Ix及tanδ相对测值的诊断方案
采用四个特征量： tanδ相对值（同相、同母线下两设备间的比较）、 tanδ相对值差分序列与模型间的残差、相对电容量（同相、同母线下 两设备间的比较）、相对电容量差分序列与模型间的残差。诊断流程 如下：
二、基于Ix及tanδ相对测值的诊断方案
第二节 介质损耗的监测
二、数字分析法——谐波分析法
第二节 介质损耗的监测
二、数字分析法——谐波分析法
第二节 介质损耗的监测
二、数字分析法——谐波分析法
第二节 介质损耗的监测
影响电流和电压过零的因素有: (1) 谐波频率 (2) 谐波正弦波形畸变率 (3) 谐波初相角 (4) 试品的介质损耗
设置低通滤波单元滤除三次谐波
套管末屏对地的tgδ及电容测量
试验接线 右图示出了油纸套管绝缘的tanδ与受 潮时间的关系曲线。由曲线可知，当 受潮120h后，抽压端子和法兰间绝缘 tanδ0(曲线1)比开始受潮时已经增大 许多倍，而导电芯和抽压端子与接地 部分间绝缘的tanδ 1(曲线2)还没有明 显变化。因此，要监视绝缘的开始受 潮阶段，测量tanδ0比测量tanδ 1要 灵敏得多。
Hale Waihona Puke Baidu二节 介质损耗的监测
第二节 介质损耗的监测
第二节 介质损耗的监测
一、相位差法——过零相位比较法
第二节 介质损耗的监测
一、相位差法——过零相位比较法
第二节 介质损耗的监测
一、相位差法——过零相位比较法
第二节 介质损耗的监测
一、相位差法——过零相位比较法
第二节 介质损耗的监测
一、相位差法——过零相位比较法