大学在线监测与故障诊断期末复习总结(超全).doc

补充内容
绝缘电阻实验
（1）实验方法：通常使用兆欧表来测量绝缘电阻。

一般兆欧表“线路”端子L-接于被试设备的高压导体上；“地”端子E-接于被试设备或外壳或地上；“屏蔽”（“互环“）端子G-接于被试设备的高压互环，以消除表血泄露电流的影响。

（2）实验作用：测量绝缘电阻能冇效地发现卜-列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮：两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。

测暈绝缘电阻不能发现下列缺陷：绝缘屮的局部缺陷：如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等；绝缘的老化。

（3）实验特征：绝缘电阻是一-切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基木的综合特性参数。

不论是绝缘电阻的绝对值或是吸收比都只是参考性的，并不一定能发现设备故障。

主要是因为兆欧表的电压较低的缘故。

（4）典型注意事项：
影响绝缘电阻的因索（具体说明了解即可）
1、湿度的影响
当空气相对湿度较大，绝缘物由于毛细管作用将吸收较多的水分，使电导率增加，降低了绝缘电阻的数值。

2、温度的影响
电力设备的绝缘电阻是随温度变化而变化的，其变化的程度随绝缘的种类而异。

3、表而脏污和受潮的影响
被试物表面脏污或受潮会使其表而电阻率人人降低，绝缘电阻显著下降。

4、被试设备剩余电荷的影响
剩余电荷的极性与兆欧表极性和同时会使测量结果虚假增大，否则虚假减少。

5、兆欧表容量的影响
例题：
1、绝缘电阻的作用、能够发现什么缺陷，以及其局限性？
答：作用以及发现的问题：绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基木的综合性特性参数，绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一。

测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间冇贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。

局限性：测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：①绝缘屮的局部缺陷：如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等；②绝缘的老化。

2、兆欧表屏蔽端子的作用？
答「屏蔽”（“互环“）端子-接于被试设备的高压互环，以消除表面泄露电流的影响。

3、影响绝缘电阻测量的因数有哪些？（答案见上文）
泄漏电流实验（1）................................................................................................. 实验方法：略& &
（2）实验作用：泄漏电流能够发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。

（3）实验特征：1.测量泄漏电流使用电压比兆欧表（测量绝缘电阻）的工作电压高得多, 能够发现一些尚未完全贯通的集屮性缺陷。

2.由于池加在试品上的直流电压是逐渐增人的, 这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。

（4）典型注意事项：1、高压连接导线对地泄漏电流的影响（处理方法：将微安表移至被试设备的上端。

）2、表面泄漏电流的影响3、温度的彩响4、电源电压的非正弦波形对测量结果的影响5、加压速度的影响6、试验电压极性的影响
例题：
1、和绝缘电阻试验相比，泄漏电流试验的特点？
答：测量泄漏电流相比测量绝缘电阻可使用较高的电压。

泄漏电流能够发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。

这是因为一方血加在试品上的直流电压耍比兆欧表的工作电压高得多，故能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷，另一方而，这时施加在试品上的立流电压是逐渐增人的，这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。

2、泄漏电流试验极性的选择以及依据？
1）电渗现象的影响：
①试验电压极性对新的电缆无影响。

因为新电缆基本没有受潮，所含水分甚微；
②试验电压极性对旧电缆的测量结果有明显影响，因此用负极性试验电压考察泄漏电流，易于发现绝缘缺陷。

2）对引线电晕电流的影响：
由于高压引线对地构成的电场，并产生电晕电流，严重影响测量结果。

综上所述，直流试验电压极性对电力设备泄漏电流的测量结果是有影响的。

对油纸绝缘电力设备，采用负极性试验电压有利于发现其绝缘缺陷。

而从消除电晕电流影响的角度出发，宜采用正极性试验电压。

*补充5.绝缘油性能检测
1.绝缘油的作用
答：高压电气设备的上要部件均浸在绝缘汕中，绝缘汕还将填充到容器的各个部分，将设备屮的空气排除，起到绝缘和散热的作川，油断路器屮的绝缘油还具有火弧的作川，促使断路器可以迅速地切断电弧。

2变压器油的电气性能试验内容：
答：1）电阻率的测量
2）介质损耗因数的测量
3）介电常数的测量
4）电气强度的试验
3 •变压器油电气强度的试验内容：
答：1）取汕样。

应用干净的容器从桶装或者容器的底部抽取汕样。

2）将汕样慢慢倒入洁净的汕杯中，注意尽量避免产生气泡
3）在油杯的两个电极上施加50HZ的交流电压，按3KV每秒的速度上升，直至变压器油发生击穿。

4 •为什么分析变压器油中的溶解气体可以分析变压器故障？
答;变压器发生故障时，变压器油可能分解出各种气体飘逸或者溶解于绝缘油屮，因为不同的绝缘物质，不同性质的故障，分解出来的气体不同，因此通过检测这些不同气体的种类和含量，可以判断出变压器的故障。

补充6.电气绝缘高电压试验
1、如何选择工频耐压试验变压器？答:1）电压Un>Us（被试品的试验电压）
2）电流大于被试品所需的电流Is。

Is=Us3Cx （Cx,可川西林电桥测，或者10kV配电变压器，试验电压为3O~35kV,其充电电流为80-110mA； 35kV电力变压器，试验电压为72~85kV,容量为2000~4000kVA时，其充电电流为150〜260m A ；容量为6000~8000kVA 时，其充电电流为3（X）〜420mA；容量为10000kVA时，其充电电流为1000mA；对66kV 电力变压器，其充电电流为300〜600mA。

）
3）容量P S=U23C（式中U—试验电压，kV； C—试样电容，F； Ps—变压器容量，VAo
2常见工频高压测量的方法有哪些？
答：用测量球隙或峰值电压表测量交流电压的峰值，用静电电压表测量交流电压的有效值（峰值电压表和静电电压表还常与分压器配合使用以扩大仪表的量程）；为了观察被测电压的波形，也对从分压器低压侧将输出的被测信号送至示波器显示波形。

3如何防止工频耐压实验中的过电压？
答：防止产生这种过电压的办法是衣变压器出线端与被测试品之间串接一适当阻值的保护电阻，它的作川是：①限制短路电流②阻尼放电回路的振荡过程
保护电阻的数值不宜太大或太小，阻值太小短路电流过大，起不到应有的保护作用；阻值太人会在正常工作时由于负载电流而有较大的电压降和功率损耗，从而影响加在被测试品上的电压值。

4工频耐压实验时，如何判断试品是否击穿？
答：A.根据试验时接入的表计进行分析。

一般情况下，若电流表突然上升，则表明被试设备击穿。

但当被试设备的容抗Xc与试验变压器的漏抗XLZ比等于2时，虽然被试设备击穿, 电流表指示也不会发牛变化，因为此时回路电抗没有变化；而当Xc与XL的比值小丁边时, 虽然被试设备被击穿，电流农的指示反而下降，这是山于冋路电抗增大所致。

当采用申并联补偿法或被试设备容量较大、试验变压器容量不够时就有可能出现上述异常现彖。

B.根据试验控制冋路的状况进行分析。

当过流继电器整定值（一-般为试验变压器额定电流的1.3-1.5倍）适当，则被试设备击穿吋，过流继电器要动作，电磁开关要跳开。

若整定值过小，可能在升压过程中，并非被试设备击穿，而是由于被试品电流过大，造成电磁开关跳开；若整定值过大，即使被试设备放电或发生小电流击穿，也不会有反应。

C.根据被试设备状况进行分析。

在试验过程中，若被试设备发出击穿声响，发出持续放电声响、冒烟、出气、焦臭、跳火以及燃烧筹，-•般都是不允许的，当杏明这种情况确实來自被试设备绝缘部分（如在绝缘屮发现贯穿性小孔、开裂等现彖）时，则认为设备存在问题或早已被击穿。

5和工频耐压实验相比，直频耐压实验的优缺点？
答：（1）试验设备可以做得比较轻巧，适合于现场预防性试验的要求。

（2）在试验时对以同时测量泄漏电流。

（3）直流耐压试验比Z交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷。

（4）在直流高压下，局部放电较弱。

第一章概论
1 •传统检修机制的定义：预防性试验-般在每年春查时进行，将预试结果与《电气设
备预防性试验规程》的标准进行比较，若有超标，即耍安排维修和停电计
划。

-预防性维修
弊端
A局限性
•经济角度分析：
/定期试验和大修沟需停电，引起电量损失；
/定期大修和更换部件的投资，造成巨大的人、财、物的浪费。

•技术角度分析：
/试验条件不同于运行条件，多数项目是在低电压下进行榆査，很可能发现
不了绝缘缺陷和潜在的故障；
丿绝缘的劣化.缺陷的发展有一定的潜伏和发展时间,
而预试是定期进行的，常不能及时准确地发现故障, 从而出现漏报、误报
或早报。

2•状态检修的定义：対运行中的电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测，随时测得能反映设备绝缘状况变化的信息，对这些信息进行分析处理后对设备的绝缘状况作出诊断，根据诊断结果安排必要的维修。

T预知性维修►步骤：在线监测一分析诊断f状态维修优点：①降低设备事故率，提高系统安全可靠运行水平；
②提咼设备利用率；
③减少了维修次数、停电次数和维修费用；
④投资省，收益高。

3•在线检测系统是状态维修的基础和根据（两者的关系）
第二章
（了解）
监测系统的组成（作业）
一、信号变送二、信号处理三、数据釆集四、信号传输五、数据处理六、诊断
系统分为哪三个子系统：
一、被监测设备和传感器二、信号预处理和数据采集系统三、信号处理和诊断系统
监测系统的分类
不同方法
按使用场所：1•便携式、2.固定式
按检测功能：1•单参数检测系统2.多参数监测系统
按诊断方法：1•人工诊断2.自动诊断
传感器
对传感器的要求（作业）
1、能监测出反映设备状态特征量的信号，有良好的静态和动态特征
2、対被测设备无影响或影响很微弱，吸收待测系统的能量极小，能和后续单元很好的匹配
3、可靠性好，寿命长
传感器分为
一、温度传感器
二、红外线传感器
三、振动传感器
四、电流传感器（重点）
1、互感型电流传感器：当测干平和脉冲电流的时候，选用铁金氧（铁氧体），测50Hz低频电流的时候，选川坡莫合金这种传感器测量毫安级和微安级小电流，要求仃较高的灵敏度
按积分方式分为两种：宽窄带型电流互感器、窄带型电流互感器（比宽带具有更好的抗干扰性能）这两种传感器广泛应用于局部放电在线监测，铁心均选用铁金氧。

所测电流常是微安级。

要求灵敏度和佶噪比髙，恢心有较强的抗工频饱和能力。

2/低频电流传感器：用于检测电容型设备的介质损耗正切（介损）和氧化锌避雷器阻性电流的传感器测工频和谐波均属丁•低频电流（50Hz~250Hz）前者数I•至数百毫女后者数百微安。

3、霍尔电流传感器：特点，山于刺痛互和补偿铁心体积小，交直流均町用，响应时间短用于断路器分合闸线圈电流检测。

4、光纤电流传感器
作业：采用脉冲电流法检测局部放电应选用何种传感器？
局部放电的电流频带在40Hz〜500kHz左右，数量级大约在微安到毫安级，因此对选用宽带型和窄带型电流互感器。

五、屯压互感器
耦合式传感器：监测局部放电的特高频信号，应用于电机和GIS的在线监测
六、气敬传感器
数据采集系统分为三个单元：多路转换单元、预处理单元、数据采集单元对于监测系统内部相互干扰的抑制
1、各个通道间尽可能拉开一定距离，特别要避免通过电磁耦合相连
2、保证一点接地
3、隔离（信号隔离后传送到下一单元）
监测系统外部电磁干扰的来源：
1、从交流电源进入分为共模和差模
2、在信号传送过程中，通过电磁耦合进入
3、通过传感器和信号混叠后进入
干扰分为两大类：
一、周期性干扰信号（1、连续周期性干扰、2、脉冲周期性干扰）
二、脉冲型干扰
抗干扰的措施分为：
一、硬件措施（1、硬件滤波器2、差动平衡系统3、电子鉴别系统）
二、软件措施（1、数字滤波器2、平均技术3、逻辑判别4、开窗即为无用信号的置零）
数据处理的作川
一、去伪存真
二、由表及里
* （掌握）故障诊断的定义：
根据监测系统提供的信息，包括检测到的数据和数据处理的结果，对设备所处的状态进行分析。

确定该设备是否可以继续运行？是正常还是要加强监测，是安排计划检修还是立即停机检修。

故障诊断是状态维修的車要内容
诊断方法
一、阀值诊断（重点掌握）：基本而重要的方式，简单方便容易操作，但是使用它可能会有误报和漏报的可能
作业：使用阀值诊断是如何才能做到捉高诊断精度
将监测值与规程的标准值作比较
将监测值鱼该设备历史上历次实验结果比较（纵向比较）
将临测值与其他同类设备的监测结果比较（横向比较）
结合其他反映绝缘状况参数的监测结果，作全而分析
二、模糊诊断：克服了阀值诊断”亦此亦彼“的模糊性和诊断结论的绝对化
三、时域波形诊断:有监测设备监测到某些特征量随时间变化的曲线与事先已测标准曲线对照以判断设备的状态
四、频率特性诊断：由设备测得的频率特性或频谱和已知的标准频谱对比，以诊断设备是否存在故障
五、指纹诊断：用设备测得数据进行处理后得到一些特殊谱图，将它和已知标准图做对比，判断设备状态
六、基于人工神经网络诊断：需要足够的诊断结果作为先念知识，就能训练网络，达到诊断目的
七、人工智能专家系统
八、根据监测数据，历史数据同类设备数据，结合模糊诊断和人工神经网络等先进技术，模拟人类专家的经验及推理过程的计算机程序系统。

九、第3章电容型设备的在线监测
「、1 •（了解）电容型设备的主要检测项th
♦监测W §
>t s 旷是设备绝缘的局部缺陷中介质损失引起的有功电流分 量厶和设备总电容电流N
之比。

步监测公旷对发现绝缘的整休劣化（例如绝缘均匀受潮）较 为灵敏，而对“部缺陷
则不太灵敏。

♦监测I x
>能给出有关可引起极化过程改变的介质结构变化的信息 （例如：均匀受潮或严重
缺油）
十_、 步还能发现严重的局部缺陷（绝缘部分击穿）。

十二、2・三相不平衡电流法：
十
平衡电
流测虽值辱变化來判断；
I •四、/1^龙*简单、造价较低，监测仪表可靠性高，可做“初测”使用
I •五、3 •电容型设备介损因素监测的主要方法：电桥法，相位差法，数字分析法。

十六、4 •相位差法:
2・误差来源：①频率f 的变化
十九、②电压互感器原副边的固有相差 二十、③谐波的影响 二十一、④屯流电
压两路信号在处理过程中存在时延差
3.特点
♦优点
厂不更改设备的运行情况。

♦缺点
》由于上述众多的误差因素，故对各单元电子器件的要求较 高，否则会影响
监测数据•的重复性，甚至出现由于重复性 差而无法正确诊断的情况。

tgs =娥（90。

一 0）=以90。

一 （0厂 e ）］
二十四、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
二十五、（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,
云片贾育匚强贋障引起?10增大时，K 值可能增大，也可能减小，故不能仅用三相不 十七、
十八、 二十二、
二十三、5 •数字分析法：基本原理：rh 傅立叶公式推导得
而导致采样误差
第四章
传统避雷器有火花间隙，以SiC为原料的阀值电阻
金属氧化物避雷器没有火花间隙，一金属氧化物为原料
作业：金属氧化物避雷器故障原因分析
一、老化现象，单纯的机械应力也可以引起老化现象
二、热击穿现象：阀片因损耗升温，阀片电阻下降，损耗变大，因此出现正反馈过程
三、受气候影响
四、避雷器的机械强度
金属氧化物避宙器优点：优越的保护性能，如无续流，动作负载轻，乃重复能力强，通流容量人，性能稳定，抗老化能力强，能适应严垂污染，高海拔地区，以及GIS等多种特姝需要，适用于大批主产，成本低。

正常工作电压下，流经它的电阻片的电流仅为微女级，但由于阀片K期承受工频电压作用而产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片泄漏电流增加，另外因为它结构不良，密封不严是内部构件和阀片受潮也会导致泄漏电流增加，电流中阻性分量急剧增加，会使用阀温度上升而发生热崩溃严重时会引起避雷器的爆炸。

避雷器由多个阀值串联而成，由于它对地杂散电容的彫响，会使电阻片电压分布不均与，靠近高床端电阻片电阻片承受较高电床。

加速电阻老化，使其他阻片上电压增高，恶性循环，是避雷器损坏，寿命缩短。

其他因素也会引起电阻片劣化也会是电压分布发牛变化。

监测避雷器电压分布是诊断手段之一
作业，为什么监测氧化锌避雷器阻性电流可诊断她的绝缘故障
由于氧化锌阀片具有很大的介电常数，因此正常工作电压下，流过发片的主要是容性电流, 阻性分量很小约为5%-20%,但当阀片老化室，避雷器受潮，内部绝缘不见受损以及表面严重污秽时，容性电流变化，不多，而阻性电流大大增加，一次监测阻性电流可诊断绝缘故障。

阻性电流检测方法
一、补偿性测量阻性电流：在测量电流是监测系统电压信号，介意消除总泄漏电流中容性分量
存在相间干扰，抑制方法为
停电条件下，用外加电压分别测量各相避雷器lx, Ir, Ic,而后在运行条件下再测，但在PT输岀信号经光电隔离后再加移相器改变移相角度使测量值与停电条件下相同，记下移相知和lx, Ir, Ic,并以此为基准，以后均在相同移相条件下进行检测
二、谐波法测量阻性电流：1、零序电流法，2、三次谐波发
三、谐波分析法监测阻性电流（作业：特点、误差来源。

改进措施）
采用全数字化测量和谐波分析技术，从总泄漏电流中分离出Ir,同吋也可以利用软件计算出相I'可杂散电容的耦合，而造成两个边相避雷器底部泄漏电流相位发生变化的相移角。

以便修止
特点：一“以软代硬”使监测系统所用硬件大为减少，避免了市于硬件性能不良对监测带来的彩响可提高监测系统的可靠性，同时可与介质损耗测量共川一套微机及相应软件，有利于实现多参数多功能的统一监测系统谋差来源：传感器A/d转换和计算等，主要是％的准确性带来的谋差
・■
改进措施：通过在线和停电时分别测定/心，/让，1 xlzl , 7A1C ,以确定修正相位移°和02
第五章
一掌握交联聚乙烯绝缘电力电缆(XLPE)电力电缆劣化特征(主要水树枝劣化)
热劣化：电缆运行温度超过材料允许温度时，材料发生氧化分解等化学反应, 从而使电缆绝缘电阻和耐压性能下降
电气劣化：绝缘内部气隙、绝缘和屏蔽层Z间的空隙部位的电晕放电、屏蔽层上的尖状突起等引发局部放电，并产生电树枝，引起耐电强度下降
化学性劣化：有机材料溶胀、溶解、龟裂、化学树枝状裂化。

水树枝劣化：有机材料在长时间受水浸渍将吸潮，在强电场作用下水分将呈树枝状侵蚀电缆，生成水树枝
这些电缆的劣化都可以通过检测直流泄漏电流和交流电压卜的tgS和局部放屯來判断其绝缘状况
水树枝劣化特性如下：
(1)仅发生在6kV以上的高压交联聚乙烯电缆中。

(2)从投运到破坏的时间需要数年至十儿年，人多数在10
年以上。

(3)贯通绝缘体的水树枝状劣化，大部分能维持正常工作
电压以上的电压值，只有在发生脉冲电压等异常电压时才产
生破坏。

(4)环境温度高时，劣化进程加快。

因此对电力电缆绝缘木体进行故障监测是可行的，也是必要的。

二，交联聚乙烯直流法监测原理缺陷。

答：直流叠加法：借助接地的电压互感器的屮性点处将直流电压E1施加在电缆绝缘上交流电压叠加，从而测量通过电缆绝缘层的微弱的nA级直流电流或其绝缘电阻。

E1为10-50V。

并联电容C1及L1是滤掉工频和将工频和直流电源隔开，避免交流髙压对直流电源的影响测量回路L2和C2的作川也是滤去交流分量，使流经测量装置M2的只有直流分量当水树增加时直流叠加电流也增加。

> • < *>> 养效冋曲
Rm 为M2的内阻，
Rs 电缆外皮上防护层对地的 绝缘
电阻，
R1为电缆的绝缘
电阻，
RB 是整个母线系统 的绝缘电阻
直流成分法：将微电流测 量
装置巾接在电缆接地线中， 该装
置的分辨率为0.2 nA 。

护层电阻
卜降时，杂散电流会 影响测量。

<lnA,良好
l-100nA,注意
>100nA,不良
研究表明，水树枝发展越反，直流分量电流也就越大，XLPE 电缆的直流分量电流IDC 与其直流泄露电流及交流击穿电压具有较好的相关性。

即IDC 增大时，常常说明水树枝的发 展、泄鏘电流增大，这样的绝缘劣化过程会导致交流击穿电压下降。

立流分量法测得的电流极微弱，冇时也不大稳定，微小的T 扰电流就会引起很大误差。

研究表明，这些干扰主要来H 电缆的屏蔽层与人地之间的杂散电流，因杂散电流及貞•实的由 水树枝引起的电流，均经过直流分量测量装置，以至造成很人的误差。

可以考虑采取旁路杂散电流或在杂散电流冋路小串入电容将其阻断等方法。

三，了解交联聚乙烯故障定位原理。

(教材P111页)
答：依据电流波在电缆中的传输规则发展而来，称为行波法。

类型
(1) 对于开路，短路和低阻故障采用低压脉冲法。

(2) 对丁•高阻性故障(绝缘电阻达到数百兆欧)，采用闪络测试法。

测定放电发生的声波可进一步定位。

课后题
(1)
(2) 简述直流法监测原理 直流叠加法如何消除杂散电势
--------------- 止、反向叠加宜流电压消除
(3 ) XLPE 半导体层作用 均匀电场，它可以克服电晕及游离放电，使芯线与绝缘层之间令良好的过渡。

(4 )试从局部放电监测灵敏度出发，分析为什么采用脉冲电流法在线监测电力电缆 的局部放电有相当难度。

XLPE 对局部放电非常娥感，形成击穿通道后，易击穿。

现场干扰影响大。

Ri
斤作。