電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)課件

1、電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)一、概述電氣設(shè)備故障一、概述電氣設(shè)備故障原因及危害一、概述設(shè)備狀態(tài)的檢測手段停電試驗(yàn)運(yùn)行中巡檢帶電測試在線監(jiān)測一、概述停電試驗(yàn)停電試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果分析積累了大量經(jīng)驗(yàn)停電困難設(shè)備狀態(tài)：停電運(yùn)行不能連續(xù)隨時監(jiān)測（維修不足）過度維修一、概述帶電測試人檢測儀器運(yùn)行設(shè)備帶電測試 變壓器絕緣油色譜分析 電容型設(shè)備介損及電容量 鐵芯接地電流 超高頻局放 超聲局放 避雷器帶電測試 紅外熱成像 紫外成像 一、概述在線監(jiān)測在線監(jiān)測運(yùn)行設(shè)備傳感器后臺 設(shè)備狀況連續(xù)監(jiān)測 設(shè)備狀況定時監(jiān)測 自動進(jìn)行 一、概述在線監(jiān)測AND狀態(tài)檢修檢修決策風(fēng)險評估 設(shè)備狀態(tài)評價 安全、可靠性、環(huán)境、成本 在線監(jiān)測

2、為狀態(tài)評價提供必要的參數(shù)狀態(tài)檢修的重要輔助手段二、在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)早期結(jié)構(gòu) 集中式測量結(jié)構(gòu) 被測信號匯集到主控室，由系統(tǒng)主機(jī)逐一進(jìn)行檢測 存在的問題 模擬信號長距離傳輸?shù)母蓴_ 地電位沖擊 二、在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于IEC61850的結(jié)構(gòu)分層分布的現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)二、在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線 概念 指現(xiàn)場儀表和數(shù)字控制系統(tǒng)輸入輸出之間的全數(shù)字化、雙向、多站點(diǎn)的通訊系統(tǒng) 只需使用一根普通的雙絞屏蔽電纜就可掛載多個監(jiān)測單元 優(yōu)點(diǎn) 電纜的用量少，連線設(shè)計及接頭校對等工作簡單 個別監(jiān)測單元發(fā)生故障或退出運(yùn)行不會影響其它單元工作 各個監(jiān)測單元的獨(dú)立接地，解決了抗干擾、抗沖擊等方面的問題 直接傳輸數(shù)字信號，抗干擾

3、能力強(qiáng)二、在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)管理及預(yù)警系統(tǒng) 通過局域網(wǎng)等通訊方式，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可定時獲得各個變電站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，裝載到數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，篩選出參數(shù)異常的電氣設(shè)備自動生成包括參數(shù)變化趨勢圖在內(nèi)的監(jiān)測報告 數(shù)據(jù)診斷系統(tǒng) 分布式測量結(jié)構(gòu)，監(jiān)測單元可同時測量，可方便地排除外部影響 將結(jié)構(gòu)相同的電氣設(shè)備通過縱向或橫向的比較，可確定被測電氣設(shè)備絕緣狀況的真實(shí)變化 通過相對比較判斷法，關(guān)注個別設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生的相對變化，消除外部因素的影響三、電容型設(shè)備測量方法 無源電流傳感器檢測精度難以滿足介質(zhì)損耗測量的要求 自動反饋的零磁通補(bǔ)償技術(shù) 選用導(dǎo)磁率較高、損耗較小坡莫合金作鐵芯 采用深

4、度負(fù)反饋補(bǔ)償技術(shù)自動跟蹤補(bǔ)償，保持鐵芯工作在接近理想的零磁通狀態(tài) 關(guān)鍵求取兩個工頻基波電流信號的相位差 三、電容型設(shè)備“虛擬基準(zhǔn)” 三、電容型設(shè)備介損測量效果 三、電容型設(shè)備電容量測量效果 電容量監(jiān)測數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，與系統(tǒng)電壓波動無關(guān)，僅略受環(huán)境變化（氣溫）的影響，且三相的影響程度基本一致三、電容型設(shè)備監(jiān)測效果 考慮到提供基準(zhǔn)電壓信號CVT存在固有的角差，會造成在線監(jiān)測結(jié)果與離線測試間結(jié)果差異，主變套管的在線監(jiān)測結(jié)果是比較準(zhǔn)確的三、變壓器設(shè)備 能夠開展的項(xiàng)目 超高頻局放 色譜 鐵芯接地電流 繞組溫度在線監(jiān)測三、變壓器設(shè)備超高頻局放 三、變壓器設(shè)備超高頻局放 狀態(tài)良好三、變壓器設(shè)備色譜過熱故障原因

5、導(dǎo)電回路方面磁路方面分接開關(guān)接觸不良引線接頭焊接或接觸不良低壓線圈股間漏磁不均在焊接頭處造成電勢差及渦流股間短路鐵芯短路鐵芯多點(diǎn)接地漏磁或主磁通在某些部件上引起渦流發(fā)熱.三、變壓器設(shè)備色譜三、變壓器設(shè)備色譜 監(jiān)測原理通過油路管道，并在油泵的控制下，從變壓器中獲取特定油速和流量的油樣 通過萃取裝置，使用聚四氟乙烯薄膜、中空纖維束等高分子膜從油中脫出氣體 脫出的混合氣體由載氣推動通過色譜柱，各組分氣體由于運(yùn)動速度不同而被分離 用熱導(dǎo)池或半導(dǎo)體氣敏傳感器來測定氣體的成分和濃度 使用標(biāo)準(zhǔn)氣體定期對檢測裝置進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)整，以保證檢測的可靠性 三、變壓器設(shè)備色譜 存在的問題 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 存在多種易損壞（

6、例如油泵、氣泵、閥門、熱導(dǎo)池等）、易損耗（例如載氣、標(biāo)氣等）、易老化（脫氣透膜、色譜柱等）部件 定期進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)三、變壓器設(shè)備色譜放電性故障原因電場集中處局部放電金屬部件懸浮放電受潮后圍屏或撐條上發(fā)展中的樹枝狀放電油流靜放電三、變壓器設(shè)備色譜負(fù)載試驗(yàn)線圈直流電阻空載試驗(yàn)（含單相空載試驗(yàn)）鐵芯接地電流（絕緣電阻）過熱故障診斷三、變壓器設(shè)備色譜檢查有載調(diào)壓小油箱檢查潛油泵超高頻局部放電試驗(yàn)局部放電試驗(yàn)放電故障診斷三、變壓器設(shè)備鐵芯接地電流 監(jiān)測目的和方法 通過監(jiān)測變壓器的鐵心及夾件的接地電流，可及時發(fā)現(xiàn)鐵心多點(diǎn)接地缺陷 鐵心、夾件接地電流信號通過穿芯式電流傳感器（小CT）獲取 監(jiān)測效果三、變壓器

7、設(shè)備繞組溫度在線監(jiān)測對變壓器油溫和繞組溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)故障嚴(yán)重程度的發(fā)展趨勢 通過預(yù)埋入繞組內(nèi)的光纖，可實(shí)現(xiàn)對繞組溫度的有效監(jiān)測四、開關(guān)類設(shè)備監(jiān)測項(xiàng)目 電氣壽命在線監(jiān)測 機(jī)械特性在線監(jiān)測 SF6氣體綜合監(jiān)測 超高頻局放監(jiān)測 超聲局放監(jiān)測 四、開關(guān)類設(shè)備電氣壽命在線監(jiān)測 監(jiān)測原理 影響電壽命的主要因素是觸頭的電磨損。 觸頭的電磨損取決于開斷電流(燃弧電流)和燃弧時間、滅弧室的結(jié)構(gòu)以及觸頭的運(yùn)動速度等 通過監(jiān)測開斷電流，開斷次數(shù)，燃弧時間等參數(shù)，由數(shù)學(xué)算法分析，累計觸頭磨損量，評估觸頭電壽命，預(yù)測觸頭的剩余壽命。四、開關(guān)類設(shè)備電氣壽命在線監(jiān)測 電壽命計算方法 累計開斷電流 累計i2t

8、 累計開斷電流加權(quán)值 計及燃弧時間的i2t加權(quán)評估法 相對電磨損與相對電壽命法 四、開關(guān)類設(shè)備電氣壽命在線監(jiān)測累計開斷電流監(jiān)測四、開關(guān)類設(shè)備機(jī)械特性在線監(jiān)測 需要考慮的參量分、合閘線圈電流觸頭的行程、速度等特性機(jī)械振動監(jiān)測輔助開關(guān)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)氣壓、油泵電機(jī)或彈簧儲能電機(jī)動作過程電流波形合、分閘時間，三相不同期時間，燃弧時間及彈跳時間四、開關(guān)類設(shè)備機(jī)械特性在線監(jiān)測 監(jiān)測意義及方法 分、合閘線圈電流 線圈電流波形反映了鐵芯行程、鐵芯卡滯、線圈狀態(tài)(匝間短路等)、分合閘輔助接點(diǎn)狀態(tài)與轉(zhuǎn)換時間等信息 觸頭的行程、速度等特性 反映機(jī)構(gòu)的工作狀況，通過直接或間接的方法獲得速度、加速度、行程等曲線以及平均速度

9、、最大速度 機(jī)械振動監(jiān)測 分析機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)和時間，可以反映斷路器內(nèi)部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程 四、開關(guān)類設(shè)備機(jī)械特性在線監(jiān)測 監(jiān)測意義及方法 輔助開關(guān)的轉(zhuǎn)換狀態(tài) 可以作為斷路器合分閘標(biāo)志的輔助判斷量 氣壓、油泵電機(jī)或彈簧儲能電機(jī)動作過程電流波形 反映機(jī)構(gòu)內(nèi)部和行程開關(guān)工作狀態(tài)以及彈簧的工作狀態(tài)，了解氣站及機(jī)構(gòu)動作狀況是否良好 合、分閘時間，三相不同期時間，燃弧時間及彈跳時間 間接反映斷路器的運(yùn)行狀況 四、開關(guān)類設(shè)備SF6氣體綜合監(jiān)測 監(jiān)測內(nèi)容 氣體壓力的監(jiān)測 氣體濕度的監(jiān)測 氣體分解產(chǎn)物監(jiān)測四、開關(guān)類設(shè)備SF6氣體綜合監(jiān)測氣體壓力的監(jiān)測氣體濕度的監(jiān)測 監(jiān)測意義氣體密封程度的降低，將直接影響其性能的發(fā)揮

10、，導(dǎo)致水分侵入氣壓下降，甚至引起開斷失敗 監(jiān)測意義 SF6氣體在200以下就可發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生有毒和酸性物質(zhì)，腐蝕金屬電極 SF6氣體微水超標(biāo)時在絕緣表面結(jié)露，擊穿電壓明顯下降，降低絕緣性能四、開關(guān)類設(shè)備SF6氣體綜合監(jiān)測氣體分解產(chǎn)物監(jiān)測SF6氣體放電分解特征產(chǎn)物主要產(chǎn)物其它產(chǎn)物高能量電弧放電產(chǎn)物氟化亞硫酰（SOF2）低能量的放電產(chǎn)物氟化硫酰（SO2F2）二氧化硫（SO2）四氟化硫（SF4）四氟化硫酰（SOF4）十氟化二硫（S2F10）一氧十氟化二硫（S2F10O） 小貼示 該項(xiàng)目只針對罐式斷路器和GIS 通過成分分析結(jié)合其它相關(guān)試驗(yàn)可判斷故障類型四、開關(guān)類設(shè)備SF6氣體綜合監(jiān)測監(jiān)測目前面臨

11、的問題 每種監(jiān)測，尤其是每一種分解產(chǎn)物都需要專門的監(jiān)測探頭，實(shí)施中存在困難，需要開發(fā)綜合監(jiān)測探頭 氣體分解產(chǎn)物目前還僅能定性的分析，遠(yuǎn)未達(dá)到絕緣油色譜的分析水平。四、開關(guān)類設(shè)備超高頻局放監(jiān)測監(jiān)測對象及效果 罐式斷路器、GIS及開關(guān)柜某罐式斷路器監(jiān)測結(jié)果四、開關(guān)類設(shè)備超高頻局放監(jiān)測監(jiān)測對象GIS的重要絕緣缺陷 GIS 接地或帶電部位的凸起 自由移動或固定顆粒 電氣懸浮 機(jī)械松動的屏蔽 盆式絕緣子、絕緣拉桿內(nèi)部的氣泡和缺陷X四、開關(guān)類設(shè)備超高頻局放監(jiān)測監(jiān)測原理 活動的缺陷會向GIS的殼體發(fā)射聲信號 測量聲信號，并根據(jù)由信號得到的參數(shù)對缺陷的類別進(jìn)行識別，可有效的檢測GIS中的缺陷 根據(jù)沿著GIS尋

12、找最高信號水平，可以對缺陷進(jìn)行定位五、互感器監(jiān)測項(xiàng)目 油浸式電容型電流互感器開展容性設(shè)備在線監(jiān)測 氣體絕緣電流互感器開展SF6氣體綜合監(jiān)測 CVT的在線監(jiān)測項(xiàng)目主要包括介損及電容測試及二次電壓監(jiān)測 五、互感器監(jiān)測項(xiàng)目CVT的二次電壓監(jiān)測 XcXKXT1XT2，二次電壓與一次電壓得到正確對應(yīng)關(guān)系 在一般設(shè)計時采用過補(bǔ)償（感抗值略大于容抗值），減少電阻對相位差(角差)的影響 電容單元局部擊穿，或補(bǔ)償電感發(fā)生損壞，都有可能導(dǎo)致二次電壓異常五、套管監(jiān)測項(xiàng)目 油浸式電容型套管開展容性設(shè)備在線監(jiān)測 氣體絕緣套管開展SF6氣體綜合監(jiān)測五、避雷器監(jiān)測項(xiàng)目 測量阻性電流的基波分量 全電流監(jiān)測五、避雷器監(jiān)測機(jī)理

13、阻性電流在正弦波電壓作用下，MOA的阻性電流中含有基波和高次諧波 基波電流發(fā)熱做功，諧波電流不發(fā)熱也不做功 阻性電流的基波分量可有效地反映MOA內(nèi)部元件受潮、閥片老化等缺陷 全電流 能夠發(fā)現(xiàn)受潮缺陷，但不敏感六、輸電線路監(jiān)測項(xiàng)目 溫度弧垂在線監(jiān)測系統(tǒng)（動態(tài)增容系統(tǒng)） 微風(fēng)振動監(jiān)測系統(tǒng) 雷電監(jiān)測系統(tǒng) 污穢在線監(jiān)測系統(tǒng) 可視系統(tǒng)六、輸電線路溫度弧垂在線監(jiān)測系統(tǒng)（動態(tài)增容系統(tǒng)）通過動態(tài)增容軟件實(shí)現(xiàn)動態(tài)增容六、輸電線路污穢在線監(jiān)測系統(tǒng) 監(jiān)測放電脈沖幅值和頻率 實(shí)際意義值得商榷六、輸電線路可視系統(tǒng) 值得重點(diǎn)研究，能夠完成許多常規(guī)手段難以解決的問題 研究重點(diǎn)：電源、信號傳輸方式七、其它在線監(jiān)測技術(shù)紫外成像檢測 檢測機(jī)理 設(shè)備外部放電時，空氣中的氮?dú)怆婋x會產(chǎn)生紫外線 電暈、電弧放電產(chǎn)生波長范圍為230405nm