電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)課件

1、電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)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(cè)手段停電試驗(yàn)運(yùn)行中巡檢帶電測(cè)試在線監(jiān)測(cè)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(shí)監(jiān)測(cè)（維修不足）過(guò)度維修一、概述帶電測(cè)試人檢測(cè)儀器運(yùn)行設(shè)備帶電測(cè)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(cè)試 紅外熱成像 紫外成像 一、概述在線監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)運(yùn)行設(shè)備傳感器后臺(tái) 設(shè)備狀況連續(xù)監(jiān)測(cè) 設(shè)備狀況定時(shí)監(jiān)測(cè) 自動(dòng)進(jìn)行 一、概述在線監(jiān)測(cè)AND狀態(tài)檢修檢修決策風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià) 安全、可靠性、環(huán)境、成本 在線監(jiān)測(cè)

2、為狀態(tài)評(píng)價(jià)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(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)早期結(jié)構(gòu) 集中式測(cè)量結(jié)構(gòu) 被測(cè)信號(hào)匯集到主控室，由系統(tǒng)主機(jī)逐一進(jìn)行檢測(cè) 存在的問(wèn)題 模擬信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸?shù)母蓴_ 地電位沖擊 二、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于IEC61850的結(jié)構(gòu)分層分布的現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)二、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線 概念 指現(xiàn)場(chǎng)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(gè)監(jiān)測(cè)單元 優(yōu)點(diǎn) 電纜的用量少，連線設(shè)計(jì)及接頭校對(duì)等工作簡(jiǎn)單 個(gè)別監(jiān)測(cè)單元發(fā)生故障或退出運(yùn)行不會(huì)影響其它單元工作 各個(gè)監(jiān)測(cè)單元的獨(dú)立接地，解決了抗干擾、抗沖擊等方面的問(wèn)題 直接傳輸數(shù)字信號(hào)，抗干擾

3、能力強(qiáng)二、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)管理及預(yù)警系統(tǒng) 通過(guò)局域網(wǎng)等通訊方式，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可定時(shí)獲得各個(gè)變電站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，裝載到數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)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(dòng)生成包括參數(shù)變化趨勢(shì)圖在內(nèi)的監(jiān)測(cè)報(bào)告 數(shù)據(jù)診斷系統(tǒng) 分布式測(cè)量結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)單元可同時(shí)測(cè)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(guò)縱向或橫向的比較，可確定被測(cè)電氣設(shè)備絕緣狀況的真實(shí)變化 通過(guò)相對(duì)比較判斷法，關(guān)注個(gè)別設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生的相對(duì)變化，消除外部因素的影響三、電容型設(shè)備測(cè)量方法 無(wú)源電流傳感器檢測(cè)精度難以滿足介質(zhì)損耗測(cè)量的要求 自動(dòng)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(dòng)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(gè)工頻基波電流信號(hào)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(cè)量效果 三、電容型設(shè)備電容量測(cè)量效果 電容量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，與系統(tǒng)電壓波動(dòng)無(wú)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(cè)效果 考慮到提供基準(zhǔn)電壓信號(hào)CVT存在固有的角差，會(huì)造成在線監(jiān)測(cè)結(jié)果與離線測(cè)試間結(jié)果差異，主變套管的在線監(jiān)測(cè)結(jié)果是比較準(zhǔn)確的三、變壓器設(shè)備 能夠開(kāi)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(cè)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(guò)熱故障原因

5、導(dǎo)電回路方面磁路方面分接開(kāi)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(shì)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(cè)原理通過(guò)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(guò)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(dòng)通過(guò)色譜柱，各組分氣體由于運(yùn)動(dòng)速度不同而被分離 用熱導(dǎo)池或半導(dǎo)體氣敏傳感器來(lái)測(cè)定氣體的成分和濃度 使用標(biāo)準(zhǔn)氣體定期對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)整，以保證檢測(cè)的可靠性 三、變壓器設(shè)備色譜 存在的問(wèn)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(chǎng)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(guò)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(cè)目的和方法 通過(guò)監(jiān)測(cè)變壓器的鐵心及夾件的接地電流，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵心多點(diǎn)接地缺陷 鐵心、夾件接地電流信號(hào)通過(guò)穿芯式電流傳感器（小CT）獲取 監(jiān)測(cè)效果三、變壓器

7、設(shè)備繞組溫度在線監(jiān)測(cè)對(duì)變壓器油溫和繞組溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障嚴(yán)重程度的發(fā)展趨勢(shì) 通過(guò)預(yù)埋入繞組內(nèi)的光纖，可實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組溫度的有效監(jiān)測(cè)四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 電氣壽命在線監(jiān)測(cè) 機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè) SF6氣體綜合監(jiān)測(cè) 超高頻局放監(jiān)測(cè) 超聲局放監(jiān)測(cè) 四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備電氣壽命在線監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)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(kāi)斷電流(燃弧電流)和燃弧時(shí)間、滅弧室的結(jié)構(gòu)以及觸頭的運(yùn)動(dòng)速度等 通過(guò)監(jiān)測(cè)開(kāi)斷電流，開(kāi)斷次數(shù)，燃弧時(shí)間等參數(shù)，由數(shù)學(xué)算法分析，累計(jì)觸頭磨損量，評(píng)估觸頭電壽命，預(yù)測(cè)觸頭的剩余壽命。四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備電氣壽命在線監(jiān)測(cè) 電壽命計(jì)算方法 累計(jì)開(kāi)斷電流 累計(jì)i2t

8、 累計(jì)開(kāi)斷電流加權(quán)值 計(jì)及燃弧時(shí)間的i2t加權(quán)評(píng)估法 相對(duì)電磨損與相對(duì)電壽命法 四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備電氣壽命在線監(jiān)測(cè)累計(jì)開(kāi)斷電流監(jiān)測(cè)四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè) 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(dòng)監(jiān)測(cè)輔助開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)氣壓、油泵電機(jī)或彈簧儲(chǔ)能電機(jī)動(dòng)作過(guò)程電流波形合、分閘時(shí)間，三相不同期時(shí)間，燃弧時(shí)間及彈跳時(shí)間四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)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(shí)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(guò)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(dòng)監(jiān)測(cè) 分析機(jī)構(gòu)的動(dòng)作狀態(tài)和時(shí)間，可以反映斷路器內(nèi)部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)意義及方法 輔助開(kāi)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(chǔ)能電機(jī)動(dòng)作過(guò)程電流波形 反映機(jī)構(gòu)內(nèi)部和行程開(kāi)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(dòng)作狀況是否良好 合、分閘時(shí)間，三相不同期時(shí)間，燃弧時(shí)間及彈跳時(shí)間 間接反映斷路器的運(yùn)行狀況 四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備SF6氣體綜合監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)內(nèi)容 氣體壓力的監(jiān)測(cè) 氣體濕度的監(jiān)測(cè) 氣體分解產(chǎn)物監(jiān)測(cè)四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備SF6氣體綜合監(jiān)測(cè)氣體壓力的監(jiān)測(cè)氣體濕度的監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)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(kāi)斷失敗 監(jiān)測(cè)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(shí)在絕緣表面結(jié)露，擊穿電壓明顯下降，降低絕緣性能四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備SF6氣體綜合監(jiān)測(cè)氣體分解產(chǎn)物監(jiān)測(cè)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(duì)罐式斷路器和GIS 通過(guò)成分分析結(jié)合其它相關(guān)試驗(yàn)可判斷故障類型四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備SF6氣體綜合監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)目前面臨

11、的問(wèn)題 每種監(jiān)測(cè)，尤其是每一種分解產(chǎn)物都需要專門的監(jiān)測(cè)探頭，實(shí)施中存在困難，需要開(kāi)發(fā)綜合監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)類設(shè)備超高頻局放監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)對(duì)象及效果 罐式斷路器、GIS及開(kāi)關(guān)柜某罐式斷路器監(jiān)測(cè)結(jié)果四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備超高頻局放監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)對(duì)象GIS的重要絕緣缺陷 GIS 接地或帶電部位的凸起 自由移動(dòng)或固定顆粒 電氣懸浮 機(jī)械松動(dòng)的屏蔽 盆式絕緣子、絕緣拉桿內(nèi)部的氣泡和缺陷X四、開(kāi)關(guān)類設(shè)備超高頻局放監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)原理 活動(dòng)的缺陷會(huì)向GIS的殼體發(fā)射聲信號(hào) 測(cè)量聲信號(hào)，并根據(jù)由信號(hào)得到的參數(shù)對(duì)缺陷的類別進(jìn)行識(shí)別，可有效的檢測(cè)GIS中的缺陷 根據(jù)沿著GIS尋

12、找最高信號(hào)水平，可以對(duì)缺陷進(jìn)行定位五、互感器監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 油浸式電容型電流互感器開(kāi)展容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè) 氣體絕緣電流互感器開(kāi)展SF6氣體綜合監(jiān)測(cè) CVT的在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括介損及電容測(cè)試及二次電壓監(jiān)測(cè) 五、互感器監(jiān)測(cè)項(xiàng)目CVT的二次電壓監(jiān)測(cè) XcXKXT1XT2，二次電壓與一次電壓得到正確對(duì)應(yīng)關(guān)系 在一般設(shè)計(jì)時(shí)采用過(guò)補(bǔ)償（感抗值略大于容抗值），減少電阻對(duì)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(cè)項(xiàng)目 油浸式電容型套管開(kāi)展容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè) 氣體絕緣套管開(kāi)展SF6氣體綜合監(jiān)測(cè)五、避雷器監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 測(cè)量阻性電流的基波分量 全電流監(jiān)測(cè)五、避雷器監(jiān)測(cè)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(cè)項(xiàng)目 溫度弧垂在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（動(dòng)態(tài)增容系統(tǒng)） 微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 污穢在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 可視系統(tǒng)六、輸電線路溫度弧垂在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（動(dòng)態(tài)增容系統(tǒng)）通過(guò)動(dòng)態(tài)增容軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)增容六、輸電線路污穢在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)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(wèn)題 研究重點(diǎn)：電源、信號(hào)傳輸方式七、其它在線監(jiān)測(cè)技術(shù)紫外成像檢測(cè) 檢測(cè)機(jī)理 設(shè)備外部放電時(shí)，空氣中的氮?dú)怆婋x會(huì)產(chǎn)生紫外線 電暈、電弧放電產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為230405nm