電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷-第3章-電容性設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)

第三章電容型設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的典型應(yīng)用電容型設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測(cè)變壓器油中溶解氣體的監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)變壓器局部放電的在線監(jiān)測(cè)高電壓絕緣預(yù)備知識(shí)電力設(shè)備的構(gòu)成材料電力設(shè)備是電力系統(tǒng)的構(gòu)成元件

電力設(shè)備是機(jī)械與電磁相結(jié)合的裝備電力設(shè)備主要由兩類不同材料構(gòu)成：

一類為金屬材料，包括銅、鋁等導(dǎo)電材料，硅鋼片等導(dǎo)磁材料，鑄鐵、鋼板等外殼或結(jié)構(gòu)材料； 另一類為絕緣材料，如絕緣紙(及紙筒、紙板)、層壓板(及筒)、塑料薄膜、硅橡膠、電瓷、絕緣油、絕緣氣體等。電力設(shè)備中絕緣材料或電介質(zhì)的根本作用，除了在電容器中有儲(chǔ)能這一特殊要求外，在其它絕大多數(shù)場(chǎng)合中，只是防止電流向不希望的方面流動(dòng)，以及對(duì)不同電位的導(dǎo)體起機(jī)械固定或隔離作用上世紀(jì)40年代以前，絕緣問(wèn)題似乎并不占有重要的作用。相對(duì)于金屬材料，絕緣材料尤其是有機(jī)絕緣材料，容易老化變質(zhì)而使其機(jī)電強(qiáng)度顯著降低；電力系統(tǒng)中60％以上的停電事故是由電力設(shè)備的絕緣缺陷引起的；潛伏性故障－設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中存在質(zhì)量問(wèn)題，安裝運(yùn)輸中出現(xiàn)損壞；運(yùn)行中故障－由于電、熱、機(jī)械、化學(xué)及其它因素，潛伏性故障發(fā)展或出現(xiàn)新的故障；絕緣缺陷的分類：集中性缺陷、分布性缺陷；電力設(shè)備的故障國(guó)外先進(jìn)電力企業(yè)供電可靠性高，最好水平達(dá)到輸配電網(wǎng)年平均每戶停電次數(shù)為0.1次，平均停電時(shí)間不超過(guò)4分鐘，供電可靠率可達(dá)99.999%。大城市供電網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)地下電纜，電網(wǎng)線損率可降低到4.5%。開關(guān)多數(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)油化，基本實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守。由于自動(dòng)化和信息化技術(shù)的應(yīng)用，使其售電量增長(zhǎng)和公司職工人數(shù)增長(zhǎng)的比例達(dá)到很高的水平(一流企業(yè)達(dá)到100:4)。與這些數(shù)據(jù)相比較，國(guó)家電網(wǎng)公司2002年平均線損率仍為6.91%，10千伏用戶供電可靠率為99.906%，最低的省公司10千伏用戶供電可靠率只有99.664%。對(duì)用戶的年平均停電次數(shù)為1.96次（不包括瞬時(shí)停電）。超高壓輸電線路穩(wěn)定極限低，電網(wǎng)有功調(diào)峰、無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)整手段欠缺，輸送能力不能充分發(fā)揮，可靠性差。配電網(wǎng)比較薄弱，線路間聯(lián)絡(luò)差，互供能力不足。農(nóng)村電網(wǎng)薄弱，供電損耗高，可靠性低，無(wú)人值班變電所比例小。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司科技發(fā)展規(guī)劃(2003~2005~2010)公布數(shù)據(jù)（國(guó)家電網(wǎng)科[2003]285號(hào)）

設(shè)計(jì)上：研究改善電場(chǎng)分布、降低最大場(chǎng)強(qiáng)；

配件上：對(duì)配件(如變壓器分接開關(guān)、套管等)認(rèn)真選購(gòu)及試驗(yàn)；

工藝上：提高油紙絕緣包纏、干燥、浸漬質(zhì)量；

試驗(yàn)上：嚴(yán)格車間檢驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、增加局放試驗(yàn)等。

生產(chǎn)過(guò)程的措施（制造廠家）投運(yùn)后的試驗(yàn)和維修策略（運(yùn)行部門）

加強(qiáng)試驗(yàn)和維修如何減少電力設(shè)備的故障、避免和減少損失？電力設(shè)備試驗(yàn)的分類按類型分類：型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、交接驗(yàn)收試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)等；

設(shè)計(jì)定型－－型式試驗(yàn)－－地點(diǎn)在認(rèn)證機(jī)構(gòu)制造完出廠前－－出廠試驗(yàn)－－地點(diǎn)在廠家制造商與運(yùn)行商之間的交接－－交接驗(yàn)收試驗(yàn)－－地點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)投入運(yùn)行后的運(yùn)行中－－預(yù)防性試驗(yàn)－－地點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)按性質(zhì)和要求分類：絕緣試驗(yàn)、特性試驗(yàn)；絕緣試驗(yàn)的分類：非破壞性試驗(yàn)(試驗(yàn)電壓低)、破壞性試驗(yàn)(試驗(yàn)電壓高)；電介質(zhì)電介質(zhì)電氣性能的劃分四個(gè)電氣性能：電介質(zhì)極化特性、電介質(zhì)損耗特性、電氣傳導(dǎo)特性、電氣擊穿特性

介電特性：

電氣傳導(dǎo)特性：

如載流子移動(dòng)、高場(chǎng)強(qiáng)下的電氣傳導(dǎo)

機(jī)理等；主要物理量為絕緣電導(dǎo)和泄漏電流

電氣擊穿特性：

包括擊穿機(jī)理、劣化、電壓-時(shí)間特性曲線（V-t）等；主要物理量為擊穿場(chǎng)強(qiáng)

電介質(zhì)極化機(jī)理，主要物理量為介電常數(shù)ε電介質(zhì)損耗機(jī)理，主要物理量為介損tgδ介電常數(shù)相對(duì)介電常數(shù)介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng)，原外加電場(chǎng)（真空中）與介質(zhì)中電場(chǎng)的比值即為相對(duì)介電常數(shù)，又稱誘電率，與頻率相關(guān)。介電常數(shù)是相對(duì)介電常數(shù)與真空中絕對(duì)介電常數(shù)乘積。

高介電常數(shù)的材料放在電場(chǎng)中，場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降ε=εr*ε0，ε0為真空絕對(duì)介電常數(shù)，ε0=8.85*10-12,F/m常用介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)空氣1.00059非極性變壓器油2.2～2.5弱極性蓖麻油4.5極性純水81強(qiáng)極性聚乙烯2.25～2.35弱極性油浸紙3.3～3.8極性電瓷5.5～6.5離子性云母5～7離子性電介質(zhì)的分類：根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分為3類

非極性及弱極性電介質(zhì) 偶極性電介質(zhì) 離子性電介質(zhì)

固體電介質(zhì)的介電常數(shù)

非極性和弱極性固體電介質(zhì)：此類固體電介質(zhì)的種類很多，聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、石蠟、石棉、無(wú)機(jī)玻璃等都屬此類，這類電介質(zhì)只有電子式極化和離子式極化，介電常數(shù)不大，通常在2.0-2.7范圍。介電常數(shù)與溫度的關(guān)系也與單位體積內(nèi)的分子數(shù)與溫度的關(guān)系相近

偶極性固體電介質(zhì)：屬于此類的固體電介質(zhì)有樹脂、纖維、橡膠、蟲膠、有機(jī)玻璃、聚氯乙烯和滌綸等。這類電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)較大，一般為3-6，還可能更大。介電常數(shù)和溫度及頻率的關(guān)系和極性液體的相似離子性電介質(zhì)：如陶瓷，云母等，此類電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?r一般在5-8左右

討論電介質(zhì)極化的意義：1、選擇絕緣：

電容器大電容器單位容量體積和重可減少電纜小可使電纜工作時(shí)充電電流減小電機(jī)定子線圈槽出口和套管小,可提高沿面放電電壓2、多層介質(zhì)的合理配合：電場(chǎng)分布與成反比組合絕緣采用適當(dāng)?shù)牟牧峡墒闺妶?chǎng)分布合理3、研究介質(zhì)損耗的理論依據(jù)：介質(zhì)損耗與極化類型有關(guān)，損耗是絕緣劣化和熱擊穿的主要原因4、絕緣試驗(yàn)的理論依據(jù)：在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中通過(guò)測(cè)量吸收電流可以反映夾層極化現(xiàn)象，能夠判斷絕緣受潮情況。吸收電荷將對(duì)人身構(gòu)成威脅5、研發(fā)新型絕緣材料在直流電壓的作用下，電介質(zhì)中沒有周期性的極化過(guò)程，只要外加電壓還沒到達(dá)引起局部放電的數(shù)值，介質(zhì)中的損耗將僅由電導(dǎo)所引起。所以用體積電導(dǎo)和表面電導(dǎo)率兩個(gè)物理量就已能充分說(shuō)明問(wèn)題。（一）電介質(zhì)損耗的基本概念電介質(zhì)的損耗在交流電壓下，流過(guò)電介質(zhì)的電流包含有功分量和無(wú)功分量，即

P=UIcosφ=UIR=UICtgδ=U2ωCptgδ式中ω——電源角頻率；

φ——功率因數(shù)角；

δ——介質(zhì)損耗角。介質(zhì)損耗角δ

為功率因數(shù)角φ的余角，其正切tgδ

又可稱為介質(zhì)損耗因數(shù)。在下圖中畫出了此時(shí)的電壓、電流相量圖，可以看出，此時(shí)的介質(zhì)功率損耗UU～I(xiàn)RCPUδφI通常均采用介質(zhì)損耗角正切tgδ

作為綜合反映電介質(zhì)損耗特性優(yōu)劣的一個(gè)指標(biāo)，測(cè)量和監(jiān)控各種電力設(shè)備絕緣的tgδ

值已成為電力系統(tǒng)中絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的最重要的項(xiàng)目之一。圖中C1

代表介質(zhì)的無(wú)損極化（電子式和離子式極化），C2—R2

代表各種有損極化，而R3則代表電導(dǎo)損耗。有損介質(zhì)更細(xì)致的等值電路如下圖所示R3C1R2C2

i=i1+i2+i3i1i2i3uUδφ在這個(gè)等值電路上加上支流電壓時(shí)，電介質(zhì)中流過(guò)的將是電容電流i1、吸收電流i2

和傳導(dǎo)電流i3

。三者隨時(shí)間的變化如上右圖。這三個(gè)電流分量加在一起，即得出總電流上右圖中的總電流i,它表示在直流電壓作用下，流過(guò)絕緣的總電流隨時(shí)間而變化的曲線，稱為吸收曲線。i1i3i2iI606015I15i

t(s)上述三支路等值電路可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為電阻、電容的的并聯(lián)等值電路或串聯(lián)等值電路。若介質(zhì)損耗主要由電導(dǎo)所引起，常采用并聯(lián)等值電路；如果介質(zhì)損耗主要由極化所引起，則常采用串聯(lián)等值電路?，F(xiàn)分述如下：把電流歸并成有功電流和無(wú)功電流兩部分，即可得如下圖所示的并聯(lián)等值電路，圖中CP代表無(wú)功電流IC的等值電容、R代表有功電流IR的等值電阻。其中URCP⒈并聯(lián)等值電路此時(shí)電路的功率損耗為

介質(zhì)損耗角正切tgδ

等于有功電流和無(wú)功電流的比值，即UU～I(xiàn)RCPUδφI由右圖的相量圖可得由于，I=UCSωCS=Ucosδ·ωCS

，所以電路的功率損耗將為

上述有損電介質(zhì)也可用一只理想的無(wú)損耗電容CS和一個(gè)電阻r

相串聯(lián)的等值電路來(lái)代替，如右圖所示。UCsrUδφI

UrUcs⒉串聯(lián)等值電路用兩種等值電路所得出的tgδ

和P理應(yīng)相同，所以只要把并聯(lián)電路與串聯(lián)電路的損耗公式加以比較，即可得CS≈CP，說(shuō)明兩種等值電路中的電容值幾乎相同，可以用同一電容C來(lái)表示。另外串聯(lián)等值電路中的電阻r

要比并聯(lián)等值電路中的電阻R

小得多。因?yàn)榻橘|(zhì)損耗角δ值一般都很小，cosδ≈1，所以

P≈U2ωCStgδ答：1）直流電壓下：

2）工頻交流電壓下：

3）工頻交流下介質(zhì)損耗并聯(lián)電路的等值電阻：舉例：一臺(tái)電容器的電容量C＝2000pF，tan

＝0.01，而直流下的絕緣電阻為2000M，試求：(1).直流100kV下的功率損耗；(2).工頻(有效值)100kV下的功率損耗，它與直流100kV下?lián)p耗的比值；(3).交流下介質(zhì)損耗的并聯(lián)等值電路中的等值電阻，它與直流絕緣電阻的比值。電介質(zhì)的老化絕緣的老化:電氣設(shè)備的絕緣在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列物理變化(如固體介質(zhì)軟化或熔解,低分子化合物及增塑劑的揮發(fā))和化學(xué)變化(如氧化,電解,電離,生成新物質(zhì)),致使其電氣,機(jī)械及其他性能逐漸劣化.

電氣設(shè)備的使用壽命一般取決于其絕緣的壽命，而后者與老化過(guò)程密切相關(guān).

電擊穿絕緣老化的因素

熱擊穿電化學(xué)擊穿(局部放電)

其他影響因素

表達(dá)介電性能的參數(shù)介電系數(shù)ε→電容量C電阻率ρ→絕緣電阻Ri介質(zhì)損耗角正切tanδ→介質(zhì)損耗P擊穿場(chǎng)強(qiáng)Eb

→擊穿電壓Ub極化、電導(dǎo)、放電、損耗、老化、擊穿的關(guān)系常用氣體、液體、固體介質(zhì)的耐電強(qiáng)度不同氣體的耐電及液化特性常用液、固體介質(zhì)的tgδ（20℃）變壓器油0.0005～0.005油浸紙0.001～0.01油浸pp膜0.0005～0.004聚乙烯0.0001～0.0002電瓷0.01～0.05第三章電容型設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)第一節(jié)概述電容型設(shè)備的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的意義電容型設(shè)備介質(zhì)損耗的理論知識(shí)第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)電橋法相位差法數(shù)字分析法第三節(jié)測(cè)量三相不平衡電流第四節(jié)電力電容器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷第一節(jié)概述

一、電容型設(shè)備的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目電容型設(shè)備包括：高壓套管、電容式電流互感器（CT）、電容式電壓互感器（CVT）、耦合電容器（OY）、電力電容器等。特點(diǎn)：電容型設(shè)備的高壓端對(duì)地有較大的等值電容。110kV及以上的電容型設(shè)備的高壓端對(duì)地電容約在500～5000pF范圍內(nèi)。電容型設(shè)備的主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目介質(zhì)損耗——tanδ電容值——C電流值——IX電力電容器電容式電壓互感器高壓套管電容式電流互感器、耦合電容器、CVT、電容式套管這些電容型高壓設(shè)備主絕緣承受一次高壓，將有泄漏電流Ix流過(guò)，絕緣電介質(zhì)在交變電場(chǎng)下會(huì)產(chǎn)生電導(dǎo)損耗和極化損耗，它們共同產(chǎn)生電介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ對(duì)于發(fā)現(xiàn)絕緣整體性缺陷非常靈敏，電容型設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中如果受潮、劣化或發(fā)生某層電容擊穿，則設(shè)備的主電容量將會(huì)發(fā)生變化，所以監(jiān)測(cè)電容型設(shè)備的電容量，同樣也能很有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。因此，介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ的變化是絕緣劣化的主要標(biāo)志。第一節(jié)概述

二、電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的意義監(jiān)測(cè)tanδtanδ是設(shè)備絕緣的局部缺陷中介質(zhì)損失引起的有功電流分量Ir和設(shè)備總電容電流Ic之比。監(jiān)測(cè)tanδ對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣的整體劣化（例如絕緣均勻受潮）較為靈敏，而對(duì)局部缺陷則不太靈敏。監(jiān)測(cè)C、IX能給出有關(guān)可引起極化過(guò)程改變的介質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的信息（例如：均勻受潮或嚴(yán)重缺油）還能發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的局部缺陷（絕緣部分擊穿）。圖4-1表示在交流電壓作用下介質(zhì)絕緣的特性。流過(guò)介質(zhì)的電流由兩部分組成：ICx為電容電流分量，IRx為有功電流分量。通常ICx>>IRx,甚小。介質(zhì)中的功率損耗

P=UIRx=UICx

tgδ=U2Cx

tg

δ

（3-1）tgδ為介質(zhì)損失角的正切，一般均比較小。介質(zhì)絕緣的等值電路和向量圖如果絕緣內(nèi)的缺陷不是分布性而是集中性的，則tg

δ有時(shí)反映就不靈敏。被試絕緣的體積越大，或集中性缺陷所占的體積越小，那么集中性缺陷處的介質(zhì)損耗占被試絕緣全部介質(zhì)損耗中的比重就越小，而ICx一般幾乎是不變的。故由（3-1）式可知，tg

δ增加的也越少，這樣，測(cè)tg

δ法就越不靈敏。對(duì)于象電機(jī)、電纜這類電氣設(shè)備，由于運(yùn)行中故障多為集中性缺陷發(fā)展所致，而且被試絕緣的體積較大，tg

δ法效果就差了。

當(dāng)被試品絕緣由不同的介質(zhì)組成時(shí)，例如由兩種不同的絕緣部分并聯(lián)組成，則根據(jù)被試品總的介質(zhì)損耗為其兩個(gè)組成部分介質(zhì)損耗之和，而且被試品所受電壓即為各組成部分所受的電壓，由（3-1）式可得

從而由（3-2）式可知，越小，則C2中缺陷（tg

δ

2增大）在測(cè)整體的tg

δ時(shí)越難發(fā)現(xiàn)。圖4-2tg

δ

～U關(guān)系曲線第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)電橋法相位差法數(shù)字分析法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)電橋法西林電橋、電流比較儀型、自動(dòng)電橋優(yōu)點(diǎn)：比較準(zhǔn)確、可靠；與電源波形的頻率無(wú)關(guān)；數(shù)據(jù)重復(fù)性較好。缺點(diǎn)：需改變?cè)O(shè)備原有運(yùn)行狀態(tài)；操作比較復(fù)雜；是一種間接測(cè)量方法。電橋法很少用于介質(zhì)損耗的在線監(jiān)測(cè)，常用于介質(zhì)損耗的離線測(cè)量。QS3型高壓電橋主要用于測(cè)量高壓工業(yè)絕緣材料的介質(zhì)損失角的正切值及電容量。其采用了西林電橋的經(jīng)典線路。電橋由橋體、指另儀、跟蹤器組成，本電橋特別適用測(cè)量各類絕緣油和絕緣材料的介損(tgδ)及介電常數(shù)(ε)。

西林電橋原理接線圖Cx一被試品等值電容;Rx一被試品介質(zhì)損耗等值電阻；Cn一標(biāo)準(zhǔn)電容：R3一無(wú)感可調(diào)電阻；C4--可調(diào)電容；R4一無(wú)感固定電阻：T-一電源變壓器電橋平衡時(shí)：

Cx=CnR4/R3

（1）

tanδx=ωC4R4

（2）在工頻試驗(yàn)電壓下，式(2)中ω=2πf=lOOπ，取R4為10000/π=3184Ω，則tanδx=C4．即C4的微法值就是tanδx值。電流比較型電橋原理接線圖

Cn--標(biāo)準(zhǔn)電容;Cx—被試品的電容：Rx--被試品介質(zhì)損耗等值電阻；U--試驗(yàn)電壓；R—十進(jìn)可調(diào)電阻箱；C—可調(diào)電容；Wn和Wx--分別為電流比較型電橋標(biāo)準(zhǔn)臂和被測(cè)臂匝數(shù)；T--變壓器：WD一平衡指示器匝數(shù)當(dāng)電橋平衡時(shí)，由安匝平衡原理可得：

Cx=Cn

Wn/Wx

（3）

tanδx=ωRC

（4）相位差法——過(guò)零相位比較法監(jiān)測(cè)原理——原理框圖

電橋法是一種間接測(cè)量方法，而相位差法則是直接測(cè)量介質(zhì)損耗正切值tanδ。監(jiān)測(cè)原理——電流、電壓信號(hào)的獲取電流信號(hào)由設(shè)備末屏接地線或設(shè)備本身接地線的低頻電流傳感器，經(jīng)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后輸入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電壓信號(hào)由同相的電壓互感器提供，并經(jīng)電阻器分壓后輸出。電流信號(hào)經(jīng)正相整流，電壓信號(hào)經(jīng)反向整流，得到下圖所示波形。兩個(gè)信號(hào)取“與”運(yùn)算得到相差，然后第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)

誤差分析——誤差來(lái)源頻率f的變化當(dāng)f＝50Hz，計(jì)數(shù)脈沖頻率為4M時(shí)，設(shè)tanδ≈δ＝1%，則N=（0.5π-0.01）40000/π=19873個(gè)計(jì)數(shù)脈沖增加了40個(gè)，使tanδ值偏小0.32%，實(shí)測(cè)值為0.68%。若f變?yōu)?9.9Hz，則：相對(duì)誤差：32%對(duì)策？？？誤差分析——誤差來(lái)源電壓互感器原副邊的固有相差為系統(tǒng)誤差，可在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理時(shí)加以扣除。諧波的影響tanδ是由基波來(lái)計(jì)算的，而電力系統(tǒng)中常存在高次諧波（尤其三次諧波）將使相差發(fā)生偏差，因此必須要有低通濾波單元，濾去高次諧波。一般要求對(duì)三次諧波衰減40dB以上。誤差分析——誤差來(lái)源電流、電壓兩路信號(hào)在處理過(guò)程中存在時(shí)延低通濾波(10us-0.003rad)、放大、整形電路均會(huì)帶來(lái)時(shí)延差，因此兩路信號(hào)的處理電路應(yīng)選用相同參數(shù)，并選用性能優(yōu)良的器件。過(guò)零整形的時(shí)延。選擇閥值相同的電子器件。整形波形引起的誤差(TTL高電平下限2V低電平上限0.8V)。選擇性能優(yōu)良的高速器件。其他因素：溫度等。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不更改設(shè)備的運(yùn)行情況。缺點(diǎn)由于上述眾多的誤差因素，故對(duì)各單元電子器件的要求較高，否則會(huì)影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的重復(fù)性，甚至出現(xiàn)由于重復(fù)性差而無(wú)法正確診斷的情況。相位差法對(duì)硬件提出了很高的要求，會(huì)使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步復(fù)雜。因此出現(xiàn)了用軟件計(jì)算相位差的全數(shù)字測(cè)量法。第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)

二、數(shù)字分析法數(shù)字分析法:過(guò)零點(diǎn)時(shí)差比較法：對(duì)諧波干擾敏感過(guò)零電壓差比較法：對(duì)抗干擾處理要求很苛刻自由電壓矢量法正弦波矢量法諧波分析法異頻電源法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)

二、數(shù)字分析法——諧波分析法基本原理運(yùn)用傅立葉變換和三角函數(shù)的正交性質(zhì)直接計(jì)算tanδ基本原理滿足狄里赫利條件的電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓ux與電容型設(shè)備泄漏電流ix，可按傅里葉級(jí)數(shù)分解為直流分量和各次諧波分量之和：（1）（2）式中：U0—電壓的直流分量，I0—電流的直流分量，Ukm—電壓的各次諧波幅值，Ikm—電流的各次諧波幅值，

k—電壓的各次諧波相角，k—電流的各次諧波相角，k=1，2，3，4………基本原理式（1）、式（2）可變換（和差化積）為：（3）（4）將式（3）兩邊同乘以cosk

t，取一周期內(nèi)定積分，可得：（5）基本原理三角函數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)定積分的正交特性：基本原理根據(jù)上述正交特性，式（5）可化簡(jiǎn)為：所以：同理，式（3）兩邊同乘以sink

t，并取一周期內(nèi)定積分，可化簡(jiǎn)得：（6）（7）對(duì)基波，令k=1，并且以式（6）除以式（7），則可得電壓基波相角

1：（8）第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)

二、數(shù)字分析法——諧波分析法基本原理按相同方法，可由式（4）推得電流基波相角

1：（10）（9）對(duì)容性試品，電流相角超前于電壓90o，所以介質(zhì)損失角正切：第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)

二、數(shù)字分析法——諧波分析法特點(diǎn)要求對(duì)被測(cè)電壓和電流同步采樣，否則（

1－

1）是變化的，影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的重復(fù)性。FFT要求一周波采樣2n個(gè)點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)頻率的變化，應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行鎖相倍頻跟蹤，以確保頻率變化時(shí)仍采樣2n個(gè)點(diǎn)。對(duì)硬件電路依賴小，如電路零漂等對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)影響，從而提高了測(cè)量的穩(wěn)定性和測(cè)量精度。采用該方法可將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成中央集控式，減少設(shè)備投資。該方法主要依靠軟件分析法，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單，是介損監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)

二、數(shù)字分析法——諧波分析法舉例1、工作原理第三節(jié)測(cè)量三相不平衡電流由三個(gè)電容器設(shè)備組成Y連接，如果三相電源電壓對(duì)稱，且三個(gè)設(shè)備的電容量及介質(zhì)損耗角正切也相等，則中性點(diǎn)處無(wú)電流流過(guò)。當(dāng)有一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，即有三相不平衡電流流過(guò)。2、引起不平衡電流的原因第三節(jié)測(cè)量三相不平衡電流三相設(shè)備絕緣的等效導(dǎo)納的差別而引起的感應(yīng)電流Ib諧波的影響因此對(duì)于完好的設(shè)備也可能出現(xiàn)不平衡電流，因此應(yīng)該盡量使三相系統(tǒng)對(duì)稱化，并采取濾波措施，保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)較高的靈敏度。3、監(jiān)測(cè)線路取三相電流由R1、R2、R3引出，后流經(jīng)R0，監(jiān)測(cè)電壓U0，實(shí)際上可反映的是。改變R1、R2、R3的阻值，抵