电力设备在线监测

1、目录摘要 2前言 2第一章 高压断路器 2第一节 高压断路器的作用 2第二节 高压断路器的绝缘 3第三节 影响高压断路器绝缘性能 3第四节 断路器就其对地绝缘方式 3第二章 电力设备在线监测技术简介 4第三章 高压断路器的在线监测 4第一节 交流泄漏电流的在线监测 5第二节 高频接地电流的在线监测 5第三节 开关特性的在线监测 5第四节 温度特性的在线监测 6第五节 真空断路器真空度的在线监测 6结论 7高压 断路器的在线监测方法摘要：通过对断路器状态监测方法的介绍 , 分析了在线监测方法的诸多特点 , 指 出其监测内容丰富 , 信息处理速度快 , 对提高断路器故障的识别、 分析、诊断和 处理

2、有着极大的帮助作用 , 提出为加强设备管理 , 加强状态检修的需要 , 应用 在线监测技术已成为一种发展趋势。关键词：高压断路器 在线监测 电力系统前言：高压断路器是电力系统最重要的开关设备。它担负着控制和保护的功能， 既根据电网的运行的需要用它来可靠地投入或切除相应线路或电气设备。 当线路 或电气设备发生故障时， 将故障部分从电网中快速的切除， 保证电网无故障部分 正常的运行。 如果断路器不能在电力系统发生故障是开断线路、 消除故障，就会 使事故扩大造成大面积的停电。 因此，高压断路器性能的好坏、 工作可靠程度是 决定电力系统安全运行的重要因素。 在电力系统中工作的高压断路器必须满足灭 弧、

3、绝缘、发热和电动力方面的一般要求。第一章 高压断路器第一节 高压断路器的作用高压断路器（或称高压开关）它不仅以切断或闭合高压电路中的空载电流 和负荷电流， 而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用， 切断过负荷电 流和短路电流， 它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力， 可分为： 油断路 器(多油断路器、 少油断路器) 、六氟化硫断路器 (SF6断路器)、真空断路器、 压缩空气断路器等。第二节 高压断路器的绝缘高压断路器的绝缘主要有三个部分：一是导电部件对地之间的绝缘，通常是 由支持绝缘子或陶瓷、 绝缘拉杆和提升拉杆以及绝缘油或绝缘气体组成； 二是同 相断线口间的绝缘；三是相间绝缘，各相

4、独立的断路器的相间绝缘就是空气间隙。 断路器各部分绝缘应能承受标准所规定的试验电压的作用。第三节 影响高压断路器绝缘性能影响高压断路器绝缘性能的主要因素有：(1) 潮气变压器油中吸人 1104的水分将使其耐压水平从 1降低为几分之一， 绝缘胶纸受潮后沿面放电电压将大大下降， 并由于绝缘电阻的下降在工作电压下 就可能发生热击穿。(2) 外绝缘污闪 断路器断口间的工频电压可以达到两倍相电压， 在外绝缘污 脏并出现雾雨天时容易发生污闪。(3) 绝缘胶开裂 由于热胀冷缩而导致瓷套管充胶开裂、 密封结构老化， 使绝 缘强度大大降低。断路器中的断口连接是靠电接触， 接触电阻的存在增加了导体通电时的损耗，

5、使接触处的温度升高， 将直接影响其间绝缘介质的品质。 为保证断路器的可靠工 作，无论是导体本身还是接触处的温升都不允许超过规定值， 这就要求必须控制 接触电阻的数值，使之不超过允许阻值。第四节 断路器就其对地绝缘方式断路器就其对地绝缘方式来讲大体可分为以下两种类型。(1) 接地金属箱 (或罐) 型这一类型断路器的结构特点是触头和灭弧室装于接 地的金属箱中， 导电回路靠绝缘套管引入， 它的主要优点是可以在进出线套管上 装设电流互感器以提供电流信号和利用出线瓷套的电容式分压器以提供电压信 号，这种类型的断路器在使用时不需再配专用的电流和电压互感器。（2）套管支持型这一类型断路器的特点是安置触头和灭

6、弧室的容器 （ 可以是金 属筒，也可以是绝缘筒 ） 处于高电位，支持套管对地绝缘。第二章电力设备在线监测技术简介电力设备在线监测技术是一种利用运行电压来对高压设备绝缘状况进行试 验的方法， 它可以大大提高试验的真实性与灵敏度， 及时发现绝缘缺陷。 采用在 线监测的方法可以根据设备绝缘状况的好坏来选择不同的监测周期， 使试验的有 效程度明显提高。 在线监测可以积累大量的数据， 将被试设备的当前试验数据 （包 括停电及带电监测 ）和以往的监测数据相结合，用各种数值分析方法进行及时、 全面的综合分析判断， 就可以发现和捕捉早期缺陷， 确保安全运行， 从而减小由 于预防性试验间隔长所带来的误差。 通常

7、，一种电力设备的在线监测仪器或系统， 由传感器系统、 信号采集系统、 分析诊断系统组成。 传感器系统用于感知所需要 的电气参量或非电气参量， 目前常用的传感器有电磁传感器、 力学量传感器、 声 数传感器、热参数传感器、 化学量传感器等。 信号采集系统是将传感器得到的模 拟量转换成数字量进行传输，应用数字滤波技术对采集到的信号进行滤波处理， 抑制和消除外界干扰和背景噪声， 提取真实信号， 并进行信号的还原， 光电转换 和光纤传输的引入有效地解决了高压隔离的问题。 分析诊断系统利用小波分析技 术、神经网络技术、模糊诊断技术、专家分析技术等方法对所采集信号进行分析、 处理和诊断， 得到所测电力设备绝

8、缘的当前状况， 并根据需要进行绝缘诊断和寿 命评估。第三章 高压断路器的在线监测高压断路器是能开断、闭合和承载运行状态的正常电流，并能在规定时间承载、闭合和开断异常电流（如短路电流）的电器设备。其工作特点是瞬时从导通 状态变为绝缘状态或者瞬时从绝缘状态变为导通状态。 在电力系统中， 有效地运 用高压断路器的控制和保护功能来保证电网的安全、可靠运行具有实际意义。第一节 交流泄漏电流的在线监测高压少油断路器在运行时，承受运行电压的绝缘是绝缘拉杆和绝缘油。高压 少油断路器最常见的故障是断路器进水受潮， 使得绝缘水平下降， 有时甚至发生 击穿或爆炸事故。 要实现断路器交流泄漏电流的在线监测， 需要对断

9、路器结构进 行必要的改造。断路器的改造主要是指对绝缘拉杆的改造，将电流表 （微安表 ）串 人回路，以满足在线监测泄漏电流的要求。 断路器的绝缘拉杆一端通过操动机构 接地，一端接于运行相电压上，改造的方法是在距离 拉杆接地端上部约 12cm 处镶上金属圆环， 在圆环上焊接或用螺丝固定测量电 极，并用可伸缩的弹性引线由断路器底部用小套管引出。 在运行时将其接地， 测 量小套管与绝缘拉杆上镶包的圆环电极间的引线采用具有弹性伸缩的绝缘软线， 这是为了使其在断路器分、合及绝缘拉杆发生陕速运动时，弹性导线随之伸缩， 保证不会断脱。将测量引线接于测量小套管上，引线经桥式整流电路接地，用直流微安表测 量。测量

10、时， 断开测量小套管接地引线， 由直流微安表读出运行电压下的泄漏电 流 （直流微安表接于桥式整流电路另两个端点 ）。测量完毕后，测量小套管恢复接 地，使高压少油断路器恢复正常运行。第二节 高频接地电流的在线监测由高压断路器 （如 SF6断路器 ）内部放电产生的高频电晕电流， 会流入壳体的接 地线。通过传感器监测该电流， 用滤波器消除干扰后， 进行输出信号的判断处理， 对湿度应不大于 65。第三节 开关特性的在线监测采用监测断开、投入时的控制电流，并测量通电时间的“控制断开时间表示 从线圈励磁到主接点“开”为止的时间，但如主触点动作有异常，则用连杆机构与主触点作机械联接的操动机构部分的开关动作就

11、会产生迟滞征兆， 同时开关时 间特性起变化。 所以通过监测控制电流的通电时间， 就能够监测主触点及操动机 构部分的开关特性故障第四节 温度特性的在线监测采用比较 2 个以上测量点温度以监测异常过热的“外壳温度测量法” ，温度 传感器依次装在各相相同位置的测量点上， 其测量位置如图。 测量的温度信号通 过温度变换器输入到数字运算部分， 而输出为测量温度即同相的导体连接部分外 壳温度差。 除了内部导体温升引起发热外， 外壳温度还取决于直射阳光引起的温 升和风吹引起的冷却， 所以要对测量位置予以注意， 以使三相的条件相同， 通过 监测其温度差，使其影响保持在最小限度。第五节 真空断路器真空度的在线监

12、测真空灭弧室的真空度因某种原因降低时，内部闪络电压值发生如各种真空度 的监视方法：(1)耐压法在真空灭弧室的极问施加与真空灭弧室问距离相应的交流AC高压电或直流 (DC)高压电，根据有无闪络现象 (放电电流的大 Ib)来判断真空度好坏。(2)放电电流检测法在真空度降低的状态下使真空断路器断开时，因为真空 灭弧室内部由于线路电压而呈导通状态， 所以按照真空断路器负载侧的回路条件， 将有放电电流流过。 如果真空断路器的负载侧接有避雷器等电阻元件， 就能够监 测流过电阻元件的电流， 从而发出警报。用作电涌保护的 C和 C-R吸收器同样可 用于监测放电电流。(3) 放电干扰监测法该方法和的原理相同，间

13、接测量放电电流流过时发生的 放电干扰。(4) 中间电位变化监测法真空灭弧室多数具有中间保护屏 (浮式屏 )。当真空度 降低时，真空灭弧室的中间保护屏电位会起变化， 所以如直接将电容器等接在中 间保护屏上， 就可以监测通过该电容的放电电压， 并利用电位变化监测传感器监 测中间保护屏的电位变化 (电场变化)(5) 直接监测法该方法是在真空灭弧室的某一处直接安装真空度监测传感器， 直接测量真空度的传感器有离子泵元件、 磁控管等元件等。 利用放电的元件有放 电间隙，而利用尺寸变化的元件有膜盒。结论断路器作为电力系统中最重要的控制设备， 其优异与可靠的性能直接关系到 电力系统的安全运行。当前经济建设大幅迈进，电力设备大量增加，对其连续、 安全、可靠、有效运行要求越来越高。为加强设备管理，满足加强状态检修的需 要，应用在线监测技术已成为一种发展趋势。 在线监