在线监测绪论.

1、电气设备电气设备在在线监测线监测与与故障故障诊断诊断www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo2课课程程教教材：材：王昌王昌长长、李福祺、高、李福祺、高胜胜友友编编著：著：电电力力设备设备的在的在线线监测与监测与故障故障诊断诊断，清华清华大大学学出版社，出版社，20062006参参考考教教材：材：1 1、朱德恒、朱德恒、谈谈克雄主克雄主编编：电绝缘诊断电绝缘诊断技技术术，中中国电国电力出版社，力出版社，199919992 2、严严璋璋编编：电气绝缘电气绝缘在在线检测线检测技技术术，中，

2、中国电国电力出版社，力出版社，199519953. 3. 黄黄新波：新波：变电设备变电设备在在线监测与线监测与故障故障诊断诊断，中中国电国电力出版社，力出版社， 20122012www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo3近几年世界大停电事件回顾www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo4www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All r

3、ights reserved.Company LogoLogo5www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo6www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo7u“8.14”大停电时间：2003年8月14日下午4:11pm地点：美国8个洲 加拿大2个省www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company

4、LogoLogo8危害：扰乱了5000万人的工作和生活停电长达29小时直接经济损失初估达300亿美元间接损失、民众心理？www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo9怎样怎样预防预防电气设备故障？电气设备故障？www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo101 1、本课程的研究对象、本课程的研究对象2 2、电气设备的绝缘故障及其危害性、电气设备的绝缘故障及其危害性3 3、电气设备维

5、修机制的发展和状态维修的必要性、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性4 4、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势5 5、在线监测系统的技术要求、在线监测系统的技术要求6 6、本课程的学习内容和方法、本课程的学习内容和方法第一章第一章 绪论绪论www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo11发电发电发电www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company Logo

6、Logo12输电www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo13配电www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo14用电www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo15动动力系力系统统、电电力系力系统统、电电力力网网示意示意图图：www.art-com.co.krCopyri

7、ght by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo16汽轮发电机汽轮发电机：www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo17绝缘子:www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo18720MVA/500kV720MVA/500kV三相三相电电力力变压变压器器www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM

8、 PT All rights reserved.Company LogoLogo19110kV 110kV 少油少油断断路器路器www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo20220kV SF6220kV SF6断路器www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo21220kV 电压互感器www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All righ

9、ts reserved.Company LogoLogo22220kV 电流互感器www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo23220kV 耦合电容器、电容式电压互感器www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo24220kV 220kV ZnOZnO 逼雷器www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.C

10、ompany LogoLogo251 1、本、本课课程的程的研研究究对对象象电力系统电气设备的绝缘绝缘状况www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo262 2、电气设备电气设备的的绝缘绝缘故障及其危害性故障及其危害性电气设备是电力系统的基本元件，其性能的好坏直接影响到电气设备是电力系统的基本元件，其性能的好坏直接影响到系统的安全可靠运行。系统的安全可靠运行。高压电气设备主要由高压电气设备主要由两类两类不同材料构成：不同材料构成： 一类为一类为金属材料金属材料，包括铜、铝等导电材料，硅钢

11、片等导磁材料，包括铜、铝等导电材料，硅钢片等导磁材料，铸铁、钢板等外壳或结构材料；铸铁、钢板等外壳或结构材料； 另一类为另一类为绝缘材料绝缘材料，如绝缘纸，如绝缘纸( (及纸筒、纸板及纸筒、纸板) ) 、绝缘油、塑料、绝缘油、塑料薄膜、层压板薄膜、层压板( (及筒及筒) )、电瓷等。、电瓷等。相对于金属材料而言，绝缘材料更容易损坏，很容易老化变相对于金属材料而言，绝缘材料更容易损坏，很容易老化变质而使机电强度显著降低。因而绝缘材料机电性能的好坏往往质而使机电强度显著降低。因而绝缘材料机电性能的好坏往往成为决定整个电气设备寿命的关键所在。成为决定整个电气设备寿命的关键所在。www.art-com

12、.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo272 2、电气设备电气设备的的绝缘绝缘故障及其危害性故障及其危害性www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo282 2、电气设备电气设备的的绝缘绝缘故障及其危害性故障及其危害性大量资料表明：导致设备失效的主要原因是电力系统大量资料表明：导致设备失效的主要原因是电力系统电气设备绝缘性能的劣化。电气设备绝缘性能的劣化。我国： 1、19841986年，110KV

13、及以上等级电力变压器事故的统计分析表明，由于绝缘劣化引起的事故的台次占总事故台次的68%和总事故容量的74%；1990年统计数字分别为76%和65%； 2、1971-1974年，我国6KV及以上电机事故的统计分析表明，绝缘损坏事故占事故总台次的66%； 3、1980年，电力部对36台故障电流互感器进行分析，结果绝缘事故占92%。www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo292 2、电气设备电气设备的的绝缘绝缘故障及其危害性故障及其危害性国外： 1、美国某地区4.8kV4.8kV配电系统

14、对1980-19891980-1989年间失效电容器的统计分析指出，其中92%92%是因绝缘劣化引起失效； 2、日本日新公司对故障变压器统计结果是绝缘故障占45%45%。 www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo302 2、电气设备电气设备的的绝缘绝缘故障及其危害性故障及其危害性 电气设备在运行过程中会受到各种因素（电、热、机械、环境等）的作用，内部发生复杂的化学、物理变化，导致性能逐渐劣化，这种现象称为老化。 对电气设备绝缘老化的研究正是监测和诊断的基础！www.art-com.c

15、o.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo312 2、电气设备电气设备的的绝缘绝缘故障及其危害性故障及其危害性引起绝缘老化的具体原因：引起绝缘老化的具体原因：热老化：决定设备寿命的主要因素决定设备寿命的主要因素电老化：主要指放电老化主要指放电老化机械老化：机械应力作用下，材料中微观缺陷（分子级别）机械应力作用下，材料中微观缺陷（分子级别）发生规则运动，形成裂缝或逐渐扩大的过程。发生规则运动，形成裂缝或逐渐扩大的过程。环境老化： 主要因素为水分、污染、氧气、辐射，受潮主要因素为水分、污染、氧气、辐射，受潮最为主要

16、。最为主要。多应力老化：电、热、机械、环境综合作用。电、热、机械、环境综合作用。www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo32变压器的灾难性事故www.art-com.co.krCopyright by ARTCOM PT All rights reserved.Company LogoLogo33绝缘故障造成的经济损失巨大：直接损失（设备损失、电量损失）；间接损失；社会损失。l举例：一台三相500kV/360MVA500kV/360MVA的大型变压器，若发生爆炸，直接损失上千万元。若

17、将直接损失、间接损失和社会损失的比例按1:4:61:4:6来估算的话，将给整个社会造成上亿元的巨大经济损失。342、电气设备的绝缘故障及其危害性、电气设备的绝缘故障及其危害性 有些非大型设备自身价值并不是很昂贵，有些非大型设备自身价值并不是很昂贵，但后果很严重，而且可能造成较大的间接损失但后果很严重，而且可能造成较大的间接损失和社会损失，甚至造成人员伤亡。和社会损失，甚至造成人员伤亡。u目前采取的措施：目前采取的措施：绝缘监督专职工程师；绝缘监督专职工程师；春查。春查。353、电气设备维修机制的发展和、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修的必要性u事故后维修事故后维修20世纪世纪5

18、0年代以前采用年代以前采用u定期维修定期维修20世纪世纪60、70年代沿用至今年代沿用至今方法：方法：l预防性试验预防性试验一般在每年春查时进行，将预试结果与一般在每年春查时进行，将预试结果与电电气设备预防性试验规程气设备预防性试验规程的标准进行比较，若有超标，的标准进行比较，若有超标，即要安排维修和停电计划。即要安排维修和停电计划。 预防性维修预防性维修事故后维修事故后维修定期维修定期维修状态维修状态维修220kV主变压器大修主变压器大修373、电气设备维修机制的发展和、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修的必要性我国现行绝缘预防性试验项目的主要内容：我国现行绝缘预防性试验项目的

19、主要内容： 383、电气设备维修机制的发展和、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修的必要性l测量绝缘电阻测量绝缘电阻Ri或直流泄漏电流或直流泄漏电流I1判断绝缘是否总体受潮或严重损坏；判断绝缘是否总体受潮或严重损坏；l交流下测量介质损耗角正切值交流下测量介质损耗角正切值tg ，测到的是真正反映交流下损耗大小，测到的是真正反映交流下损耗大小的特征参数，与绝缘的几何尺寸无关，便于直接由此来判断绝缘的介质的特征参数，与绝缘的几何尺寸无关，便于直接由此来判断绝缘的介质损耗；损耗；l通过对绝缘油进行物化分析和气相色谱分析判断油浸电力设备的绝缘通过对绝缘油进行物化分析和气相色谱分析判断油浸电力

20、设备的绝缘状况；状况；l局部放电试验可以反映电气设备突发性故障；局部放电试验可以反映电气设备突发性故障；l破坏性试验项目，如交流耐压试验可能引起残余破坏，仅仅在大修后破坏性试验项目，如交流耐压试验可能引起残余破坏，仅仅在大修后等情况下才进行。等情况下才进行。我国现行绝缘预防性试验项目的主要内容：我国现行绝缘预防性试验项目的主要内容： 393、电气设备维修机制的发展和、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修的必要性预防性维修的局限性预防性维修的局限性l经济角度经济角度分析：分析：定期试验和大修均需停电，不仅会造成很大的直接和定期试验和大修均需停电，不仅会造成很大的直接和间接经济损失，而

21、且增加了工作安排的难度；间接经济损失，而且增加了工作安排的难度；定期大修和更换部件的投资，造成巨大的人、财、物定期大修和更换部件的投资，造成巨大的人、财、物的浪费。的浪费。有的设备可能完全不必要做任何维修，而仍能继续长有的设备可能完全不必要做任何维修，而仍能继续长时间工作；若维修水平不高，反而造成设备越修越坏。时间工作；若维修水平不高，反而造成设备越修越坏。403、电气设备维修机制的发展和、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修的必要性预防性维修的局限性预防性维修的局限性l技术角度技术角度分析：分析：试验条件不同于运行条件，多数项目是在低电压下进试验条件不同于运行条件，多数项目是在低

22、电压下进行检查，很可能有发现不了的故障和潜在的故障；行检查，很可能有发现不了的故障和潜在的故障；绝缘的劣化、缺陷的发展有一定的潜伏和发展时间，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，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。从而出现漏报、误报或早报。413、电气设备维修机制的发展和、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修的必要性u状态维修状态维修20世纪世纪70年代以来开始采用年代以来开始采用方法：方法：l对运行中的电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测，随时对运行中的电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测

23、，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。的维修。预知性维修预知性维修步骤：在线监测步骤：在线监测分析诊断分析诊断状态维修状态维修423、电气设备维修机制的发展和、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修的必要性状态维修优点：状态维修优点：l可更有效地使用设备，提高设备利用率；可更有效地使用设备，提高设备利用率；l降低备件的库存量以及更换部件与维修所需费用；降低备件的库存量以及更换部件与维修所需费用；l有目的

24、地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全、可有目的地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全、可靠；靠；l可系统的对设备制造部门反馈设备的质量信息，用以提高产品可系统的对设备制造部门反馈设备的质量信息，用以提高产品的可靠性。的可靠性。433、电气设备维修机制的发展和、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修的必要性在线监测系统是状态维修的基础和根据在线监测系统是状态维修的基础和根据! !组成：组成：显示和运行显示和运行人员的操作人员的操作在线监在线监测系统测系统诊诊 断断设备的设设备的设计和制造计和制造运行中运行中的设备的设备维修计划维修计划状态维修体系方框图状态维修体系方框图4

25、44、在线监测技术的国内外、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势研究现状及发展趋势u最早提出在线监测思想最早提出在线监测思想1951年，美国西屋公司的约翰逊（年，美国西屋公司的约翰逊（John S. Johnson）针）针对运行中的发电机因槽放电的加剧而导致的电机失效，对运行中的发电机因槽放电的加剧而导致的电机失效，提出并研制了在运行条件下监测槽放电的装置。提出并研制了在运行条件下监测槽放电的装置。限于当时的技术条件，无法抑制来自线路的干扰，只能限于当时的技术条件，无法抑制来自线路的干扰，只能离线条件下进行检测，但是在线监测的思想沿用至今。离线条件下进行检测，但是在线监测的思想沿用至今。一、

26、研究现状一、研究现状454、在线监测技术的国内外、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势研究现状及发展趋势u美国美国最先开展（最先开展（20世纪世纪60年代）年代）美国最先开发监测和诊断技术，成立了庞大的故障研究美国最先开发监测和诊断技术，成立了庞大的故障研究机构，每年召开机构，每年召开1-2次学术会议。次学术会议。60年代初，使用可燃性气体总量（年代初，使用可燃性气体总量（TCG）判断变压器）判断变压器的绝缘状态。但是在潜伏性故障阶段，分解气体大部分的绝缘状态。但是在潜伏性故障阶段，分解气体大部分溶于油中，故这种装置对潜伏性故障无能为力。后来日溶于油中，故这种装置对潜伏性故障无能为力。后来日

27、本针对这些局限进行了改进。本针对这些局限进行了改进。464、在线监测技术的国内外研究现、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势状及发展趋势 日本：日本：起步并发展于起步并发展于70年代，年代，1975年由基础研究到开发应用研年由基础研究到开发应用研究；究；70年代中期，发明了分离油中气体的高分子塑料渗透膜，年代中期，发明了分离油中气体的高分子塑料渗透膜，解决了连续在线监测问题；解决了连续在线监测问题；70年代末以来研制了油中氢气的监测装置、三组分和六年代末以来研制了油中氢气的监测装置、三组分和六组分的油中气体监测装置；组分的油中气体监测装置；东京电力公司于东京电力公司于80年代研制了变压器局放

28、自动监测仪，年代研制了变压器局放自动监测仪，用光纤传输信号，采用声、电联合监测抑制干扰，并可用光纤传输信号，采用声、电联合监测抑制干扰，并可对放电源进行故障点定位。对放电源进行故障点定位。474、在线监测技术的国内外研究现、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势状及发展趋势前苏联：前苏联：发展于发展于70年代；年代；研究领域：电容性设备绝缘监测、局部放电在线监测。研究领域：电容性设备绝缘监测、局部放电在线监测。484、在线监测技术的国内外、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势研究现状及发展趋势u加拿大加拿大1975年研制成功了油中气体分析的在线监测装置，随之年研制成功了油中气体分析的在线监测

29、装置，随之由由syprotec 公司正式开发产品，称之为变压器早期故障公司正式开发产品，称之为变压器早期故障监测器（油中溶解气体监测），主要是单一氢气；监测器（油中溶解气体监测），主要是单一氢气；80年代安大略水电局研制了用于发电机局部放电分析仪年代安大略水电局研制了用于发电机局部放电分析仪（PDA），并成功应用于现场水轮发电机；），并成功应用于现场水轮发电机；魁北克水电局（魁北克水电局（IREQ）研制成功多参数在线监测系统）研制成功多参数在线监测系统（AIM），可对变压器局放、油中溶解气体组分及线），可对变压器局放、油中溶解气体组分及线路过电压进行监测，并具有初步自诊断功能。路过电压进行监测

30、，并具有初步自诊断功能。494、在线监测技术的国内外研究现、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势状及发展趋势u我国我国开始于开始于80年代，安徽、广东等省市电力部门研制了电年代，安徽、广东等省市电力部门研制了电容性设备监测装置，但效果不理想；容性设备监测装置，但效果不理想；90年代，清华大学、西安交通大学、重庆大学、武汉年代，清华大学、西安交通大学、重庆大学、武汉高压研究所、湖北省中试所、武汉水利电力大学等单高压研究所、湖北省中试所、武汉水利电力大学等单位的研究水平日趋完善，逐渐得到了电力部门的认可；位的研究水平日趋完善，逐渐得到了电力部门的认可；2002年，重庆大学开展的年，重庆大学开展的

31、“变电站电气设备绝缘多参变电站电气设备绝缘多参量多功能在线监测及故障诊断技术研究量多功能在线监测及故障诊断技术研究”荣获国家科荣获国家科技进步二等奖；技进步二等奖； 目前较成熟的技术有：电容性设备监测、油中六种气目前较成熟的技术有：电容性设备监测、油中六种气体监测、发电机局放监测、主变压器局放监测及相应体监测、发电机局放监测、主变压器局放监测及相应的诊断技术。的诊断技术。504、在线监测技术的国内外研究现、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势状及发展趋势u 发展趋势发展趋势 目前国内多数监测仪功能还比较单一，方向是向多功能多参数的综合目前国内多数监测仪功能还比较单一，方向是向多功能多参数的综

32、合监测和诊断系统发展。监测和诊断系统发展。 今后在线监测技术的发展趋势应是：今后在线监测技术的发展趋势应是： 多功能多参数的综合监测和诊断，即同时监测和反映某电气设备多功能多参数的综合监测和诊断，即同时监测和反映某电气设备绝缘状态的特征参数；绝缘状态的特征参数； 对电站或变电站的整个电气设备实行集中监测和诊断，形成一套完整对电站或变电站的整个电气设备实行集中监测和诊断，形成一套完整的分布式在线监测系统的分布式在线监测系统 不断提高监测系统的可靠性和灵敏度不断提高监测系统的可靠性和灵敏度 在不断积累监测数据和诊断经验的基础上，发展人工智能技术，建立在不断积累监测数据和诊断经验的基础上，发展人工智能技术，建立人工神经网络和专家系统，实现绝缘诊断的自动化。人工神经网络和专家系统，实现绝缘诊断的自动化。515、在线监测系统的技术要求、在线监测系统的技术要求系统的投入和使用不应改变和影响电气设备的正常运行；系统的投入和使用不应改变和影响电气设备的正常运行；系统应能自动地连续进行监测、数据处理和存储；系统应能自动地连续进行监测、数据处理和存储；系统应具有自检和报警功能；系统应具有自检和报警功能；系统应具有较好的抗干扰能力和合理的监测灵敏度；系统应具有较好的抗干扰能力和合理的监测灵敏度；监测结果应具有较好的可靠性和重复性以及合理的准确度；监测结果应具有