牵引供电系统检测新技术

牵引供电系统检测新技术第一页，共45页。西南交通大学电气工程学院牵引供电系统检测新技术与状态检修周利军教授、博导手机号：E-mail：第二页，共45页。一、概况3.2万公里1.2万公里65%33%80%18%近10年电气化铁路运营里程增加到3倍,电气设备数量大幅度增加第三页，共45页。一、概况高压设备是牵引供电系统中主要的设备避雷器牵引变压器高压电容器高压互感器高压电缆…牵引变电所GIS电器GIS柜第四页，共45页。一、概况变压器绕组烧毁避雷器损坏互感器爆炸电容器炸裂电缆头击穿

绝大部分供电设备寿命终止由绝缘失效引起第五页，共45页。牵引供电系统的状态检测体系第六页，共45页。远端网络化管理系统就地监测单元现场总线每个变电所的主机系统电力数据通信网被监测对象牵引供电设备在线监测系统第七页，共45页。绝缘油中溶解气体在线监测变压器局部放电在线监测变压器铁芯接地电流监测变压器油中含水量在线监测变压器绝缘套管介质损耗角正切在线监测变压器内部温升在线监测变压器在线监测第八页，共45页。油中氢气监测变压器在线监测——油中氢气在线监测第九页，共45页。在线油中气体色谱分析变压器在线监测——油中气体色谱分析第十页，共45页。套管末屏电流监测变压器在线监测——套管介质损耗监测第十一页，共45页。，变压器在线监测——局部放电在线监测第十二页，共45页。220kV变压器与超宽带天线阵列超宽带天线定位检测系统变压器在线监测——局部放电在线监测第十三页，共45页。传统高压试验：属破坏性试验，有些场被限制使用；传统绝缘试验：所获信息单一，诊断效果有限；传统在线监测：只能监测部分绝缘，如套管、铁心等。急需一种能够有效检测主绝缘，且对变压器绝缘无损的检测和诊断技术。变压器无损检测——电介质响应检测第十四页，共45页。考虑暂态微水扩散的电介质响应模型理论研究：针对牵引变压器的绝缘结构、接线特征和温升、微水等特性，建立了相应的理论模型。牵引变压器电介质响应检测第十五页，共45页。应用研究：开发了变压器电介质响应无损检测系统，并在现场应用，有效发现绝缘故障。牵引变压器电介质响应检测第十六页，共45页。电缆头击穿典型案例：萱州分区所

老堂屋变电所原因：电缆头制作工艺问题电缆击穿典型案例：武汉站

里水分区所

原因：电缆内有明显进水现象电缆护层击穿原因：护层电压过高，在靠近

接地点放电。典型案例：荷叶坪变电所

长沙变电所

电缆头内部闪络击穿典型案例：乐昌变电所原因：户外头固定抱箍位置错误，导致应力锥出现变形，界面

出现空隙。高压电缆检测与试验新技术第十七页，共45页。高压电缆在线监测——局部放电监测电缆头局部放电监测第十八页，共45页。光纤温度传感是一种利用激光在光纤中传输时产生的光时域反射原理和喇曼散射信号来获取空间温度分布信息的测量方式。分布式光纤测温变压器在线监测——电缆温度监测第十九页，共45页。

目前对动力电缆的测温监控,已经可以实现感温光缆的内敷设与外敷设。通过两种敷设方式，同时监控整段高压光缆内部与表面的温度变化，随时了解线路运行情况，提前预警，避免事故的发生。内敷设具有一次施工，成本低，测量准确等优点，需要在生产时敷设光纤。分布式光纤安装方法变压器在线监测——电缆温度监测第二十页，共45页。21外敷设外敷设需要二次施工，成本高、可靠性差，适合已经铺设完成的电缆线路。变压器在线监测——电缆温度监测第二十一页，共45页。局部放电超声波检测光纤光栅分布式温度监测介质损耗紫外成像电、热联合检测与诊断RVM、FDS等介质响应法抗干扰能力强，易检测；但无法反应局放量大小测量距离长、精度高；但各类缺陷造成的局部温升不敏感进行导线外伤探测电缆终端电晕放电检测测试精度受谐波影响大；判断整体状态抗干扰能力强，无损检测，较好地反应绝缘水树状态XLPE电缆及其附件状态检测准确判别与预测电缆和电缆头绝缘故障高压电缆检测与智能修复第二十二页，共45页。高压电缆的载流与高压的同步试验系统解决传统高压试验无法发现载流状态下绝缘性能大幅下降的问题。高压大电流第二十三页，共45页。修复前后绝缘诊断国外已商业化近30年西南交大致力于电缆修复XLPE电缆修复技术修复系统制造修复液配制修复技术智能修复，无需更换电缆延长寿命10至15年高压电缆检测与智能修复第二十四页，共45页。PTA电容型设备高压母线ABCBC电压监测现场总线ABC电源AC220V电流监测高压互感器在线监测——介质损耗监测第二十五页，共45页。压互流互压互末屏电流监测流互末屏电流监测第二十六页，共45页。避雷器试验氧化锌避雷器试验第二十七页，共45页。氧化锌避雷器在线监测——阻性电流监测避雷器第二十八页，共45页。三相电流的实时值开关的动作时间累计的动作次数每相的触头磨损量及累计的触头磨损量，相对剩余电寿命开关辅助接点的动作状态开关动作时刻的三相负荷以及短路电流波形，分合闸线圈电流波形，机械振动波形储能电机打压时刻与储能时间性能特点：实时采集波形断路器在线监测第二十九页，共45页。设备名称监测参数测量范围测量精度断路器状态监测单元(TIMS-B)一次电流0.1In-30In正常工作电流±1%短路开断电流测量±6%断路器动作录波时间170ms±100μs储能电机计量精度±1s技术指标：

断路器电寿命监测基于触头累计磨损量模型。通过对累计触头磨损量通过对累计触头磨损量，ΣI2t的监测来判断电寿命是目前一种比较公认的方法。所达到性能指标如下表。断路器在线监测第三十页，共45页。GIS在线监测与无损检测GIS组合电器GIS柜第三十一页，共45页。GIS在线监测——GIS组合电器结构示意图双母线GIS组合电器截面图第三十二页，共45页。绝缘特性：主要监测局部放电SF6漏气监测：气体密度监测局部过热监测断路器动作特性监测接地点故障监测：振动监测GIS在线监测——监测项目第三十三页，共45页。GIS在线监测——超高频法局部放电监测第三十四页，共45页。临近击穿GIS在线监测——超高频法局部放电监测第三十五页，共45页。GIS内部绝缘缺陷（局放、过热），容易引发故障GIS属免维护设备，却时有故障目前手段难以有效检测和诊断内部缺陷急需高效诊断GIS组合电器和GIS柜内部故障的方法GIS组合电器无损检测第三十六页，共45页。GIS常见内部缺陷既有方法这些方法存在的不足GIS组合电器无损检测第三十七页，共45页。机理：在放电、过热情况下SF6会产生化学反应，出现：SO2、SOF2、H2S、HF、SO2F2、SOF4、S2F10

等。急需且正在研究：气体含量与内部故障的关联度；高效的检测和在线监测方法。SF6分解气体的典型色谱某种放电后SF6分解气体色谱基于SF6气体组分的GIS高压设备状态检测GIS组合电器无损检测第三十八页，共45页。绝缘子污秽测试与分析绝缘