电气设备绝缘检测与诊断演示文稿

电气设备绝缘检测与诊断演示文稿本文档共50页；当前第1页；编辑于星期二\16点54分优选电气设备绝缘检测与诊断本文档共50页；当前第2页；编辑于星期二\16点54分目录

第一节电力设备绝缘老化及其特征量

第二节电力设备绝缘预防性试验

第三节电力设备在线绝缘检测与诊断

第一章概述本文档共50页；当前第3页；编辑于星期二\16点54分电气设备的特征

电气设备——发电机、变压器、高压电机、电压与电流互感器、高压断路器、电力电缆等。主要针对高电压等级设备进行研究和探讨。

处于高电压（强电场）作用下，电气绝缘是主要问题；对于旋转电气设备，振动、磨损、疲劳等都是必须严格注意的；

由于实现着能量的转换或传递作用，发热的因素在电气设备中起着关键的破坏性作用；电气设备的可靠性是多种因素共同作用的结果，必须综合进行考虑。本文档共50页；当前第4页；编辑于星期二\16点54分故障的分类

按产生的原因分类按工程技术的安全性分类按系统功能丧失的程度分类按发生的速度和发展进程分类

磨损性故障----机器或系统正常运行时磨损引起的故障，实际上反映了机器的寿命。

错用性故障----运行中操作不当或以外情况引起机器中某些零件应力超过设计允许值而产生的故障。

薄弱性故障——机器运行中应力没有超过设计规定值，但由于设计和制造不恰当造成机器中存在某些薄弱环节形成的故障。本文档共50页；当前第5页；编辑于星期二\16点54分故障的分类

按产生的原因分类按工程技术的安全性分类

按系统功能丧失的程度分类按发生的速度和发展进程分类

危险性故障——故障发生后会对人身、生产和环境产生危险安全性故障

本文档共50页；当前第6页；编辑于星期二\16点54分故障的分类

按产生的原因分类按工程技术的安全性分类按系统功能丧失的程度分类

按发生的速度和发展进程分类

永久性故障——必须更换某些零件后，机器才能恢复其功能。永久性故障又包括：全部丧失功能的完全性故障和丧失局部功能的部分性故障。

非永久性故障——或称间断性故障，故障使部件丧失某些功能，但不需更换零件就可以排除故障使机器恢复其全部功能。

本文档共50页；当前第7页；编辑于星期二\16点54分故障的分类

按产生的原因分类按工程技术的安全性分类按系统功能丧失的程度分类按发生的速度和发展进程分类

发生速度： 突发性故障 渐发性故障发生进程： 初期故障 偶发故障 磨损故障

本文档共50页；当前第8页；编辑于星期二\16点54分设备的故障模式

故障模式是按故障状态进行的分类，是故障现象的综合表征，与设备本身的特性和运行环境都有一定的关系。设备常见故障模式

运动设备部件的磨损、声音异常、振动异常、晃动、温升异常、泄漏等；

静止设备部件的松动、变形、断裂、龟裂、腐蚀、材质变化等；

电气设备的绝缘击穿、温度异常、绝缘裂化或烧损、短路、断线等。本文档共50页；当前第9页；编辑于星期二\16点54分设备故障模式[据日本统计]本文档共50页；当前第10页；编辑于星期二\16点54分

现代电气设备的造价及运行可靠性在很大程度上取决于设备的绝缘结构。电力设备金属材料绝缘材料本文档共50页；当前第11页；编辑于星期二\16点54分

绝缘介质紧固支撑冷却媒介

绝缘结构的作用本文档共50页；当前第12页；编辑于星期二\16点54分绝缘材料液体绝缘:绝缘油固体绝缘：绝缘纸、电瓷、云母交联聚乙烯等气体绝缘:空气、SF6

真空绝缘本文档共50页；当前第13页；编辑于星期二\16点54分

在实际运行中，绝缘结构的电气和机械性能往往决定着整个电力设备的寿命，绝缘材料品质的下降(即通常所说的绝缘劣化)将导致电力设备的损坏。统计表明，电力设备运行中60％一80％的事故是由绝缘故障导致的，所以研究电力设备绝缘检测与诊断技术，对提高电力设备运行可靠性具有极其重要的意义。本文档共50页；当前第14页；编辑于星期二\16点54分第一节电力设备绝缘老化及其特征量

电气因素机械因素温度和热稳定性受潮环境条件

为了使设备的外形尺寸保持在可以接受的水平，现代电气设备相对于以往的设计采用了更为紧凑的绝缘方式，因此在运行中其内部各组件间的绝缘所需承受的热和电应力水平显著提高。

本文档共50页；当前第15页；编辑于星期二\16点54分图1有机绝缘的伏秒特性及运行中各种电压下的场强

1

油纸电气强度；

2

胶纸电气强度；

3

运行中各种电压下的场强；

E0

长期工作场强1.电气影响

长期工作电压

短时的过电压

本文档共50页；当前第16页；编辑于星期二\16点54分2.机械影响

机械负荷长时间振动短路应力本文档共50页；当前第17页；编辑于星期二\16点54分

图2不同耐热等级的绝缘材料在各种运行温度下长期运行的寿命3.温度影响

季节变化长期过负荷热老化本文档共50页；当前第18页；编辑于星期二\16点54分电介质的耐热等级耐热等级工作温度(℃)电介质O90木材、纸、纸板、棉纤维、天然丝；聚乙烯；聚氯乙烯；天然橡胶A105油性树脂漆及其漆包线；矿物油及浸入其中的纤维材料E120酚醛树脂塑料；胶纸板、胶布板；聚酯薄膜；聚乙烯醇缩甲醛漆B130沥青油漆制成的云母带、玻璃漆布、玻璃胶布板；聚酯漆；环氧树脂F155聚酰亚胺漆及其漆包线；改性硅有机漆及其云母制品及玻璃漆布H180聚酰胺聚酰亚胺漆及其漆包线；硅有机漆及制品；硅橡胶及玻璃漆布C>180聚酰亚胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纤维；聚四氟乙烯本文档共50页；当前第19页；编辑于星期二\16点54分热老化规律——6度规则

试验表明，对于常用的A级绝缘，如油纸绝缘，则温度每超过6℃，则寿命约缩短一半。而对于

B、H级绝缘则分别约为10℃及12℃。

本文档共50页；当前第20页；编辑于星期二\16点54分

水分被吸收到电介质内部或吸附到电介质的表面以后，它能溶解离子类杂质或使强极性的物质解离，严重影响介质内部或沿面的电气性能。在外施电压下，或者在电极间构成通路，或者在高温下汽化形成“汽桥”而使击穿电压显著降低。

4.受潮局部电弧水带绝缘介质本文档共50页；当前第21页；编辑于星期二\16点54分本文档共50页；当前第22页；编辑于星期二\16点54分5.环境条件

在户外工作的绝缘应能长期耐受日照、风沙、雨雾冰雪等大气因素的侵蚀。在含有化学腐蚀气体等环境中工作时，选用的材料应具有更强的化学稳定性，如耐油性等。工作在湿热带和亚湿热带地区的绝缘还要注意材料的抗生物（霉菌、昆虫）特性，如有的在电缆护层材料中加入合适的防霉剂和除虫涂料等。

本文档共50页；当前第23页；编辑于星期二\16点54分

可逆的——对于绝缘系统在运行中出现的诸如受潮等情况而导致绝缘性能下降，经过处理可以恢复原有特性的，就是一种可逆的劣化。不可逆的——绝缘系统在各种因素的长期作用下发生一系列的化学、物理变化，导致绝缘性能和机械性能等不断下降，则产生了一种不可逆的变化，将最终导致电力设备绝缘击穿，这种变化过程即为老化。绝缘劣化特性本文档共50页；当前第24页；编辑于星期二\16点54分直接表征绝缘剩余寿命的特征量，如耐电强度、机械强度间接表征绝缘剩余寿命的持征量，如绝缘电阻、介质损耗角正切、泄漏电流、局部放电量、油中气体含量、油中微水含量等随着对不同老化因子作用规律研究的深入，提出一些新的表征绝缘品质的特征量．如第二电流激增点、直流分量、超高频放电频谱，超声振动特性等等。

绝缘老化的特征量本文档共50页；当前第25页；编辑于星期二\16点54分第二节电力设备绝缘预防性试验

电力设备在运行中进行预防性试验，可及时发现缺陷，减少事故的发生，它已成为我国电力生产中的一项重要制度。预防性试验可分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。本文档共50页；当前第26页；编辑于星期二\16点54分第二节电力设备绝缘预防性试验

非破坏性试验又称绝缘特性试验，是指在较低的电压下或是用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘内部有无缺陷。常见的试验项目有绝缘电阻测量、泄漏电流测量、介质损耗角正切测量、油中气体含量检测等项目。本文档共50页；当前第27页；编辑于星期二\16点54分

破坏性试验又称绝缘耐压试验，是指在高于工作电压下所进行的试验。试验时在设备绝缘上施加规定的试验电压，考验绝缘对此电压的耐受能力。它主要指交流耐压和直流耐压试验。由于这类试验所加电压较高，考验比较直接和严格，特别是能揭露那些危险性较大的集中性缺陷，因此能保证绝缘有一定的水平或裕度，缺点是可能会在耐压试验时给绝缘造成一定的损伤。第二节电力设备绝缘预防性试验本文档共50页；当前第28页；编辑于星期二\16点54分绝缘试验绝缘特性试验绝缘电阻试验介质损失角正切值试验局部放电试验绝缘耐压试验交流电压试验直流电压试验雷电冲击电压试验操作冲击电压试验绝缘试验的分类

如需进行耐压试验，必须在非破坏试验即绝缘特性试验合格后才进行。本文档共50页；当前第29页；编辑于星期二\16点54分

电力变压器电力电缆高压套管断路器发电机充SF6充油1测定绝缘电阻√√√√√√2测量直流泄漏电流√√―√√√3直流耐压试验―√―――√4测量介损正切tanδ

√√√〇√〇5绝缘油试验√√△―√√6微量水分测定*―△√――7油中溶解气体色谱*―△―――8局部放电试验――△―――9交流耐压试验〇―〇〇√〇设备名称是否试验试验项目本文档共50页；当前第30页；编辑于星期二\16点54分

预防性试验是一种简便且较有效地评估电力设备绝缘状况的方法。根据过去长期的运行经验及试验研究中已逐步确立起来的这些预防性试验项目，为确保电气设备的安全运行发挥着很大作用。本文档共50页；当前第31页；编辑于星期二\16点54分现行预防性试验项目的回顾

☆．当绝缘总体受潮或严重损坏时，往往引起绝缘电阻Ri

的下降或直流泄漏电流I1

的上升。

☆．如果感到兆欧表的直流电压太低（一般为1KV或2.5KV）,还可采用加以直流高压来测量泄漏电流I1。这时还便于观察随着外施电压的上升，I1是否也基本上按比例上升。因为当存在有某些缺陷时，高压直流下的绝缘电阻（由泄漏电流换算而得）往往比低压下用兆欧表测得的小得多。本文档共50页；当前第32页；编辑于星期二\16点54分

☆．绝缘电阻Ri

或泄漏电流I1

与被试品绝缘尺寸（电极间的绝缘距离、截面等）相关，在绝缘试验时对数据进行“纵比”—与同一设备过去测量数据作比较，或“横比”—与同类被试品互相对比（如求三相不平衡系数等），作出比较准确的分析。在预防性试验时，对绝缘电阻测量时要求测其吸收比（R60“/R15”）或极化比（R10'/R1'），也为了消除因绝缘尺寸不同带来的影响，而改以观察同一被试品在吸收过程中的相对变化。

本文档共50页；当前第33页；编辑于星期二\16点54分

☆．西林电桥测量交流下的介质损耗tanδ，真正是反映交流下损耗大小的特征参数，它与绝缘的几何尺寸无关，直接由此判断绝缘的介质损耗，高压电气设备总的介质损耗功率相对于此绝缘的无功功率总是只占一个很小的比例。

☆．当前大量使用交流电气设备，在测绝缘电阻Ri或泄漏电流I1时所加的直流电压，介质绝缘结构加交流时，电位按电容大小反比分布；直流时，按电阻正比分布。施加同样幅值的直流或交流高压，绝缘中的损耗、局部放电过程，在交流下比在直流下严重。本文档共50页；当前第34页；编辑于星期二\16点54分☆．气相色谱分析方法，在发现油浸设备潜伏性故障的灵敏度方面往往比测量绝缘电阻及tanδ等高的多。当运行的高压电气设备采用油-纸（塑料）组合绝缘，有机绝缘材料的寿命曲线相当陡峭：它在短暂的高场强下绝缘强度极高；在交流电压的长期作用下，材料逐渐劣化，其长时击穿场强仅为其短时的百分之几。本文档共50页；当前第35页；编辑于星期二\16点54分第三节电力系统维修方式的演变过程1.

事后修理BM（BreakdownMaintenance）或故障维修；2.定期检修TBM（TimeBasedMaintenance）或预防性维修PM（PreventiveMaintenance）；3.状态维修CBM（ConditionBasedMaintenance）或预知性维修（PredictiveMaintenance）。本文档共50页；当前第36页；编辑于星期二\16点54分事后维修体制

早期技术及管理水平都很低，即使再重要的设备也只能坏了再修。以致工作毫无计划性，供电可靠性很低。简单方便，对消耗性产品是有效的。随着电力系统的不断扩大，设备故障所造成的停电损失也越来越大，事后维修无法满足系统对运行稳定性的需求。本文档共50页；当前第37页；编辑于星期二\16点54分现行维修体制—定期维修

预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。在我国已有40年的使用经验。预防性试验、大修和小修构成了定期维修制的基本内容。本文档共50页；当前第38页；编辑于星期二\16点54分1.维修周期频繁设备发电机变压器电力电缆GIS小修周期（年）1111大修周期（年）35~10552.预防性试验项目过多电力变压器32项发电机25项互感器11项GIS达20项定期维修制的种种弊端本文档共50页；当前第39页；编辑于星期二\16点54分大修一台30万kVA的发电机需要大约3个月的时间，耗费资金近百万元。大修一台12万kVA的变压器需投入300多个工作人日，资金10万元。大修一台220kV开关需投入100多个工作人日，资金2万元。长时间停电检修，将造成大量的电量损失。300MW机组停运一天，少发电720万度，直接损失150万元。3.经济性差本文档共50页；当前第40页；编辑于星期二\16点54分4.增大不安全因素易发生人身和设备安全事故。发生在检修、试验人员身上的伤亡事故占全部供电伤亡事故的77.8%。停送电过程易造成误操作。本文档共50页；当前第41页；编辑于星期二\16点54分5.过度维修对110台高压变压器进行的162台次定期吊检大修结果进行统计。共发现缺陷24项，其中一般性缺陷23项，危及安全运行的仅1项。对110kV及以上油开关大修统计表明，95%以上未发现部件损坏。定期检修虽有成效，但过于保守。实践证明，频繁检修非但不能改善设备性能，反而常常会引入新的故障因素。

本文档共50页；当前第42页；编辑于星期二\16点54分6.维修不足

由于采用周期性定期检查，很难预防由于随机因素引起的偶发事故。设备仍可能在试验间隔期间内由于微小缺陷的持续发展导致发生故障。

预防性试验是在停电情况下，进行的非破坏性试验，试验电压一般不超过10kV。而大部分变电设备工作电压为110～500kV。很难正确反映高压电气设备在运行中存在的缺陷。7.预防性试验条件与实际运行工况不同

设备的现代化对设备的维修体制提出了变革的要求，设备运行的高可靠性和维修方式的经济性已成为电力系统降低运行成本的关键。本文档共50页；当前第43页；编辑于星期二\16点54分发展中的维修体制—状态维修状态维修方式的基本思想“治于未病”传感器在线检测故障诊断本文档共50页；当前第44页；编辑于星期二\16点54分

状态维修即根据具体设备的实际情况来确定检修周期和检修内容的维修体制。通过对设备运行情况的实时监测，随时查明设备可能“存在着什么样的隐患，什么时候会发生故障”，预先得知将要发生事故的部位和时间，设备管理人员因此可以从容地安排停电计划和组织维修人力，采购必须的备件，以便在短时间内完成高质量的维修工作。实现“无病不修、有病才修、修必修好”的目的。

状态维修的必要性本文档共50页；当前第45页；编辑于星期二\16点54分

虽然设备内部缺陷的出现和发展具有很强随机性，但大多都具有一个的较为缓慢的发展过程，在这期间，会产生各种前期征兆，表现为其电气、物理、化学等特性