第五章在線測量與絕緣診斷第1頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月在線測量是指電氣設(shè)備在運(yùn)行條件下不脫離電網(wǎng)，測量該設(shè)備的性能，即在工作電壓下對電氣設(shè)備進(jìn)行測量。電力設(shè)備的維修從事故后維修、預(yù)防性維修，發(fā)展到狀態(tài)維修，需要進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，即在工作電壓下經(jīng)常監(jiān)測電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以便做出設(shè)備是否需要維修的結(jié)論。在線測量技術(shù)的關(guān)鍵是被測信息的采集和抗干擾，測量方法與裝置必須保證在不影響被測設(shè)備安全正常運(yùn)行，和人身安全的前提下，測得可靠的數(shù)據(jù)。第2頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月 電氣設(shè)備在運(yùn)行電壓下，總有一定的漏電流通過絕緣體到達(dá)低電位處或流入大地。 漏電流可能造成火災(zāi)、觸電或損壞設(shè)備等漏電事故。 安全技術(shù)規(guī)程規(guī)定：一定要安裝漏電斷路器，它可以檢出電路或用電設(shè)備上發(fā)生的漏電現(xiàn)象而自動切斷電路，同時還通過漏電流報(bào)警發(fā)出警報(bào)。 交流電壓下，漏電流的檢測一般都采用穿心電流互感器（羅哥夫斯基線圈）。被測交流電流流過時，線圈兩端出現(xiàn)感應(yīng)電動勢，通過感應(yīng)電動勢換算出被測電流值。5-1漏電流的測量第3頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月夾鉗法把電流互感器做成夾鉗形式，便于測量電流的漏電流測量時把一對回路的兩根導(dǎo)線同時作為穿心導(dǎo)線這種方法的特點(diǎn)是不用切斷電路，可在帶電狀態(tài)下測定漏電流，用于600V以下回路。夾鉗方式鉗口是夾鉗法測量的關(guān)鍵，當(dāng)鉗口閉合不好時應(yīng)該修理后再用不能讀出微小的漏電流，不能精確測量第4頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)輔助測量法步驟：從各種信號中選取真正代表漏電流的信號對選取的信號進(jìn)行整形、峰值保持等處理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把模擬量變?yōu)閿?shù)字量再送入計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)運(yùn)算后顯示結(jié)果，或發(fā)出報(bào)警信號，切斷電源測量：穿心電流互感器，接地線為穿心導(dǎo)線第5頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月瓦特表法利用瓦特表和電流表，測量絕緣系統(tǒng)的損耗功率和流過的電流，可得到電容和損耗因數(shù)5-2電容和損耗因數(shù)的測量選用低功率因數(shù)瓦特表R和C補(bǔ)償測量中因感應(yīng)引起的相位移ψ，可用無損標(biāo)準(zhǔn)電容器作為試品檢測ψ第6頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月電橋法高壓電橋，如2.3節(jié)西林電橋和電流比電橋，可對被測物在線測量高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器掛接在被測試設(shè)備的高壓端，不方便，也不安全。可行方法：用低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器接到測量被測試高壓設(shè)備電壓的電壓互感器PT上第7頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月相位比較法在一定頻率下，正弦函數(shù)的電壓或電流，在幅值過零之后的時間是與相位一一對應(yīng)的，只要測出施加于試品的電壓和電流之間過零時的時間差，就可以得到兩者的相位差ψ，計(jì)算出tanδ測試原理通過比較方波信號的上升沿或下降沿之間的時間差來求出兩個信號的相位差第8頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際比較器電路閥值電平可能不為零，使得輸出的波形不是真正在過零時翻轉(zhuǎn)。為使方波上跳準(zhǔn)確出現(xiàn)在過零時刻，采取以下措施盡量將電流、電壓兩路信號的幅值調(diào)整相同兩個信號波形，一個信號“反相”后，再與另外一個信號相“與”a超前b：兩信號上升沿時間差a滯后b：兩信號下降沿時間差nc：計(jì)數(shù)脈沖在工頻一周期內(nèi)脈沖數(shù)n1：測得的脈沖數(shù)第9頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月糾正：電壓和電流信號經(jīng)過兩個通道，可能存在相位差試驗(yàn)前，將兩個通道通過同一信號，測量相位差，進(jìn)行校正變電站現(xiàn)場測量tanδ及局部放電PD原理C2、R2匹配，經(jīng)運(yùn)放輸出電壓信號C3、R3匹配，經(jīng)運(yùn)放輸出電流信號Ck：探測電容，與C2、R2組成分壓器第10頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月羅哥夫斯基線圈采樣局部放電信號由兩個羅格夫斯基線圈采樣，B，B’放電脈沖：感應(yīng)電動勢反相高壓線上干擾脈沖：感應(yīng)電動勢同相探測電容器C價(jià)格較高，且操作不便采用一個大的羅格夫斯基線圈，套在被測設(shè)備的下端測量5-3局部放電的測量第11頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月耦合電容器采樣對于電壓不高的發(fā)電機(jī)，用兩個相同的高壓耦合電容器C1、C2作為傳感器，安裝在每相連接母線的端部。利用脈沖沿母線環(huán)路傳播時間的不同來抗干擾噪聲干擾：差動放大器無輸出局部放電：差動放大器有輸出第12頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月壓電傳感器聲測法用于在線監(jiān)測局部放電的優(yōu)點(diǎn)聲電傳感器采集放電信號，沒有電的直接連接聲測法不受電氣的干擾，抗干擾能力強(qiáng)，但靈敏度低，不能定量。壓電傳感器裝在磁鐵內(nèi)，貼在變壓器上局部放電超聲波(壓電傳感器)電信號(放大，經(jīng)光電元件)光信號(光纖，電纜)控制室(光電元件，放大處理)電信號聲波在變壓器內(nèi)傳播過程中產(chǎn)生衰減和反射，在院里外殼的繞組內(nèi)德放電難以測到，限制了這種方法測試結(jié)果的可靠性第13頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月“電暈槍”和“熱棒”可以檢測在運(yùn)行中的設(shè)備外部和引線發(fā)生的電暈，接觸不良引起的放電，套管、絕緣支柱的表面放電等“電暈槍”把放電源產(chǎn)生的超聲波聚焦到壓電傳感器上，提高測量靈敏度，以便測量距離較遠(yuǎn)的放電點(diǎn)“熱棒”用耳機(jī)來聽放電信號第14頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月油中氣體的分析油中氣體分析就是分析溶解在充油氣體設(shè)備或絕緣油中德氣體，根據(jù)氣體的成分、含量及變化情況來診斷設(shè)備的異常情況，常用方法：氣相色譜分析取樣過程應(yīng)盡量不讓油樣與空氣接觸：手掀式取樣閥要從抽取的油樣中進(jìn)行脫氣：振蕩脫氣法

油+惰性氣體振蕩氣油動態(tài)平衡脫氣5-4絕緣油的試驗(yàn)與分析第15頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月滲透性薄膜滲透膜安裝在被測設(shè)備的油道中，可以把不同氣體滲透出來，再通過各種傳感器，分別檢測不同的氣體。H2滲透膜技術(shù)，滲透H2的濃度氫氣的透氣量隨透過時間而增大一定溫度下，氣室中H2濃度達(dá)到飽和狀態(tài)時，氣室中H2和變壓器油中H2達(dá)到平衡，即裝置可以投入正常運(yùn)行第16頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月分離出的氣體用具有選擇性的半導(dǎo)體氫敏傳感器加以檢測，或者用一對鉑電極組成的燃料電池對油中的H2進(jìn)行檢測第17頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月PFA共聚薄膜從油中分離出H2、CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6氣體進(jìn)行檢測用一種催化可燃?xì)怏w探測器來檢測，含量與探測器的輸出電壓值在對數(shù)坐標(biāo)上是一直線第18頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月滲透過PFA的氣體，用氣相色譜儀進(jìn)行分離檢測第19頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月油中其他物質(zhì)的分析油紙絕緣的老化表現(xiàn)在紙的聚合度的降低，獲得油中糠醛含量與紙的聚合度關(guān)系曲線，可以通過測量油中的糠醛來分析推斷油紙絕緣的老化程度用液相色譜分析法檢測固體絕緣材料老化產(chǎn)物是行之有效的方法第20頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月 絕緣診斷是對運(yùn)行中電工設(shè)備的絕緣系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評估，以求早期發(fā)現(xiàn)絕緣老化。首先測得與老化和缺陷有關(guān)的各種性能參數(shù)的數(shù)據(jù)；其次要對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和分析，去偽存真，提取有效信息；最后進(jìn)行識別或推斷老化程度、缺陷類型、位置，以便決定是否要停機(jī)維修5-5絕緣診斷第21頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓電力變壓器的絕緣診斷基本介電性能絕緣電阻、泄漏電流是否超過標(biāo)準(zhǔn)值介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ是否合格tanδK絕緣紙板，tanδm絕緣油，σs沿面電導(dǎo)（絕緣存在嚴(yán)重表面受潮或臟污或者絕緣內(nèi)存在發(fā)展階段的滑閃放電，起主要作用）耐壓或擊穿對整臺設(shè)備做耐壓試驗(yàn)，考驗(yàn)在電壓可能浮動的范圍內(nèi)的承受能力第22頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月測量局部放電尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)放電量大且增長快肯定是危險(xiǎn)的絕緣油的分析氣體含量法根據(jù)各種氣體的極限含量表判定結(jié)論氣體比值法：三比值法：5種氣體3對比值，將故障性質(zhì)分為不同程度的過熱、電弧放電及局部放電改進(jìn)三比值法采用比值作為判斷故障性質(zhì)的依據(jù)，消除了油體積效應(yīng)的影響，提高了準(zhǔn)確性，并且消除了一部分分析過程中造成的誤差，從而使判斷簡單、正確。第25頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月作圖判斷法選擇C2H4/C2H6為變量，三比值法中的其余兩項(xiàng)構(gòu)成直角坐標(biāo)，形成TD判斷圖TD判斷圖主要用于區(qū)分變壓器是過熱故障還是放電故障，按比值劃分局部過熱、電暈放電和電弧放電區(qū)域兼有氣體組分譜圖法的優(yōu)點(diǎn)和三比值法的特點(diǎn)，能迅速正確的判斷故障性質(zhì)，起到監(jiān)控作用第26頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月糠醛含量分析聚合度和糠醛含量的對數(shù)之間有著很好的線性關(guān)系當(dāng)進(jìn)入非正常老化區(qū)，應(yīng)該了解設(shè)備在運(yùn)行中是否存在嚴(yán)重的過負(fù)荷，運(yùn)行溫度是否過高、冷卻系統(tǒng)和油路是否正常，以及絕緣含水量是否過高等運(yùn)行情況定期檢測糠醛含量，觀察增長速度<0.5mg/L，避免忽視可能存在的整體絕緣快速老化故障或局部絕緣老化故障>0.5mg/L，設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入壽命中期，設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)安全措施變壓器油更換或處理后一段時間，糠醛含量偏低，不能反映老化狀況第29頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓塑料電纜的絕緣診斷基本介電性能絕緣電阻和泄漏電流直流高場強(qiáng)對XLPE有害，

測量時施加的直流電壓不能太高絕緣電阻下降，交流擊穿電壓也下降泄漏電流增大，交流擊穿電壓就下降第30頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)p耗因數(shù)tanδ電橋法測量Tanδ增大，擊穿電壓趨于下降第31頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月耐壓試驗(yàn)長電纜電容量很大，工頻交流耐壓試驗(yàn)，需要大容量高壓試驗(yàn)變壓器，不現(xiàn)實(shí)用直流高壓替代，會損害XLPE用超低頻高壓，0.1Hz做耐壓試驗(yàn)，但還需驗(yàn)證局部放電XLPE局部放電危害為油紙電纜嚴(yán)重XLPE允許放電量很小長電纜電容大，測量局部放電靈敏度低，現(xiàn)場干擾大，只能測量到比較嚴(yán)重的放電第32頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月直流分量塑料電纜常見故障為由水樹枝發(fā)展而造成擊穿有電場和水分同時存在時，塑料電纜的絕緣層會產(chǎn)生樹枝狀放電腐蝕樹枝發(fā)展越長，擊穿電壓下降的越多；樹枝增長，絕緣電阻也下降，泄漏電流和損耗因數(shù)都增大交流電場下會有直流電流流過絕緣層，在電纜接地線上采集直流分量I0，水樹枝發(fā)展越嚴(yán)重，I0越大，根據(jù)此直流分量來診斷水樹枝的發(fā)展情況。第33頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月吸收電流塑料電纜老化時，高分子材料的聚集態(tài)和分子本身的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，引起介質(zhì)極化機(jī)理的變化，同時也反映在極化松弛時間的變化第34頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)時間常數(shù)τ1、τ2、

τ3的變化或由它們組成的老化因子來判斷電纜的絕緣老化老化因子A在以時間τ3內(nèi)陷阱釋放的空間電荷Q(τ3)和在時間τ2內(nèi)釋放的空間電荷Q(τ2)的比值來表示老化后A值都有明顯增大反吸收電流在試品上施加直流電流，經(jīng)一定時間后，吸收電流下降到穩(wěn)定值，這是把試品短路，試品放電的電流為反吸收電流Id，對Id積分可得放電的電荷Qd。取單位電容的放電電荷Qc為判斷老化的因子Qc增大說明試品老化嚴(yán)重，可根據(jù)累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，選取Id增大到某一極限值作為老化的參考判據(jù)。第35頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月電機(jī)的絕緣診斷基本介電性能直流試驗(yàn)：包括直流電壓下，測量絕緣電阻、泄漏電流、極化指數(shù)等絕緣電阻：電極受潮或污染，特別是絕緣層有開裂時，絕緣電阻會明顯下降極化指數(shù)PI：以施加直流電壓1min時通過試樣的電流I1與10min后的電流I10之比來表示，PI<1.5，判斷為不正常耐壓試驗(yàn)工頻交流耐壓試驗(yàn)：考驗(yàn)電機(jī)線圈對地的主絕緣承受工頻電壓的能力施加沖擊電壓：考驗(yàn)電機(jī)的主絕緣，考驗(yàn)電機(jī)匝間的絕緣承受電場的能力第36頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ及Δtanδ當(dāng)施加于電極絕緣結(jié)構(gòu)上的交流電壓增加到一定值時，tanδ開始上升。由于絕緣結(jié)構(gòu)中存在氣隙，在較高電壓下，氣隙發(fā)生放電，引起損耗增大。Δtanδ越大，擊穿電壓就越低第37頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月局部放電現(xiàn)有電機(jī)的局部放電的放電量都比較大，劇烈的局部放電會對電機(jī)絕緣帶來嚴(yán)重的損壞嚴(yán)重的局部放電還應(yīng)作為絕緣故障來處理發(fā)電機(jī)的溫度和過熱發(fā)電機(jī)額定容量是由絕緣所能承受的最高允許溫度所決定溫度測量方法：埋入式測溫元件測量發(fā)電機(jī)內(nèi)部某些部位的局部溫度測量發(fā)電機(jī)內(nèi)溫度分布并計(jì)算平均溫升測量元件埋在運(yùn)行的軸承中檢測發(fā)熱情況熱電偶和電阻式檢溫計(jì)必須與發(fā)電機(jī)的帶電部分絕緣，不能直接放在定子繞組的最熱部位光纖溫度傳感器已開始用于發(fā)電機(jī)內(nèi)部溫度的測量第38頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月最高溫度點(diǎn)測量定子端部繞組是放電機(jī)中的局部最熱點(diǎn)發(fā)電機(jī)的整體熱狀態(tài)可以通過平均溫度來反映平均溫度可以通過熱點(diǎn)偶測量冷卻系統(tǒng)入口和出口處的溫度得到過熱測量當(dāng)絕緣材料過熱而出現(xiàn)冷凝核微粒時，離子流將明顯減小缺點(diǎn)：監(jiān)測裝置輸出地信號大小隨冷卻氣體的壓力盒溫度而變化，且對油霧也有反應(yīng)，它不能區(qū)別是哪種絕緣材料的過熱改進(jìn)：差動技術(shù)，串聯(lián)兩個相同的離子室，加過濾器，監(jiān)測離子