第二課電氣診斷概論

1、第二課電氣診斷概論 電氣診斷概論電氣診斷概論 Electrical Fault Diagnosis 第二課電氣診斷概論 電氣故障的主要原因電氣故障的主要原因 制造工藝存在缺陷制造工藝存在缺陷 惡劣的環(huán)境和苛刻的運(yùn)行條件惡劣的環(huán)境和苛刻的運(yùn)行條件 材料的劣化材料的劣化 缺乏良好的管理及維護(hù)缺乏良好的管理及維護(hù) 第二課電氣診斷概論 現(xiàn)代電氣設(shè)備的造價(jià)及運(yùn)行可靠性在很大程度上取決于現(xiàn)代電氣設(shè)備的造價(jià)及運(yùn)行可靠性在很大程度上取決于 設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。 電力設(shè)備電力設(shè)備 金屬材料金屬材料 絕緣材料絕緣材料 第二課電氣診斷概論 絕緣介質(zhì)絕緣介質(zhì) 緊固支撐緊固支撐 冷卻媒介冷卻媒介 絕緣結(jié)構(gòu)的

2、作用絕緣結(jié)構(gòu)的作用 第二課電氣診斷概論 絕緣材料絕緣材料 液體絕緣液體絕緣: : 絕緣油絕緣油 固體絕緣：絕緣紙、電瓷固體絕緣：絕緣紙、電瓷 、云母、云母 交聯(lián)聚乙烯等交聯(lián)聚乙烯等 氣體絕緣氣體絕緣: 空氣、空氣、SF6 真空絕緣真空絕緣 第二課電氣診斷概論 實(shí)際絕緣結(jié)構(gòu)通常是由幾種電介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成的實(shí)際絕緣結(jié)構(gòu)通常是由幾種電介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成的 組合絕緣。組合絕緣。 固固- -液絕緣液絕緣 固固- -氣絕緣氣絕緣 第二課電氣診斷概論 絕緣劣化及其影響因素絕緣劣化及其影響因素 電氣因素電氣因素 機(jī)械因素機(jī)械因素 溫度和熱穩(wěn)定性溫度和熱穩(wěn)定性 受潮受潮 化學(xué)穩(wěn)定性和抗生物特性化學(xué)穩(wěn)定性和抗生物特性 為了

3、使設(shè)備的外形尺寸保持在可以接受的水平，現(xiàn)代變壓為了使設(shè)備的外形尺寸保持在可以接受的水平，現(xiàn)代變壓 器相對(duì)于以往的設(shè)計(jì)采用了更為緊湊的絕緣方式，因此在運(yùn)行器相對(duì)于以往的設(shè)計(jì)采用了更為緊湊的絕緣方式，因此在運(yùn)行 中其內(nèi)部各組件間的絕緣所需承受的熱和電應(yīng)力水平顯著提高。中其內(nèi)部各組件間的絕緣所需承受的熱和電應(yīng)力水平顯著提高。 第二課電氣診斷概論 圖圖1 1 有機(jī)絕緣的伏秒特性及運(yùn)行有機(jī)絕緣的伏秒特性及運(yùn)行 中各種電壓下的場(chǎng)強(qiáng)中各種電壓下的場(chǎng)強(qiáng) 1 油紙電氣強(qiáng)度； 2 膠紙電氣強(qiáng)度； 3 運(yùn)行中各種電壓下的場(chǎng)強(qiáng)； E0 長期工作場(chǎng)強(qiáng) 1. 電氣影響電氣影響 長期工作電壓長期工作電壓 短時(shí)的過電壓短時(shí)的

4、過電壓 第二課電氣診斷概論 2. .機(jī)械影響機(jī)械影響 機(jī)械負(fù)荷機(jī)械負(fù)荷 長時(shí)間振動(dòng)長時(shí)間振動(dòng) 短路應(yīng)力短路應(yīng)力 第二課電氣診斷概論 圖圖2 2 不同耐熱等級(jí)的絕緣材料在不同耐熱等級(jí)的絕緣材料在 各種運(yùn)行溫度下長期運(yùn)行的壽命各種運(yùn)行溫度下長期運(yùn)行的壽命 3. 溫度影響溫度影響 季節(jié)變化季節(jié)變化 長期過負(fù)荷長期過負(fù)荷 熱老化熱老化 第二課電氣診斷概論 表表1 電介質(zhì)的耐熱等級(jí)電介質(zhì)的耐熱等級(jí) 耐熱等級(jí)耐熱等級(jí) 工作溫度工作溫度 () 電介質(zhì)電介質(zhì) O90木材、紙、紙板、棉纖維、天然絲；聚乙烯；聚氯乙烯；天然橡膠木材、紙、紙板、棉纖維、天然絲；聚乙烯；聚氯乙烯；天然橡膠 A105油性樹脂漆及其漆包線

5、；礦物油及浸入其中的纖維材料油性樹脂漆及其漆包線；礦物油及浸入其中的纖維材料 E120酚醛樹脂塑料；膠紙板、膠布板；聚酯薄膜；聚乙烯醇縮甲醛漆酚醛樹脂塑料；膠紙板、膠布板；聚酯薄膜；聚乙烯醇縮甲醛漆 B130瀝青油漆制成的云母帶、玻璃漆布、玻璃膠布板；聚酯漆；環(huán)氧樹脂瀝青油漆制成的云母帶、玻璃漆布、玻璃膠布板；聚酯漆；環(huán)氧樹脂 F155聚酰亞胺漆及其漆包線；改性硅有機(jī)漆及其云母制品及玻璃漆布聚酰亞胺漆及其漆包線；改性硅有機(jī)漆及其云母制品及玻璃漆布 H180聚酰胺聚酰亞胺漆及其漆包線；硅有機(jī)漆及制品；硅橡膠及玻璃漆布聚酰胺聚酰亞胺漆及其漆包線；硅有機(jī)漆及制品；硅橡膠及玻璃漆布 C180聚酰亞胺漆

6、及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纖維；聚四氟乙烯聚酰亞胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纖維；聚四氟乙烯 第二課電氣診斷概論 熱老化規(guī)律熱老化規(guī)律 6 度規(guī)則度規(guī)則 試驗(yàn)表明，對(duì)于常用的試驗(yàn)表明，對(duì)于常用的A級(jí)絕緣，如油紙絕緣，則溫級(jí)絕緣，如油紙絕緣，則溫 度每超過度每超過6，則壽命約縮短一半。而對(duì)于，則壽命約縮短一半。而對(duì)于 B、H級(jí)絕緣級(jí)絕緣 則分別約為則分別約為10及及12。 第二課電氣診斷概論 水分被吸收到電介質(zhì)內(nèi)部或吸附到電介質(zhì)的表面以后，水分被吸收到電介質(zhì)內(nèi)部或吸附到電介質(zhì)的表面以后， 它能溶解離子類雜質(zhì)或使強(qiáng)極性的物質(zhì)解離，嚴(yán)重影響介它能溶解離子類雜質(zhì)或使強(qiáng)極性的物質(zhì)解離，嚴(yán)重影響介

7、質(zhì)內(nèi)部或沿面的電氣性能：在外施電壓下，或者在電極間質(zhì)內(nèi)部或沿面的電氣性能：在外施電壓下，或者在電極間 構(gòu)成通路，或者在高溫下汽化形成構(gòu)成通路，或者在高溫下汽化形成“汽橋汽橋”而使擊穿電壓而使擊穿電壓 顯著降低。顯著降低。 4. 受潮受潮 局部電弧局部電弧水帶水帶 絕緣介質(zhì)絕緣介質(zhì) 第二課電氣診斷概論 第二課電氣診斷概論 5. 化學(xué)穩(wěn)定性及抗生物特性化學(xué)穩(wěn)定性及抗生物特性 在戶外工作的絕緣應(yīng)能長期耐受日照、風(fēng)沙、雨霧冰在戶外工作的絕緣應(yīng)能長期耐受日照、風(fēng)沙、雨霧冰 雪等大氣因素的侵蝕。在含有化學(xué)腐蝕氣體等環(huán)境中工作雪等大氣因素的侵蝕。在含有化學(xué)腐蝕氣體等環(huán)境中工作 時(shí)，選用的材料應(yīng)具有更強(qiáng)的化學(xué)

8、穩(wěn)定性，如耐油性等。時(shí)，選用的材料應(yīng)具有更強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，如耐油性等。 工作在濕熱帶和亞濕熱帶地區(qū)的絕緣還要注意材料的抗生工作在濕熱帶和亞濕熱帶地區(qū)的絕緣還要注意材料的抗生 物（霉菌、昆蟲）特性，如有的在電纜護(hù)層材料中加入合物（霉菌、昆蟲）特性，如有的在電纜護(hù)層材料中加入合 適的防霉劑和除蟲涂料等。適的防霉劑和除蟲涂料等。 第二課電氣診斷概論 絕緣介質(zhì)的電氣特性絕緣介質(zhì)的電氣特性 可以將不同電場(chǎng)強(qiáng)度下，電介質(zhì)中所呈現(xiàn)的電氣現(xiàn)象分為可以將不同電場(chǎng)強(qiáng)度下，電介質(zhì)中所呈現(xiàn)的電氣現(xiàn)象分為 兩類：兩類： 1. 在強(qiáng)電場(chǎng)下（當(dāng)外施場(chǎng)強(qiáng)大于該介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度時(shí)），將出在強(qiáng)電場(chǎng)下（當(dāng)外施場(chǎng)強(qiáng)大于該介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度

9、時(shí)），將出 現(xiàn)放電、閃絡(luò)、擊穿等現(xiàn)象，這在氣體中表現(xiàn)最為明顯?，F(xiàn)放電、閃絡(luò)、擊穿等現(xiàn)象，這在氣體中表現(xiàn)最為明顯。 2. 在弱電場(chǎng)下（當(dāng)外施場(chǎng)強(qiáng)比該介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)小得多時(shí)），在弱電場(chǎng)下（當(dāng)外施場(chǎng)強(qiáng)比該介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)小得多時(shí)）， 主要是介質(zhì)中的極化、電導(dǎo)、介質(zhì)損耗等。主要是介質(zhì)中的極化、電導(dǎo)、介質(zhì)損耗等。 以下將分析氣體放電及液、固體介質(zhì)的電氣性能。以下將分析氣體放電及液、固體介質(zhì)的電氣性能。 第二課電氣診斷概論 氣體放電的基本過程氣體放電的基本過程 放電放電（Discharge ) 擊穿擊穿 ( Breakdown ) 閃絡(luò)閃絡(luò) ( Flashover ) 火花放電火花放電 (Sparkover

10、) 電弧電弧 (Arc) 第二課電氣診斷概論 湯遜放電理論湯遜放電理論 外界電離因子 陰極表面電離 氣體空間電離 氣體中的自由電子 在電場(chǎng)中加速 碰撞電離電子崩（過程） 正離子陽極表面二次發(fā)射 （過程） 第二課電氣診斷概論 巴申曲線巴申曲線 第二課電氣診斷概論 圖圖3 棒棒-棒及棒棒及棒-板空氣間隙的工頻擊穿電壓板空氣間隙的工頻擊穿電壓 Ub與間距與間距d的關(guān)系的試驗(yàn)曲線的關(guān)系的試驗(yàn)曲線 （1,2,4為棒為棒-棒；棒；3,5為棒為棒-板）板） 第二課電氣診斷概論 氣隙擊穿的三個(gè)必要條件氣隙擊穿的三個(gè)必要條件 足夠高的電壓。足夠高的電壓。 在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致?lián)舸┑挠行щ娮印Ｔ跉庀吨写?/p>

11、在能引起電子崩并導(dǎo)致?lián)舸┑挠行щ娮印?需要一定的時(shí)間讓放電得以逐步發(fā)展直至擊穿。需要一定的時(shí)間讓放電得以逐步發(fā)展直至擊穿。 第二課電氣診斷概論 u U Us 0 t1 ts tf t tf tlag 沖擊電壓下的擊穿電壓與直流沖擊電壓下的擊穿電壓與直流 或工頻電壓下的擊穿電壓不同。當(dāng)或工頻電壓下的擊穿電壓不同。當(dāng) 外施電壓快速升高，于時(shí)外施電壓快速升高，于時(shí)t1雖已達(dá)雖已達(dá) 在持續(xù)作用電壓下的擊穿電壓在持續(xù)作用電壓下的擊穿電壓Us， 但擊穿過程并不立即開始，要過但擊穿過程并不立即開始，要過ts （統(tǒng)計(jì)時(shí)延）才出現(xiàn)第一個(gè)有效電（統(tǒng)計(jì)時(shí)延）才出現(xiàn)第一個(gè)有效電 子；再經(jīng)過碰撞電離、電子崩到完子；再經(jīng)

12、過碰撞電離、電子崩到完 成擊穿，還須成擊穿，還須tf（放電形成時(shí)延）。（放電形成時(shí)延）。 圖圖4 放電時(shí)間的組成放電時(shí)間的組成 沖擊擊穿電壓及過電壓保護(hù)沖擊擊穿電壓及過電壓保護(hù) 第二課電氣診斷概論 u t 4 3 2 1 5 圖圖5 50%伏秒特性伏秒特性 1. 0%伏秒特性；伏秒特性；2. 100%伏秒特性；伏秒特性； 3. 50%伏秒特性；伏秒特性； 圖圖6 伏秒特性間的配合伏秒特性間的配合 因?yàn)橐驗(yàn)閠s和和tf都帶有統(tǒng)計(jì)性，所以沖擊下?lián)舸╇妷号c放電時(shí)間都帶有統(tǒng)計(jì)性，所以沖擊下?lián)舸╇妷号c放電時(shí)間 的關(guān)系的關(guān)系伏秒特性具有較大的分散性，工程上常用伏秒特性具有較大的分散性，工程上常用50%伏秒

13、伏秒 特性來表征。以避雷器保護(hù)變壓器為例，就必須根據(jù)伏秒特性特性來表征。以避雷器保護(hù)變壓器為例，就必須根據(jù)伏秒特性 進(jìn)行絕緣（強(qiáng)度）配合，如在圖進(jìn)行絕緣（強(qiáng)度）配合，如在圖2中中S2就能較好地保護(hù)就能較好地保護(hù)S1。 第二課電氣診斷概論 氣體中的沿面放電氣體中的沿面放電 (cm) 圖圖7 不同材料的工頻下沿面閃絡(luò)不同材料的工頻下沿面閃絡(luò) 電壓（峰值）電壓（峰值） 1純氣隙；純氣隙；2石蠟；石蠟； 3膠紙筒；膠紙筒；4電瓷電瓷 沿著固體介質(zhì)表面的閃絡(luò)電壓不但沿著固體介質(zhì)表面的閃絡(luò)電壓不但 遠(yuǎn)低于固體介質(zhì)的擊穿電壓，而且也比遠(yuǎn)低于固體介質(zhì)的擊穿電壓，而且也比 相同極間距離的純氣隙的擊穿電壓低。相同

14、極間距離的純氣隙的擊穿電壓低。 如果表面潮濕、臟污時(shí)，沿面閃絡(luò)如果表面潮濕、臟污時(shí)，沿面閃絡(luò) 電壓更低。這是選擇輸電線路和變電所電壓更低。這是選擇輸電線路和變電所 外絕緣時(shí)的關(guān)鍵因素。外絕緣時(shí)的關(guān)鍵因素。 輸電線和變電站所用的絕緣子大多輸電線和變電站所用的絕緣子大多 在戶外運(yùn)行，因此還要考慮濕閃及污閃在戶外運(yùn)行，因此還要考慮濕閃及污閃 的情況，這時(shí)的放電電壓遠(yuǎn)低于乾閃。的情況，這時(shí)的放電電壓遠(yuǎn)低于乾閃。 第二課電氣診斷概論 （a）（d） （c）（b） 圖圖8 沿套管表面放電示意圖沿套管表面放電示意圖 (a) 電暈；電暈；(b) 輝光；輝光；(c) 滑閃；滑閃； (d) 套管表面等值電容套管表面

15、等值電容 1導(dǎo)桿；導(dǎo)桿；2法蘭法蘭 當(dāng)電壓不太高時(shí)，接地法蘭邊緣先出現(xiàn)電暈而形成光圈，當(dāng)電壓不太高時(shí)，接地法蘭邊緣先出現(xiàn)電暈而形成光圈， 隨著電壓的升高，電暈延伸成火花細(xì)線，電流密度仍很??；隨著電壓的升高，電暈延伸成火花細(xì)線，電流密度仍很??； 當(dāng)外施電壓超過某臨界值時(shí)，很當(dāng)外施電壓超過某臨界值時(shí)，很 亮、帶紫色的火花緊貼介質(zhì)表面亮、帶紫色的火花緊貼介質(zhì)表面 此起彼伏，這時(shí)電流密度已較大，此起彼伏，這時(shí)電流密度已較大， 電壓再增不多常就形成表面閃絡(luò)。電壓再增不多常就形成表面閃絡(luò)。 根據(jù)電源容量大小，放電轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)電源容量大小，放電轉(zhuǎn)變?yōu)?火花放電或電弧放電。火花放電或電弧放電。 第二課電氣診斷概

16、論 圖圖9 盤形絕緣子串在雨下盤形絕緣子串在雨下 的可能閃絡(luò)路徑的可能閃絡(luò)路徑 在有污穢的地區(qū)，污閃所造成的損在有污穢的地區(qū)，污閃所造成的損 失很大，因它可在工作電壓下發(fā)生，且失很大，因它可在工作電壓下發(fā)生，且 引起大面積停電。常用的防污措施：引起大面積停電。常用的防污措施： 增大泄漏距離。增大泄漏距離。 定期或不定期的清掃。定期或不定期的清掃。 使用憎水性涂料。使用憎水性涂料。 改用防污性能好的絕緣子。改用防污性能好的絕緣子。 防污措施防污措施 第二課電氣診斷概論 液體及固體介質(zhì)的電氣特性液體及固體介質(zhì)的電氣特性 電介質(zhì)的電氣特性，主要表現(xiàn)為它們?cè)陔妶?chǎng)下的電介質(zhì)的電氣特性，主要表現(xiàn)為它們?cè)陔?/p>

17、場(chǎng)下的 導(dǎo)電性能、介電性能和電氣強(qiáng)度。常以以下四個(gè)特征導(dǎo)電性能、介電性能和電氣強(qiáng)度。常以以下四個(gè)特征 參數(shù)來表示：參數(shù)來表示： 電導(dǎo)率電導(dǎo)率（或絕緣電阻率（或絕緣電阻率） 介電常數(shù)介電常數(shù)（或電容（或電容C） 介質(zhì)損耗角正切（介質(zhì)損耗因子）介質(zhì)損耗角正切（介質(zhì)損耗因子）tg 擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度Eb。 第二課電氣診斷概論 電介質(zhì)極化電介質(zhì)極化 圖圖10 極化現(xiàn)象示意圖極化現(xiàn)象示意圖 (a) 極間為真空；(b) 極間為介質(zhì) d A U Q C 00 0 d A U QQ C r 00 A 電極面積（cm2） d 電極間距（cm） r 相對(duì)介電常數(shù) 第二課電氣診斷概論 表表 2 常用電介質(zhì)的常

18、用電介質(zhì)的r值值 材料類型材料類型名稱名稱 相對(duì)介電常數(shù)相對(duì)介電常數(shù) （工頻，（工頻，20） 氣體介質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)大氣條件）氣體介質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)大氣條件）空氣空氣100058 液體介質(zhì)液體介質(zhì) 弱極性弱極性 變壓器油變壓器油 硅有機(jī)液體硅有機(jī)液體 2.22.5 2.22.8 極性極性 蓖麻油蓖麻油 氯化聯(lián)苯氯化聯(lián)苯 4.5 4.65.2 強(qiáng)極性強(qiáng)極性 丙酮丙酮 酒精酒精 水水 22 33 81 固體介質(zhì)固體介質(zhì) 中性或弱極性中性或弱極性 石蠟石蠟 聚苯乙烯聚苯乙烯 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 瀝青瀝青 2.02.5 2.52.6 2.02.2 2.62.7 極性極性 纖維素纖維素 膠木膠木 聚氯乙烯聚氯乙烯 6

19、.5 4.5 3.03.5 離子性離子性 云母云母 電瓷電瓷 57 5.56.5 第二課電氣診斷概論 如絕緣紙板中存在氣泡時(shí)，氣泡耐壓低但分到的場(chǎng)強(qiáng)卻如絕緣紙板中存在氣泡時(shí)，氣泡耐壓低但分到的場(chǎng)強(qiáng)卻 比紙要高比紙要高45倍，這也是組合絕緣中局部放電問題突出的倍，這也是組合絕緣中局部放電問題突出的 重要原因之一。重要原因之一。 1 2 2 1 E E 在高壓電氣設(shè)備中常以幾種絕緣材料組成，這時(shí)應(yīng)注意到在高壓電氣設(shè)備中常以幾種絕緣材料組成，這時(shí)應(yīng)注意到 串聯(lián)介質(zhì)在交變電壓下場(chǎng)強(qiáng)分布與介電常數(shù)成反比，即串聯(lián)介質(zhì)在交變電壓下場(chǎng)強(qiáng)分布與介電常數(shù)成反比，即 第二課電氣診斷概論 圖圖11 直流電壓作用于雙層

20、介質(zhì)直流電壓作用于雙層介質(zhì) (a)示意圖；示意圖；(b)等值電路等值電路 對(duì)于多種材料組成的絕緣結(jié)構(gòu)，或者采用不均勻的介質(zhì)對(duì)于多種材料組成的絕緣結(jié)構(gòu)，或者采用不均勻的介質(zhì) 時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)夾層極化。時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)夾層極化。 1 2 0 2 1 C C U U t 1 2 2 1 t U U 因此存在一電荷重新分配的過程。于是夾層的界面上有電因此存在一電荷重新分配的過程。于是夾層的界面上有電 荷積聚（即吸收電荷），表現(xiàn)為等值電容增大。這樣的吸收荷積聚（即吸收電荷），表現(xiàn)為等值電容增大。這樣的吸收 過程比其它的極化過程要慢得多。過程比其它的極化過程要慢得多。 當(dāng)當(dāng)t=0時(shí)，電壓與電容成反比時(shí)，電壓與電容

21、成反比 到達(dá)穩(wěn)態(tài)，電壓與電阻成反比到達(dá)穩(wěn)態(tài)，電壓與電阻成反比 第二課電氣診斷概論 電介質(zhì)的電導(dǎo)電介質(zhì)的電導(dǎo) 固體介質(zhì)的電導(dǎo)包括兩方面：體積電導(dǎo)及表面電導(dǎo)，后者固體介質(zhì)的電導(dǎo)包括兩方面：體積電導(dǎo)及表面電導(dǎo)，后者 受濕度、染污的影響更大。因此在測(cè)量固體絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣受濕度、染污的影響更大。因此在測(cè)量固體絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣 電阻時(shí)，如不采取相應(yīng)措施，就難以將內(nèi)部的及表面的絕緣電阻時(shí)，如不采取相應(yīng)措施，就難以將內(nèi)部的及表面的絕緣 電阻分開，特別在天氣潮濕時(shí)表面電阻往往顯著降低。電阻分開，特別在天氣潮濕時(shí)表面電阻往往顯著降低。 隨著溫度的升高，解離的離子數(shù)往往呈指數(shù)增大，如隨著溫度的升高，解離的離子數(shù)往往呈

22、指數(shù)增大，如 TB Ae / 所以在測(cè)量絕緣電阻或泄漏電流時(shí)，必須注意溫度的影所以在測(cè)量絕緣電阻或泄漏電流時(shí)，必須注意溫度的影 響。同一物體在相近溫度下的絕緣電阻的比較才能說明是否響。同一物體在相近溫度下的絕緣電阻的比較才能說明是否 真有顯著變化。真有顯著變化。 第二課電氣診斷概論 電介質(zhì)的損耗電介質(zhì)的損耗 圖圖12 介質(zhì)在交流電壓下的等值電路分析介質(zhì)在交流電壓下的等值電路分析 (a)示意圖；示意圖；(b)等值電路；等值電路；(c)相量圖相量圖 在交流電壓下，試品電流在交流電壓下，試品電流 包括有功分量包括有功分量 及無功分量及無功分量 I R I C I 介質(zhì)損耗介質(zhì)損耗 tgUIUIUIP

23、 CR cos 衡量絕緣結(jié)構(gòu)的性能。衡量絕緣結(jié)構(gòu)的性能。 式中式中即為介質(zhì)損耗角。與絕緣結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸無關(guān)，即為介質(zhì)損耗角。與絕緣結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸無關(guān)， 僅取決于該介質(zhì)的損耗特性。因此國際上都直接用它來僅取決于該介質(zhì)的損耗特性。因此國際上都直接用它來 評(píng)估絕緣材料的質(zhì)量，評(píng)估絕緣材料的質(zhì)量， 第二課電氣診斷概論 表表2.4 常用液、固體介質(zhì)常用液、固體介質(zhì)tg值（值（20，工頻），工頻） 電介質(zhì)電介質(zhì)tg(%)電介質(zhì)電介質(zhì)tg(%) 變壓器油變壓器油0.050.5聚乙烯聚乙烯0.010.02 蓖麻油蓖麻油13交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)聚乙烯0.020.05 瀝青云母帶瀝青云母帶0.21聚苯乙烯聚苯乙烯0

24、.010.03 電瓷電瓷25聚四氟乙烯聚四氟乙烯 f1) 第二課電氣診斷概論 電介質(zhì)的擊穿電介質(zhì)的擊穿 如是極其純凈的液體及固體介質(zhì)，發(fā)生電擊穿的電壓將如是極其純凈的液體及固體介質(zhì)，發(fā)生電擊穿的電壓將 很高。很高。 但工程電介質(zhì)材料中不可避免地會(huì)含有一些雜質(zhì)，如氣但工程電介質(zhì)材料中不可避免地會(huì)含有一些雜質(zhì)，如氣 泡、水分、纖維、炭粒等，它們對(duì)介質(zhì)的擊穿過程及擊穿電泡、水分、纖維、炭粒等，它們對(duì)介質(zhì)的擊穿過程及擊穿電 壓有很大影響。壓有很大影響。 電擊穿：由于電場(chǎng)作用所直接引起。電擊穿：由于電場(chǎng)作用所直接引起。 熱擊穿：僅靠增加絕緣厚度以提高擊穿電壓已難以奏效。熱擊穿：僅靠增加絕緣厚度以提高擊穿

25、電壓已難以奏效。 電化學(xué)擊穿：因長期局部放電而引起。電化學(xué)擊穿：因長期局部放電而引起。 第二課電氣診斷概論 絕緣試驗(yàn)及檢測(cè)的特點(diǎn)絕緣試驗(yàn)及檢測(cè)的特點(diǎn) 破壞性試驗(yàn)及非破壞性試驗(yàn)破壞性試驗(yàn)及非破壞性試驗(yàn) 直流耐壓及交流耐壓直流耐壓及交流耐壓 離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè)離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè) 電氣方法與非電方法電氣方法與非電方法 第二課電氣診斷概論 1. 1. 破壞性試驗(yàn)及非破壞性試驗(yàn)破壞性試驗(yàn)及非破壞性試驗(yàn) 絕緣試驗(yàn)絕緣試驗(yàn) 絕緣特性試驗(yàn)絕緣特性試驗(yàn) 絕緣電阻試驗(yàn)絕緣電阻試驗(yàn) 介質(zhì)損失角正切值介質(zhì)損失角正切值(tg) 試驗(yàn)試驗(yàn) 局部放電試驗(yàn)局部放電試驗(yàn) 絕緣耐壓試驗(yàn)絕緣耐壓試驗(yàn) 交流電壓試驗(yàn)交流電壓試驗(yàn) 直流

26、電壓試驗(yàn)直流電壓試驗(yàn) 雷電沖擊電壓試驗(yàn)雷電沖擊電壓試驗(yàn) 操作沖擊電壓試驗(yàn)操作沖擊電壓試驗(yàn) 絕緣試驗(yàn)的分類絕緣試驗(yàn)的分類 如需進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，必須在非破壞試驗(yàn)即絕緣特性試驗(yàn)如需進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，必須在非破壞試驗(yàn)即絕緣特性試驗(yàn) 合格后才進(jìn)行。合格后才進(jìn)行。 第二課電氣診斷概論 2.交流耐壓、直流耐壓及沖擊試驗(yàn)交流耐壓、直流耐壓及沖擊試驗(yàn) 沖擊試驗(yàn)：沖擊試驗(yàn)：考核設(shè)備在雷電及操作過電壓下的特性。比考核設(shè)備在雷電及操作過電壓下的特性。比 較真實(shí)、可靠的，特別對(duì)變壓器等繞組結(jié)構(gòu)的而言。難于較真實(shí)、可靠的，特別對(duì)變壓器等繞組結(jié)構(gòu)的而言。難于 在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。 交流耐壓試驗(yàn)：交流耐壓試驗(yàn)：一般僅在交接試驗(yàn)

27、及大修后進(jìn)行，因?yàn)橐话銉H在交接試驗(yàn)及大修后進(jìn)行，因?yàn)?它雖然考驗(yàn)很嚴(yán)格，有利于發(fā)現(xiàn)某些缺陷，但可能產(chǎn)生嚴(yán)它雖然考驗(yàn)很嚴(yán)格，有利于發(fā)現(xiàn)某些缺陷，但可能產(chǎn)生嚴(yán) 重的重的“副作用副作用”。 第二課電氣診斷概論 直流耐壓試驗(yàn)：直流耐壓試驗(yàn)： 1. 對(duì)電容很大的試品對(duì)電容很大的試品 2. 交交流耐壓試驗(yàn)所帶來的殘余破壞流耐壓試驗(yàn)所帶來的殘余破壞 遠(yuǎn)大于直流耐壓。遠(yuǎn)大于直流耐壓。 CU X U I C 2 CUIUP 圖15 油紙電纜的壽命曲線 1-粘性浸漬； 2-充油電纜 第二課電氣診斷概論 但交流設(shè)備用直流試驗(yàn)不夠真實(shí)，例如油紙串聯(lián)時(shí)，交但交流設(shè)備用直流試驗(yàn)不夠真實(shí)，例如油紙串聯(lián)時(shí)，交 流下電場(chǎng)分布取

28、決于介電常數(shù)流下電場(chǎng)分布取決于介電常數(shù)，而直流卻取決于電阻率，而直流卻取決于電阻率。 因此兩者并不等效。因此兩者并不等效。 第二課電氣診斷概論 3. .離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè)離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè) 在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn) 高壓設(shè)備上所加的是運(yùn)行電壓，比停電試驗(yàn)電壓高得多，高壓設(shè)備上所加的是運(yùn)行電壓，比停電試驗(yàn)電壓高得多， 因此測(cè)得的參數(shù)更真實(shí)、靈敏；因此測(cè)得的參數(shù)更真實(shí)、靈敏； 可以隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷?？梢噪S時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。 在線監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn) 造價(jià)高；造價(jià)高； 可測(cè)試項(xiàng)目較少；可測(cè)試項(xiàng)目較少； 易受環(huán)境因素影響。易受環(huán)境因素影響。 第二課電氣診斷概論 4.

29、電氣方法與非電方法電氣方法與非電方法 絕緣介質(zhì)的劣化過程，常伴有熱、聲、化學(xué)等參數(shù)的變化。絕緣介質(zhì)的劣化過程，常伴有熱、聲、化學(xué)等參數(shù)的變化。 而有些參數(shù)較易于測(cè)到、或外界干擾少，更應(yīng)充分予以利用。而有些參數(shù)較易于測(cè)到、或外界干擾少，更應(yīng)充分予以利用。 油中氣體分析油中氣體分析DGA(Dissolved Gas Analysis)對(duì)發(fā)現(xiàn)油浸電對(duì)發(fā)現(xiàn)油浸電 力設(shè)備中的電弧放電、局部過熱等潛伏性故障相當(dāng)有效；力設(shè)備中的電弧放電、局部過熱等潛伏性故障相當(dāng)有效； 紅外熱成象（紅外熱成象（Thermovision）可用于發(fā)現(xiàn)較小尺寸設(shè)備，）可用于發(fā)現(xiàn)較小尺寸設(shè)備， 如避雷器、互感器、套管等的熱點(diǎn)故障；如

30、避雷器、互感器、套管等的熱點(diǎn)故障； 超聲法對(duì)測(cè)量振動(dòng)以及放電定位相當(dāng)有效。超聲法對(duì)測(cè)量振動(dòng)以及放電定位相當(dāng)有效。 第二課電氣診斷概論 故障診斷的定義：故障診斷的定義： 包括對(duì)異常狀態(tài)的檢測(cè)、異常狀態(tài)的識(shí)別以包括對(duì)異常狀態(tài)的檢測(cè)、異常狀態(tài)的識(shí)別以 及對(duì)異常狀態(tài)預(yù)測(cè)在內(nèi)的各種技術(shù)總稱。及對(duì)異常狀態(tài)預(yù)測(cè)在內(nèi)的各種技術(shù)總稱。 廣義的說法：試驗(yàn)、測(cè)量是廣義的說法：試驗(yàn)、測(cè)量是“診診”，識(shí)別和，識(shí)別和 評(píng)評(píng) 估是估是“斷斷”。 狹義而言：故障診斷指特征量收集后的分析狹義而言：故障診斷指特征量收集后的分析 判斷過程。判斷過程。 第二課電氣診斷概論 電氣設(shè)備診斷特點(diǎn)電氣設(shè)備診斷特點(diǎn) 任何診斷問題都是以征兆為線

31、索的，變?nèi)魏卧\斷問題都是以征兆為線索的，變 壓器故障診斷的困難在于：一般說來，故障和壓器故障診斷的困難在于：一般說來，故障和 征兆之間并不存在簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，一種征兆之間并不存在簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，一種 故障可能對(duì)應(yīng)多種征兆，而一種征兆也可能對(duì)故障可能對(duì)應(yīng)多種征兆，而一種征兆也可能對(duì) 應(yīng)著多種故障。因此僅僅依靠單一的檢測(cè)項(xiàng)目，應(yīng)著多種故障。因此僅僅依靠單一的檢測(cè)項(xiàng)目， 對(duì)故障的分析是不全面的，需要對(duì)各種試驗(yàn)結(jié)對(duì)故障的分析是不全面的，需要對(duì)各種試驗(yàn)結(jié) 果進(jìn)行綜合推理。果進(jìn)行綜合推理。 第二課電氣診斷概論 絕絕 緣緣 診診 斷斷 技技 術(shù)術(shù) 在線在線 離線離線 連續(xù)連續(xù) 周期性周期性 不定期不

32、定期 不定期不定期 周期性周期性 結(jié)果結(jié)果 良好？良好？ 結(jié)果結(jié)果 良好？良好？ 走勢(shì)走勢(shì)存檔存檔 專門的試驗(yàn)專門的試驗(yàn)決定決定 是是是是 否否 否否 電氣設(shè)備診斷過程流程圖電氣設(shè)備診斷過程流程圖 第二課電氣診斷概論 運(yùn)行電氣設(shè)備運(yùn)行電氣設(shè)備 由于由于電、熱、機(jī)械、環(huán)境等因素作用造成電電、熱、機(jī)械、環(huán)境等因素作用造成電 氣設(shè)備性能逐漸劣化，最終發(fā)生氣設(shè)備性能逐漸劣化，最終發(fā)生故障，導(dǎo)致故障，導(dǎo)致 事故的發(fā)生，產(chǎn)生巨大的損失事故的發(fā)生，產(chǎn)生巨大的損失 電氣設(shè)備電氣設(shè)備故障將出現(xiàn)故障將出現(xiàn)各種前期征兆：各種前期征兆：電氣、物電氣、物 理、化學(xué)特性的漸變理、化學(xué)特性的漸變 根據(jù)故障前期根據(jù)故障前期特

33、性變化的大小和趨勢(shì)可以特性變化的大小和趨勢(shì)可以早期早期 發(fā)現(xiàn)故障發(fā)現(xiàn)故障 電氣設(shè)備診斷依據(jù)電氣設(shè)備診斷依據(jù) 第二課電氣診斷概論 電氣設(shè)備診斷的定義電氣設(shè)備診斷的定義 通過對(duì)電氣設(shè)備的試驗(yàn)和各種特性的測(cè)量，通過對(duì)電氣設(shè)備的試驗(yàn)和各種特性的測(cè)量， 分析和掌握（識(shí)別）其特征，評(píng)估分析和掌握（識(shí)別）其特征，評(píng)估設(shè)備設(shè)備在運(yùn)在運(yùn) 行中的狀態(tài)行中的狀態(tài)(老化程度老化程度)，從而能早期發(fā)現(xiàn)故，從而能早期發(fā)現(xiàn)故 障的技術(shù)障的技術(shù) 作用作用 提高電氣設(shè)備及電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性提高電氣設(shè)備及電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性 明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 第二課電氣診斷概論 1）、）、檢測(cè)表征設(shè)備工作狀態(tài)的信號(hào)檢測(cè)表征設(shè)備工作狀態(tài)的信號(hào) 進(jìn)行信號(hào)處理進(jìn)行信號(hào)處理 提取信號(hào)特征提取信號(hào)特征 2）、）、根據(jù)信號(hào)特征根據(jù)信號(hào)特征 分析故障類型、分析故障類型、性質(zhì)性質(zhì) 及嚴(yán)重程度及嚴(yán)重程度 3）、）、對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位 電氣設(shè)備診斷的功能電氣設(shè)備診斷的功能 第二課電氣診斷概論 根據(jù)設(shè)備特征根據(jù)設(shè)備特征 推斷設(shè)備的狀態(tài)推斷設(shè)備的狀態(tài) 特征變量特征變量 Kj，j = 1, 2, , n 特征函數(shù)特征函數(shù) G (