電氣設(shè)備絕緣檢測(cè)與診斷2008-1匯編

1、目 錄 第一節(jié) 電力設(shè)備絕緣老化及其特征量 第二節(jié) 電力設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)(shyn) 第三節(jié) 電力設(shè)備在線絕緣檢測(cè)與診斷 第一章 概述(i sh)共四十一頁電氣設(shè)備的特征(tzhng) 電氣設(shè)備發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓電機(jī)、電壓(diny)與電流互感器、高壓斷路器、電力電纜等。主要針對(duì)高電壓等級(jí)設(shè)備進(jìn)行研究和探討。 處于高電壓（強(qiáng)電場(chǎng)）作用下，電氣絕緣是主要問題； 對(duì)于旋轉(zhuǎn)電氣設(shè)備，振動(dòng)、磨損、疲勞等都是必須嚴(yán)格注意的； 由于實(shí)現(xiàn)著能量的轉(zhuǎn)換或傳遞作用，發(fā)熱的因素在電氣設(shè)備中起著關(guān)鍵的破壞性作用；電氣設(shè)備的可靠性是多種因素共同作用的結(jié)果，必須綜合進(jìn)行考慮。 共四十一頁故障(gzhng)的分類 按

2、產(chǎn)生的原因(yunyn)分類按工程技術(shù)的安全性分類 按系統(tǒng)功能喪失的程度分類 按發(fā)生的速度和發(fā)展進(jìn)程分類 磨損性故障-機(jī)器或系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)磨損引起的故障，實(shí)際上反映了機(jī)器的壽命。 錯(cuò)用性故障-運(yùn)行中操作不當(dāng)或以外情況引起機(jī)器中某些零件應(yīng)力超過設(shè)計(jì)允許值而產(chǎn)生的故障。 薄弱性故障機(jī)器運(yùn)行中應(yīng)力沒有超過設(shè)計(jì)規(guī)定值，但由于設(shè)計(jì)和制造不恰當(dāng)造成機(jī)器中存在某些薄弱環(huán)節(jié)形成的故障。 共四十一頁故障(gzhng)的分類 按產(chǎn)生的原因分類按工程技術(shù)的安全性分類 按系統(tǒng)功能喪失的程度分類 按發(fā)生的速度(sd)和發(fā)展進(jìn)程分類 危險(xiǎn)性故障故障發(fā)生后會(huì)對(duì)人身、生產(chǎn)和環(huán)境產(chǎn)生危險(xiǎn) 安全性故障 共四十一頁故障(gzhng

3、)的分類 按產(chǎn)生的原因分類按工程技術(shù)的安全性分類 按系統(tǒng)功能喪失(sngsh)的程度分類 按發(fā)生的速度和發(fā)展進(jìn)程分類 永久性故障必須更換某些零件后，機(jī)器才能恢復(fù)其功能。永久性故障又包括：全部喪失功能的完全性故障和喪失局部功能的部分性故障。 非永久性故障或稱間斷性故障，故障使部件喪失某些功能，但不需更換零件就可以排除故障使機(jī)器恢復(fù)其全部功能。 共四十一頁故障(gzhng)的分類 按產(chǎn)生的原因分類(fn li)按工程技術(shù)的安全性分類 按系統(tǒng)功能喪失的程度分類 按發(fā)生的速度和發(fā)展進(jìn)程分類 發(fā)生速度：突發(fā)性故障 漸發(fā)性故障 發(fā)生進(jìn)程：初期故障 偶發(fā)故障 磨損故障 共四十一頁設(shè)備的故障(gzhng)模式

4、 故障模式是按故障狀態(tài)進(jìn)行的分類，是故障現(xiàn)象的綜合表征(bio zhn)，與設(shè)備本身的特性和運(yùn)行環(huán)境都有一定的關(guān)系。 設(shè)備常見故障模式 運(yùn)動(dòng)設(shè)備部件的磨損、聲音異常、振動(dòng)異常、晃動(dòng)、溫升異常、泄漏等； 靜止設(shè)備部件的松動(dòng)、變形、斷裂、龜裂、腐蝕、材質(zhì)變化等； 電氣設(shè)備的絕緣擊穿、溫度異常、絕緣裂化或燒損、短路、斷線等。 共四十一頁設(shè)備故障模式(msh) 據(jù)日本統(tǒng)計(jì) 共四十一頁 現(xiàn)代電氣設(shè)備的造價(jià)及運(yùn)行可靠性在很大程度(chngd)上取決于設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。電力設(shè)備金屬材料絕緣材料共四十一頁 絕緣介質(zhì)(jizh) 緊固支撐 冷卻媒介 絕緣結(jié)構(gòu)(jigu)的作用 共四十一頁絕緣材料(ju yun c

5、i lio)液體(yt)絕緣: 絕緣油固體絕緣：絕緣紙、電瓷 、云母交聯(lián)聚乙烯等氣體絕緣: 空氣、SF6 真空絕緣共四十一頁 在實(shí)際運(yùn)行中，絕緣結(jié)構(gòu)的電氣和機(jī)械性能往往決定著整個(gè)(zhngg)電力設(shè)備的壽命，絕緣材料品質(zhì)的下降(即通常所說的絕緣劣化)將導(dǎo)致電力設(shè)備的損壞。統(tǒng)計(jì)表明，電力設(shè)備運(yùn)行中60一80的事故是由絕緣故障導(dǎo)致的，所以研究電力設(shè)備絕緣檢測(cè)與診斷技術(shù)對(duì)提高電力設(shè)備運(yùn)行可靠性具有極其重要的意義。共四十一頁第一節(jié) 電力設(shè)備絕緣(juyun)老化及其特征量 電氣因素機(jī)械(jxi)因素溫度和熱穩(wěn)定性受潮環(huán)境條件 為了使設(shè)備的外形尺寸保持在可以接受的水平，現(xiàn)代電氣設(shè)備相對(duì)于以往的設(shè)計(jì)采用了

6、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。 共四十一頁圖1 有機(jī)絕緣的伏秒特性及運(yùn)行中各種( zhn)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(zhǎng)期工作場(chǎng)強(qiáng)1. 電氣(dinq)影響 長(zhǎng)期工作電壓 短時(shí)的過電壓 共四十一頁2.機(jī)械(jxi)影響 機(jī)械負(fù)荷 長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng) 短路(dunl)應(yīng)力共四十一頁 圖2 不同耐熱等級(jí)的絕緣材料在各種運(yùn)行溫度下長(zhǎng)期(chngq)運(yùn)行的壽命3. 溫度(wnd)影響 季節(jié)變化 長(zhǎng)期過負(fù)荷 熱老化共四十一頁電介質(zhì)的耐熱(nai r)等級(jí)耐熱等級(jí)工作溫度()電介質(zhì)O90木材、紙、

7、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；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F(xiàn)155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C180聚酰亞胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纖維；聚四氟乙烯共四十一頁熱老化規(guī)律 6 度規(guī)則(guz) 試驗(yàn)表明，對(duì)于常用的A級(jí)絕緣，如油紙絕緣，則溫度每超過6，則壽命約縮短一半。而對(duì)于B、H級(jí)絕緣則分別約為10及12。 共四十一

8、頁 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(xngchng)“汽橋”而使擊穿電壓顯著降低。 4. 受潮(shu cho)局部電弧水帶絕緣介質(zhì)共四十一頁共四十一頁5. 環(huán)境(hunjng)條件 在戶外工作的絕緣應(yīng)能長(zhǎng)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)(huxu)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)(huxu)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物（霉菌、昆蟲）特性，如有的在電纜護(hù)層材料中加入

9、合適的防霉劑和除蟲涂料等。 共四十一頁 可逆的對(duì)于絕緣系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的諸如受潮等情況而導(dǎo)致絕緣性能下降，經(jīng)過處理可以恢復(fù)原有特性的，就是一種可逆的劣化。 不可逆的絕緣系統(tǒng)在各種因素的長(zhǎng)期作用下發(fā)生一系列的化學(xué)、物理變化，導(dǎo)致絕緣性能和機(jī)械性能等不斷(bdun)下降，則產(chǎn)生了一種不可逆的變化，將最終導(dǎo)致電力設(shè)備絕緣擊穿，這種變化過程即為老化。絕緣(juyun)劣化特性共四十一頁直接表征(bio zhn)絕緣剩余壽命的特征量，如耐電強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度 間接表征絕緣剩余壽命的持征量，如絕緣電阻、介質(zhì)損耗角正切、泄漏電流、局部放電量、油中氣體含量、油中微水含量等 隨著對(duì)不同老化因子作用規(guī)律研究的深入，提

10、出一些新的表征絕緣品質(zhì)的特征量如直流分量、超高頻放電頻譜，超聲振動(dòng)特性等等。 絕緣老化(lohu)的特征量共四十一頁第二節(jié) 電力設(shè)備絕緣(juyun)預(yù)防性試驗(yàn) 電力設(shè)備在運(yùn)行中進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，減少事故的發(fā)生，它已成為我國電力生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要制度(zhd)。預(yù)防性試驗(yàn)可分為非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)兩大類。 共四十一頁第二節(jié) 電力設(shè)備絕緣(juyun)預(yù)防性試驗(yàn) 非破壞性試驗(yàn)又稱絕緣特性試驗(yàn)，是指在較低的電壓下或是用其他不會(huì)損傷絕緣的辦法來測(cè)量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣內(nèi)部有無缺陷。常見的試驗(yàn)項(xiàng)目有絕緣電阻測(cè)量、泄漏電流測(cè)量、介質(zhì)損耗(snho)角正切測(cè)量、油中氣體含量檢測(cè)等項(xiàng)

11、目。共四十一頁 破壞性試驗(yàn)又稱絕緣耐壓試驗(yàn)，是指在高于工作電壓下所進(jìn)行的試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)在設(shè)備絕緣上施加規(guī)定的試驗(yàn)電壓，考驗(yàn)絕緣對(duì)此電壓的耐受能力。它主要指交流耐壓和直流耐壓試驗(yàn)。由于這類試驗(yàn)所加電壓較高，考驗(yàn)比較直接和嚴(yán)格，特別是能揭露那些危險(xiǎn)性較大的集中性缺陷，因此能保證絕緣有一定的水平或裕度，缺點(diǎn)(qudin)是可能會(huì)在耐壓試驗(yàn)時(shí)給絕緣造成一定的損傷。第二節(jié) 電力設(shè)備絕緣(juyun)預(yù)防性試驗(yàn)共四十一頁絕緣試驗(yàn)絕緣特性試驗(yàn)絕緣電阻試驗(yàn)介質(zhì)損失角正切值試驗(yàn)局部放電試驗(yàn)絕緣耐壓試驗(yàn)交流電壓試驗(yàn)直流電壓試驗(yàn)雷電沖擊電壓試驗(yàn)操作沖擊電壓試驗(yàn)絕緣試驗(yàn)(shyn)的分類 如需進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，必須(bx)

12、在非破壞試驗(yàn)即絕緣特性試驗(yàn)合格后才進(jìn)行。共四十一頁電力變壓器電力電纜高壓套管斷路器發(fā)電機(jī)充SF6充油 1測(cè)定絕緣電阻2測(cè)量直流泄漏電流3直流耐壓試驗(yàn)4測(cè)量介損正切tan 5絕緣油試驗(yàn)6微量水分測(cè)定7油中溶解氣體色譜8局部放電試驗(yàn)9交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備(shbi)名稱是否(sh fu)試驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目共四十一頁 預(yù)防性試驗(yàn)是一種簡(jiǎn)便且較有效地評(píng)估電力設(shè)備絕緣狀況的方法。根據(jù)過去長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)研究中已逐步確立起來的這些預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目，為確保(qubo)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行發(fā)揮著很大作用。共四十一頁現(xiàn)行預(yù)防性試驗(yàn)(shyn)項(xiàng)目的回顧當(dāng)絕緣總體受潮或嚴(yán)重?fù)p壞(snhui)時(shí)，往往引起絕緣電阻Ri 的下降

13、或直流泄漏電流I1 的上升。如果感到兆歐表的直流電壓太低（一般為1KV或2、5KV）,還可采用加以直流高壓來測(cè)量泄漏電流 I1 。這時(shí)還便于觀察隨著外施電壓的上升， I1是否也基本上按比例上升。因?yàn)楫?dāng)存在有某些缺陷時(shí)，高壓直流下的絕緣電阻（由泄漏電流換算而得）往往比低壓下用兆歐表測(cè)得的小得多。共四十一頁 絕緣電阻Ri 或泄漏電流 I1 與被試品絕緣尺寸（電極間的絕緣距離、截面等）相關(guān)，在絕緣試驗(yàn)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“縱比”與同一設(shè)備過去測(cè)量數(shù)據(jù)作比較，或“橫比”與同類被試品互相對(duì)比（如求三相不平衡系數(shù)等），作出比較準(zhǔn)確的分析。在預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，對(duì)絕緣電阻測(cè)量時(shí)要求測(cè)其吸收比（R 60“ / R15” ）

14、或極化比（R10 /R1），也為了消除因絕緣尺寸不同帶來的影響，而改以觀察同一被試品在吸收過程(guchng)中的相對(duì)變化。 共四十一頁 西林電橋測(cè)量交流下的介質(zhì)損耗tan，真正是反映交流下?lián)p耗大小的特征參數(shù)，它與絕緣(juyun)的幾何尺寸無關(guān)，直接由此判斷絕緣(juyun)的介質(zhì)損耗，高壓電氣設(shè)備總的介質(zhì)損耗功率相對(duì)于此絕緣(juyun)的無功功率總是只占一個(gè)很小的比例。 當(dāng)前大量使用交流電氣設(shè)備，而測(cè)絕緣電阻Ri 或泄漏電流 I1時(shí)所加的直流電壓，介質(zhì)絕緣結(jié)構(gòu)加交流時(shí)，電位(din wi)按電容大小反比分布；直流時(shí)，按電阻正比分布。施加同樣幅值的直流或交流高壓，絕緣中的損耗、局部放電過程

15、交流下比在直流下嚴(yán)重。 共四十一頁氣相色譜分析方法，在發(fā)現(xiàn)油浸設(shè)備潛伏性故障的靈敏度方面往往比測(cè)量絕緣電阻及tan等高的多。當(dāng)運(yùn)行的高壓電氣設(shè)備采用油-紙（塑料）組合絕緣，有機(jī)絕緣材料(ju yun ci lio)的壽命曲線相當(dāng)陡峭：它在短暫的高場(chǎng)強(qiáng)下絕緣強(qiáng)度極高；在交流電壓的長(zhǎng)期作用下，材料逐漸劣化，其長(zhǎng)時(shí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)僅為其短時(shí)的百分之幾。共四十一頁第三節(jié) 電力設(shè)備絕緣在線檢測(cè)(jin c)與診斷常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)存在試驗(yàn)時(shí)需停電、試驗(yàn)時(shí)間集中工作量大、試驗(yàn)是否有效的問題。設(shè)備運(yùn)行過程中，最關(guān)心絕緣(juyun)結(jié)構(gòu)的剩余電氣強(qiáng)度，至今未找到它與絕緣(juyun)電阻、泄漏電流、及介質(zhì)損耗角正切等非

16、破壞性試驗(yàn)參數(shù)之間的直接函數(shù)關(guān)系，僅憑試驗(yàn)項(xiàng)目難以準(zhǔn)確、有效地判斷電力設(shè)備絕緣(juyun)的好壞，不能確保下一運(yùn)行周期安全運(yùn)行，有的項(xiàng)目試驗(yàn)后會(huì)留有后遺癥，暴露出停電預(yù)防性試驗(yàn)存在著缺陷。共四十一頁有的絕緣參數(shù)反映整體絕緣性能的宏觀參數(shù)，在多條并聯(lián)通道中有一條貫穿通道的絕緣強(qiáng)度下降，足以導(dǎo)致整個(gè)電氣設(shè)備的故障。停電后非破壞性的預(yù)防性試驗(yàn)，所加的交流(jioli)電壓不超過10KV；再要加高電壓來測(cè)tan ,所用的標(biāo)準(zhǔn)電容器以及反接法測(cè)量用的電橋的絕緣必須另行加強(qiáng)。共四十一頁 利用(lyng)運(yùn)行電壓對(duì)高壓設(shè)備絕緣狀況進(jìn)行試驗(yàn)，可提高試驗(yàn)的真實(shí)性與靈敏度，這是在線檢測(cè)的主要著眼點(diǎn)。帶電監(jiān)測(cè)不必

17、再停電，給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來方便。在線檢測(cè)將成為預(yù)防性試驗(yàn)中的重要組成部分，它在多方面彌補(bǔ)靠定期停電預(yù)試的不足。過去非破壞性試驗(yàn)所得的結(jié)果難以全面、真實(shí)地反映絕緣狀況，特別是電氣強(qiáng)度。色譜分析、局部放電等試驗(yàn)的引入，對(duì)發(fā)現(xiàn)某些缺陷相當(dāng)有效，但對(duì)另外一些缺陷仍難以在早期發(fā)現(xiàn)；因此，繼續(xù)研究新的預(yù)防性試驗(yàn)參數(shù)及方法勢(shì)在必行。共四十一頁 隨著傳感器、計(jì)算機(jī)、光纖技術(shù)等的發(fā)展與引用，一種電力設(shè)備的在線(zi xin)監(jiān)測(cè)儀器或系統(tǒng)，由傳感器系統(tǒng)、信號(hào)采集系統(tǒng)、分析診斷系統(tǒng)組成。傳感器系統(tǒng)感知所需要的電氣參量或非電氣參量（溫度、壓力、振動(dòng)、超聲等）；信號(hào)采集系統(tǒng)將傳感器得到的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行傳輸；分

18、析診斷系統(tǒng)利用小波分析技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊診斷技術(shù)、專家分析技術(shù)對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行分析、處理和診斷，得到所測(cè)設(shè)備絕緣的當(dāng)前狀況，進(jìn)行絕緣診斷和壽命估計(jì)。共四十一頁不能認(rèn)為在線檢測(cè)全面替代停電(tn din)預(yù)防性試驗(yàn)，一方面在線檢測(cè)理論和技術(shù)尚不完善；另一方面，在線檢測(cè)測(cè)量的是工頻電壓下設(shè)備的絕緣參數(shù)，對(duì)于電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生過電壓時(shí)絕緣品質(zhì)無法測(cè)量。 共四十一頁在線監(jiān)測(cè)(jin c)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，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。 在線(zi xin)監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn) 造價(jià)高； 可測(cè)試項(xiàng)目較少； 易受環(huán)境因素影響。 共四十一頁 目前電力設(shè)備實(shí)施在線檢測(cè)的難度： 1）無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 2）對(duì)電力設(shè)備絕緣(juyun)特征量研究不夠。 3）在線檢測(cè)時(shí)干擾抑制十分困難，運(yùn)行環(huán)境下存在的各種干擾直接影響檢測(cè)結(jié)果的正確性。共四十一頁內(nèi)容摘要目 錄。電