電力系統(tǒng)在線監(jiān)測與故障診斷課件-電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷緒論

電力設(shè)備的在線

監(jiān)測與故障診斷郭巧惠2012年2月參考教材：朱德恒，談克雄主編：《電絕緣診斷技術(shù)》，中國電力出版社，1999嚴璋編：《電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)》，中國電力出版社，1995姜建國：《故障診斷學(xué)及其在電工中的應(yīng)用》，科學(xué)出版社，1995朱德恒、嚴璋：

《電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)》，中國電力出版社，2009此次冰災(zāi)對電網(wǎng)的危害國家電網(wǎng)公司高壓線路：桿塔17.2萬基倒塌、1.2萬基受損，斷線12.9萬處；低壓線路：倒斷桿51.9萬基，受損15.3萬公里；南方電網(wǎng)公司110KV及以上輸電線路倒桿倒塔及損壞2239基，斷線2324處；7502條線路，856個變電站停運。冰災(zāi)2008年1月10日開始，全國電網(wǎng)3月10日方才全面恢復(fù)正常運行！怎樣預(yù)防電氣設(shè)備故障？第一章概論1.本課程的研究對象2.電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害3.電氣設(shè)備維修體制的發(fā)展和狀態(tài)維修的必要性4.在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢5.本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容6.本課程的學(xué)習(xí)方法動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)示意圖1、本課程的研究對象電力系統(tǒng)電氣設(shè)備的絕緣狀況2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性電氣設(shè)備是電力系統(tǒng)的基本元件，其性能的好壞直接影響到系統(tǒng)的安全可靠運行。電氣設(shè)備主要由兩類不同材料構(gòu)成：一類為金屬材料，包括銅、鋁等導(dǎo)電材料，硅鋼片等導(dǎo)磁材料，鑄鐵、鋼板等外殼或結(jié)構(gòu)材料；另一類為絕緣材料，如絕緣紙（及紙筒、紙板）、絕緣油、塑料薄膜、層壓板（及筒）、電磁等相對于金屬材料而言，絕緣材料更容易損壞，很容易老化變質(zhì)而使機電強度顯著降低。因而絕緣材料機電性能的好壞往往成為決定整個電氣設(shè)備壽命的關(guān)鍵所在。2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性電力系統(tǒng)電氣設(shè)備的多數(shù)故障是絕緣性故障我國；國外：美國某地區(qū)4.8KV配電系統(tǒng)在1980-1989年間失效電容的統(tǒng)計分析指出，其中92%是因絕緣劣化引起失效；日本日新公司對故障變壓器統(tǒng)計結(jié)果是絕緣故障占45%。引起絕緣故障的原因：電應(yīng)力；機械力；熱；電場2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性絕緣故障造成的經(jīng)濟損失巨大直接損失（設(shè)備損失、電量損失）；間接損失；社會損失。舉例：一臺三相500kV/360MVA的大型變壓器，若發(fā)生爆炸，直接損失上千萬元。若將直接損失、間接損失和社會損失的比例1:4:6來估算的話，將給整個社會造成上億元的巨大經(jīng)濟損失。目前采取的措施絕緣監(jiān)督專職工程師；春查2、電氣設(shè)備的絕緣故障及其危害性事故后維修—20世紀50年代以前采用定期維修—20世紀60、70年代沿用至今方法：預(yù)防性試驗一般在每年春查時進行，將預(yù)試結(jié)果與《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》的標準進行比較，若有超標，即要安排維修和停電計劃。

預(yù)防性維修3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

和狀態(tài)維修的必要性3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

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和狀態(tài)維修的必要性我國現(xiàn)行絕緣預(yù)防性試驗項目的主要內(nèi)容：測量絕緣電阻或直流泄漏電流判斷絕緣是否總體受潮或嚴重損壞；交流下測量介質(zhì)損耗角正切值，測到的是真正反映交流下介質(zhì)損耗大小的特征參數(shù)，與絕緣的幾何尺寸無關(guān)；通過對絕緣油進行物化分析和氣相色譜分析判斷油浸電力設(shè)備的絕緣狀況；局部放電試驗可以反映電氣設(shè)備突發(fā)性故障；破壞性試驗項目，如交流耐壓試驗可能引起殘余破壞，僅僅在大修后等情況下才進行。3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

和狀態(tài)維修的必要性局限性經(jīng)濟角度分析：定期試驗和大修均需停電，引起電量損失；定期大修和更換部件的投資，造成巨大的人、財、物的浪費。技術(shù)角度分析：試驗條件不同于運行條件，多數(shù)項目是在低電壓下進行檢查，很可能發(fā)現(xiàn)不了絕緣缺陷和潛在的故障；絕緣的劣化、缺陷的發(fā)展有一定的潛伏和發(fā)展時間，而預(yù)試是定期進行的，常常不能及時準確地發(fā)現(xiàn)故障，從而出現(xiàn)漏報、誤報或早報。3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

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和狀態(tài)維修的必要性漏報，即預(yù)試通過后仍有可能發(fā)和故障，甚至嚴重事故。例如，一臺220kV變壓器爆炸起火事故，該變壓器自1982年大修后預(yù)試結(jié)果一直正常，然而恰在91年底突然爆炸起火燒毀。誤報或早報，例如預(yù)試結(jié)果雖超標，但若故障不進一步發(fā)展，可不必馬上停電檢修而仍可繼續(xù)運行，只需加強監(jiān)視即可。若按預(yù)試結(jié)果作出診斷，就會損失停電檢修的費用。3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

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和狀態(tài)維修的必要性定期檢修不管設(shè)備狀態(tài)“到期必修”，有失科學(xué)性和合理性。定期檢修可能會造成檢修不足或過剩的情況，造成人、財、物的浪費。如，某些不必要的頻繁檢修可能會增加誤操作、人員傷亡和事故發(fā)生的機率。

定期預(yù)防性檢修造成人、財、物的大量浪費

動作評價10kV系統(tǒng)66kV系統(tǒng)220kV及以上系統(tǒng)1982~19911992~19981982~19981982~19911992~19981982~19981982~19911992~19981982~1998總動作次數(shù)13754107142446810966261722173166339正確次數(shù)13752107112446310886241712164154318不正確次數(shù)235821091221正確動作率%99.9699.9799.9899.2799.6899.4294.8092.7793.80不正確動作率%0.040.030.020.730.320.585.207.326.20某電網(wǎng)繼電保護及自動裝置動作情況（1982~1998年）定期預(yù)防性檢修不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的絕緣隱患定期預(yù)防性檢修體系存在的最大問題不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的絕緣隱患停電檢修合格的設(shè)備運行中仍然可能出現(xiàn)事故一旦出現(xiàn)事故，直接或間接損失十分巨大定期預(yù)防性檢修影響發(fā)電效率發(fā)電量減少計劃停電賠償停電造成用戶的損失定期檢修社會對供電可靠性的要求越來越高安排定期檢修所需停電時間越來越難

定期預(yù)防性檢修影響發(fā)電、供電效率，不能滿足提高供電可靠性的要求。狀態(tài)維修——20世紀70年代提出方法：對運行中的電氣設(shè)備的絕緣狀況進行連續(xù)的在線監(jiān)測，隨時測得能反映設(shè)備絕緣狀況變化的信息，對這些信息進行分析處理后對設(shè)備的絕緣狀況作出診斷，根據(jù)診斷結(jié)果安排必要的維修?！A(yù)知性維修步驟：在線監(jiān)測→分析診斷→狀態(tài)維修3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

和狀態(tài)維修的必要性3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

和狀態(tài)維修的必要性優(yōu)點：降低設(shè)備事故率，提高系統(tǒng)安全可靠運行水平；提高設(shè)備利用率；減少了維修次數(shù)、停電次數(shù)和維修費用；投資省，收益高；可系統(tǒng)地對設(shè)備制造部門反饋設(shè)備的質(zhì)量信息，用以提高產(chǎn)品的可靠性。3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

和狀態(tài)維修的必要性組成在線監(jiān)測系統(tǒng)是狀態(tài)維修的基礎(chǔ)和根據(jù)3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

和狀態(tài)維修的必要性3、電氣設(shè)備維修機制的發(fā)展

和狀態(tài)維修的必要性提出1951年，美國西屋公式的約翰遜（JohnS.Johnson）美國——最先開展（20世紀60年代）20世紀60年代初，使用可燃性氣體總量（TCG）判斷變壓器的絕緣狀態(tài)。加拿大1975年研油中溶解氣體制成功變壓器早期故障檢測器（油中溶解氣體檢測），主要是單一氫氣；20世紀80年代研制的發(fā)電機局部放電分析儀（PDA）成功應(yīng)用于現(xiàn)場水輪發(fā)電機；魁北克水電局（IREQ）研制成功多參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)（AIM）可對變壓器局放、油中溶解氣體組分及線路過電壓進行監(jiān)測。4、在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢前蘇聯(lián)發(fā)展于20世紀70年代；研究領(lǐng)域：電容性設(shè)備絕緣監(jiān)測、局部放電在線監(jiān)測。日本：起步并發(fā)展于20世紀70年代；70年代末以來研制了油中氫氣的監(jiān)測裝置、三組分和六組分的油中氣體監(jiān)測裝置；東京電力公司于20世紀80年代研制了變壓器局部自動檢測儀。4、在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢4、在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢我國開始于80年代，安徽、廣東等省市電力部門研制了電容性設(shè)備監(jiān)測裝置，但效果不理想；90年代，重慶大學(xué)、武漢高壓研究所、湖北省中試所、武漢水利電力大學(xué)等單位的研究水平日趨完善，逐漸得到了電力部門的認可；目前較成熟的技術(shù)有：電容性設(shè)備監(jiān)測、油中六種氣體監(jiān)測、發(fā)電機局放監(jiān)測、主變壓器局放監(jiān)測及相應(yīng)的診斷技術(shù)。4、在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢4、在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢多功能多參數(shù)的綜合監(jiān)測和診斷系統(tǒng)對電站或變電站的整個電氣設(shè)備實行監(jiān)測和診斷，形成一套完整的在線監(jiān)測系統(tǒng)。不斷提高監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和靈敏度。在不斷積累監(jiān)測數(shù)據(jù)和診斷經(jīng)驗的基礎(chǔ)上發(fā)展人工智能技術(shù)，建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)實現(xiàn)絕緣診斷的自動化。4、在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求系統(tǒng)的投入和使用不應(yīng)改變和影響電氣設(shè)備的正常運行；系統(tǒng)應(yīng)能自動地連續(xù)進行監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和存儲；系統(tǒng)應(yīng)具有自檢和報警功能；系統(tǒng)應(yīng)具有較好的抗干擾能力和合理的檢測靈敏度；監(jiān)測結(jié)果應(yīng)具有較好的可靠性和重復(fù)性以及合理的準確度；系統(tǒng)應(yīng)具有在線標定其監(jiān)測靈敏度的功能；系統(tǒng)應(yīng)具有故障診斷功能。4、在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成和各組成部分的作用在線監(jiān)測系統(tǒng)的分類在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成幾種主要傳感器的原理溫度傳感器、紅外傳感器、振動傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、氣體傳感器幾種主要故障診斷方法閾值診斷、模糊診斷、時域波形診斷、頻域特性診斷、指紋診斷、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷、專家系統(tǒng)在故障診斷中的應(yīng)用5、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容5、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容5、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的典型應(yīng)用電容型設(shè)備的在線監(jiān)測（4課時）避雷