容性负载电力设备的在线监测ppt课件

1、容性负载电力设备的在线监测电力设备绝缘的根底知识电力设备绝缘的根底知识电力设备的构成资料电力设备的构成资料q电力设备是电力系统的构成元件 q电力设备是机械与电磁相结合的配备q电力设备主要由两类不同资料构成：q 一类为金属资料，包括铜、铝等导电资料，硅钢片等导磁资料，铸铁、钢板等外壳或构造资料；q 另一类为绝缘资料，如绝缘纸(及纸筒、纸板)、层压板(及筒)、塑料薄膜、硅橡胶、电瓷、绝缘油、绝缘气体等。q电力设备中绝缘资料或电介质的根本作用，除了在电容器中有储能这一特殊要求外，在其它绝大多数场所中，只是防止电流向不希望的方面流动，以及对不同电位的导体起机械固定或隔离作用q上世纪40年代以前，绝缘问

2、题似乎并不占有重要的作用，但之后?q相对于金属资料，绝缘资料尤其是有机绝缘资料，容易老化蜕变而使其机电强度显著降低；q电力系统中60以上的停电事故是由电力设备的绝缘缺陷引起的；q埋伏性缺点设计、制造过程中存在质量问题，安装运输中出现损坏；q运转中缺点由于电、热、机械、化学及其它要素，埋伏性缺点开展或出现新的缺点；q绝缘缺陷的分类：集中性缺陷、分布性缺陷；电力设备的缺点电力设备的缺点缺点率缺点率 (t)Burn-In FailuresRandom FailuresWear-OutFailuresLifetimeArrangementse.g. caused by Instalation, Pro

3、duction or Material failures e.g. caused by Operating and Maintenace Errors trials, initial batch, production control, quality assurance accurate operation and maintenance life span calculation, trials 电力设备的缺点率曲线电力设备的缺点率曲线q国外先进电力企业供电可靠性高，最好程度到达输配电网年平均每户停电次数为0.1次，平均停电时间不超越4分钟，供电可靠率可达99.999%。大城市供电网络敷设

4、地下电缆，电网线损率可降低到4.5%。开关多数实现无油化，根本实现变电站无人值守。由于自动化和信息化技术的运用，使其售电量增长和公司职工人数增长的比例到达很高的程度(一流企业到达100:4)。q与这些数据相比较，国家电网公司2002年平均线损率仍为6.91%，10千伏用户供电可靠率为99.906%，最低的省公司10千伏用户供电可靠率只需99.664%。对用户的年平均停电次数为1.96次不包括瞬时停电。超高压输电线路稳定极限低，电网有功调峰、无功补偿和电压调整手段欠缺，保送才干不能充分发扬，可靠性差。配电网比较薄弱，线路间联络差，互供才干缺乏。乡村电网薄弱，供电损耗高，可靠性低，无人值班变电所比

5、例小。根据国家电网公司科技开展规划根据国家电网公司科技开展规划(200320052021)公布数据国家电网科公布数据国家电网科2003285号号 设计上： 研讨改善电场分布、降低最大场强； 配件上： 对配件(如变压器分接开关、套管等)仔细选购 及实验； 工艺上： 提高油纸绝缘包缠、枯燥、浸渍质量； 实验上： 严厉车间检验、出厂实验、添加局放实验等。 消费过程的措施制造厂家消费过程的措施制造厂家 投运后的实验和维修战略运转部门投运后的实验和维修战略运转部门 加强实验和维修如何减少电力设备的缺点、防止和减少损失？如何减少电力设备的缺点、防止和减少损失？电力设备实验的分类电力设备实验的分类q按类型分

6、类：型式实验、出厂实验、交接验收实验、预防性实验等； q设计定型型式实验地点在认证机构q制造完出厂前出厂实验地点在厂家q制造商与运转商之间的交接交接验收实验地点在现场q投入运转后的运转中预防性实验地点在现场q按性质和要求分类：绝缘实验、特性实验；q绝缘实验的分类：非破坏性实验(实验电压低)、破坏性实验(实验电压高)；设备投入运转后的实验预防性实验：离线实验、在线实验；常规预防性实验的缺陷：实验时需求停电；实验时间集中、任务量大；实验电压低、实验周期长，灵敏性、有效性值得研讨；在线检测目前并不能完全取代常规预防性实验：大多局限于丈量工频运转电压下的绝缘参量；无法丈量电力设备在高于运转电压下的参量

7、；迄今尚未构成一致的判别规范。电力设备实验和维修战略的开展历程电力设备实验和维修战略的开展历程 事故维修坏了再修，第二次世界大战之前 盲目、不科学 定期维修按固定时间周期维修，当前多数情况 维修过量、维修缺乏 形状维修以运转形状决议维修周期，正在逐渐开展 以在线监测为根底，科学、可靠、经济、可预见q这几种维修方法并不相互排斥，但在不同阶段、不这几种维修方法并不相互排斥，但在不同阶段、不同要求的情况下，共存的方式有差别。同要求的情况下，共存的方式有差别。q维修的目的在于获取各种信息，基于此得到设备情维修的目的在于获取各种信息，基于此得到设备情况的结论；况的结论；q迄今为止，尚不能完全建立丈量数据

8、与设备情况之迄今为止，尚不能完全建立丈量数据与设备情况之间的直接关系：间的直接关系：qUb f (R, tan, PD, DGA, )?事故维修、定期维修、形状维修三种战略电力设备运用寿命与应力之间的关系电力设备运用寿命与应力之间的关系 详细问题要详细分析，不宜全采用形状维修故障模式特征后果轻微？渐变？分散？可测？事故维修定期维修状态维修YYYYNNNN电力设备维修战略的分类原那么监测系统的价值分析 采用在线监测时的投入产出的分析 不采用时的费用 采用时费用 由于风险所致的损失(宜计及缺点几率及缺点后果) 常规检查任务的支出 完成维修义务的支出 对缺点进展调查及消除的支出 对缺点设备进展监测所

9、得知识的得益 监测评价及选用的支出 监测设备的投资及运转费用 设备负荷最大利用才干的提高 基于对少量的检测而可获得大量的该类设备性能的得益 对运转人员平安性的改善 对环境维护的改善 $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ B $ $ $ B $ $ 各栏累加后,可得采用该在线监测系统前后的费用及得益 ? ? q $表示支出费用，IRx,甚小。介质中的功率损耗 P = UIRx = UICx tg= U2Cx tg 4-1tg为介质损失角的正切，普通均比较小。图41 介质绝缘的等值电路和向量图 假设绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，那么tg 有时反映就不灵敏。被试绝缘的体积越大，或集中性缺

10、陷所占的体积越小，那么集中性缺陷处的介质损耗占被试绝缘全部介质损耗中的比重就越小，而ICx普通几乎是不变的。故由4-1式可知，tg 添加的也越少，这样，测tg 法就越不灵敏。对于象电机、电缆这类电气设备，由于运转中缺点多为集中性缺陷开展所致，而且被试绝缘的体积较大，tg 法效果就差了。 当被试品绝缘由不同的介质组成时，例如由两种不同的绝缘部分并联组成，那么根据被试品总的介质损耗为其两个组成部分介质损耗之和，而且被试品所受电压即为各组成部分所受的电压，由4-1式可得 222212122x2tgUtgUtgV212211x2211CCtgCtgCCtgCtgCtg从而由4-2式可知， 越小，那么C

11、2中缺陷tg 2增大在测整体的tg 时越难发现。 图4-2 tg U关系曲线x2CC4.1 测tg用的西林电桥图4-3 QS1型电桥的根本线路a正接法；b反接法图44 电桥平衡时的相量图由图4-4b可得 444DB4DBR4C4RCRUCUIItg由UDA = UDB，可得IxR3 = INZ4 = INR4 ，于是ICx = Ixcos 。再由tg112tg11RRI234NUICxcxxUICxNN，34N234NxRRCtg11RRCC46故通常取R4为 欧，故4-5式成为1044644C10C10100tg法 = 微法 4C也就是当电桥调到平衡时，C4的微法数就是等于被试品的tg值。4

12、.2 用电桥法进展tg在线检测 图4-5 采用高压规范电容器CN以正接法丈量tg为处理现场没有很高电压的规范电容器的困难，不少单位采用挂在同相线路上各电容型试品相互作对比的方法，测得各电容型试品的tg的差值，假设此差值与过去有显著变化，往往反映某一试品有问题。运用得较多的是选定某几台tg较小且随电压、温度较稳定的电容型试品相串联而当作“规范电容器运用。 图46 存在tgN时丈量tg的相量图)tg(RCtgNx44mNxNxmtgtg1tgtgtg或47对于tgN1， tgN 1，故 Nxmtgtgtg48Nmxtgtgtg或 为处理在现场只需低压规范电容器而无高压规范电容器的困难，可采用电压互

13、感器配以低电压规范电容器CN的方案，其原理如图4-7。这时对该电压互感器的角差 大小及其线性度等须予以注重，由于被测的试品Cx的tg常是很小的数值。 在现场实测时，普通选CN为10003000pF。而试品真实的tgx与电桥上读数tgm的关系为 cN4NmxtgtgRCtgtg图4-7 用电压互感器配低压规范电容器CN而组成的电桥法 4.3 tg及C的在线监测 图4-8 tg在线监测仪的原理框图图4-8为国内外运用较为广泛的用传感器、移相器及自动平衡安装来丈量C及tg的原理框图。由被试品Cx接地侧处的传感器获得 ，它反映了流经试品的电流 ；而由分压器或电压互感器处获得 ，它反映了加在试品上的电压

14、 。假设先忽略传感器及分压器的角差，那么 应滞后一个角度90；再将 经移相器前移90而成 ，那么 与 间的角差即为介质损耗角，其相量图如图4-9所示。 xI。iU。uU。xU。uU。uU。uU。uU。iU。图4-9 测tg的相量图为了能准确地读出此很小的角差，可采用了单片机或计算机里的时钟脉冲来计数，其表示图如图4-10所示。由图4-8中从传感器所获得的信号Ui及Uu分别经过过零转换而成一样幅值的方波I及U。为便于相与，将移相90后的电压信号再反相而成U*，再将I与U*相与，所得的方波宽度即反映了此角的大小了。图4-10 用过零转换移相相与的原理测角的原理图为提高丈量的准确性，可加进图4-11

15、那样的预处置电路 。低 通滤 波低 通滤 波带 通滤 波带 通滤 波过 零整 形过 零整 形数字电路计算机UuUi图4-11 对Uu及Ui信号的预处置及校正回路也可采用加进电子开关后，用同一套预处置电路进展处置，其原理图如图4-12。 低 通滤 波低 通滤 波UuUi电 子开 关去 直稳 零波 形整 形相 位鉴 别计算机图4-12 用同一套预处置电路来丈量tgPresco AG介损丈量电桥高精度自动、手动电容及介损丈量电桥TG-1通用型全自动电容及介损丈量电桥TG-3高精度全自动电容及介损丈量电桥TG-4现场型全自动电容及介损丈量电桥FT-12有效排除现场干扰采用先进的电流比较法Presco

16、AGI = U * * C这里 = 2 * * f电流比较法任务原理Presco AGIN . NN = IX . NX 或者或者Utest . . CN . NN = Utest . . CX . NX CX = CN . NN / NXPresco AG可以手动平衡，也可全自动平衡 (独一无二的设计)经过试品的最大电流 35A经过规范电容器的最大电流 30mA电容丈量范围 0.1CN.10000CN介质损耗丈量范围 110-5.1电压丈量范围 10V.1MV 电容丈量精度 0.01%相位丈量精度 0. 2mrad读数的2% 电压丈量精度 量程的1%2位Presco AG全自动电桥平衡经过试

17、品的最大电流 5A经过规范电容器的最大电流 30mA电容丈量范围 0.1CN.1000CN(可扩展到10000 xCN)介质损耗丈量范围 110-5.1电压丈量范围 10V.1MV 电容丈量精度 0.01%相位丈量精度 0. 02mrad显示值的2% 电压丈量精度 量程的2%2位Presco AG全自动电桥平衡经过试品的最大电流 15A经过规范电容器的最大电流 30mA电容丈量范围 0.1CN.10000CN介质损耗丈量范围 110-4.1电压丈量范围 10V.1MV 电容丈量精度 0.1%相位丈量精度 0. 2mrad显示值的1% 电压丈量精度 量程的1%2位BSD IPD 传感器B 平衡单元平衡单元- 求和单元求和单元零位计零位计S影响伽玛值大小的要素有:C1 电容值, 和该电容的变化量C1介损值的变化伽玛值是一个矢量。从这个矢量的相位上可以看出存在缺陷的相以及缺陷的类型。平衡形状平衡形状A相的介损值增大相的介损值增大A相的电容值增大相的电容值增大存在缺陷的套管形状良好的套管温度Iimb1%0.1%1 良好条件2 全部潮湿污染3 严重的部分潮湿污染4 铁心或铁心外表严重的局放5由于沉