重点内容小结

1、第一部分 小结1、 什么是绝缘的老化？表征绝缘老化的特征量都有哪些？设备在制造、运输、装配等过程中不可避免地产生缺陷（气泡、受潮、机械损伤、裂纹等），设备在运行过程中，承受电、热、化学、机械、环境等各种应力及其复合的作用下，使得其绝缘缺陷不断发展、绝缘性能逐渐下降甚至丧失的现象称为绝缘的老化。根据产生老化的原因的不同，老化可分为电老化、热老化、化学老化、机械老化等类型。表征不同绝缘系统劣化程度有不同的特征量。一类直接表征了绝缘的剩余寿命，如耐电强度、机械强度等，它们是通过破坏性方法或得的；另一类间接地表征绝缘剩余寿命，主要包括绝缘电阻、介质损耗角正切、泄漏电流、局部放电、油中气体含量、油中微水

2、含量等，这些特征量可通过非破坏性的方法获得。2、 当前电力设备运行维护的主要手段有哪些？试对比分析各自的优缺点。当前电力设备运行维护手段主要有绝缘预防性试验为中心得计划维修体制和以在线检测为中心的状态维修两种，以第一种方式为主。绝缘预防性试验+计划维修体制：在电力设备正常运行状态下，通过在线检测监测的方法获取设备绝缘状态的数据，并据此制定维护策略的方法。预防性试验+计划维修体制为电力设备的安全运行发挥了重要作用，但存在以下不足：1、经济上不合理 定期维修和试验需停电，不仅损失电量，而且增加工作安排。 更换部件需投资 若维修不善会使设备越修越坏，产生新的损失 维修效益低2 试验条件不同于运行条件

3、，多数项目是在低电压下完成，难以发现一些潜在的故障。3 绝缘的劣化发展具有统计性，定期的预试难以准确地发现故障 以在线检测为中心的状态维修：在电力设备正常运行状态下，通过在线检测监测的方法获取设备绝缘状态的数据，并据此制定维护策略的方法。其主要特点在于：1）可有效地使用设备，提高了设备的利用率；2）可降低维修费用；3）有目标地维修可提高维修水平，使设备运行更安全、可靠。 存在的问题是除个别装置外,大多数装置还不成熟,仍处于研究发展阶段；故障诊断还不准确,还需要大量的数据和经验积累。3、 试述一般监测系统的基本构成及作用。通常，一种电力设备的在线监测系统，由传感器系统、信号调理单元、信号采集系统

4、、分析诊断系统组成。传感器系统用于感知索要测量的电气参量或非电气参量。目前常用的传感器主要有电磁传感器、力学传感器、声学传感器、热传感器、化学量传感器、光学传感器等。信号调理系统主要进行信号的放大、滤波、抗干扰、光电转换和传输等。信号采集系统对调理后的信号进行A/D转换、应用数字滤波技术对采集的信号进一步进行滤波处理、提取真实信号，并进行信号的还原等。分析诊断系统则运用统计分析、小波技术、神经网络、模糊诊断技术和专家系统等技术对信号进行分析、处理和诊断，得到所测电力设备绝缘的状况，并根据需要进行绝缘诊断和寿命评估。4、 试述在线检测系统有哪些技术要求？其发展趋势是什么？ 在线检测系统的技术要求

5、可归纳为：1） 系统的投入和使用不应改变和影响一次电气设备的正常运行；2） 能自动地连续进行监测、数据处理和诊断；3） 具有自检和报警功能；4） 具有较好的抗干扰能力和合理的灵敏度；5） 检测结果应具有较好的可靠性、重复性以及合理的准确度；6） 具有在线标定其灵敏度的功能；7） 具有对电气设备故障的诊断功能，包括故障定位、故障性质、故障程度的判断和绝缘寿命的预测等。在线检测系统的发展趋势包括以下六个方面：1） 新型传感技术的应用2） 多功能多参数的综合监测及诊断3） 对电厂或变电站的整个电气设备集中监测和诊断4） 高的可靠性和灵敏度5） 在积累监测数据和诊断经验的基础上发展人工智能技术，实现绝

6、缘诊断的自动化。5、 试分析在不考虑杂散电容影响的情况下，自积分型罗哥夫斯基线圈传感器的原理及特点。电流传感器的测量原理是利用法拉第电磁感应原理实现电流测量的。其电路原理如图1所示。图2为其等效电路图。 图1 图2被测电流i1(t)通过导线时，线圈产生感应电势，罗可夫斯基线圈的输出端仅接小的取样电阻R0 ，。因线圈导线电阻RL和取样电阻R0都很小，当满足条件时，有，由于，取样电阻R0 上的输出电压为。所以自积分型的罗哥夫斯基线圈的灵敏度系数为。即灵敏度系数与取样电阻的阻值R0成正比，与线圈的匝数w成反比。6、 干扰有哪些类型？主要的抗干扰技术有哪些？试述差动平衡系统技术的抗干扰原理。干扰从信号

7、时序特征上可分为周期性干扰和随即性干扰两大类。从频域特征上，可分为窄带型干扰和宽带型干扰。其中窄带周期性干扰主要有广播、载波通信、高次谐波、可控硅整流等干扰。而火花点火发动机、高电压导体的电晕等则属于断续性的宽带干扰；静电放电、雷电脉冲、负荷投切属于随机性瞬态宽带干扰。干扰从来源上可分为外部干扰信号和内部干扰信号。对于检测系统内部的干扰，一般采用以下方式加以抑制：1） 各通道要尽可能拉开一定距离，避免通过电磁耦合相连；2） 保证一点接地，避免接地回路的环流引起的共模干扰。3） 隔离。如通过变压器隔离、光电隔离、光纤传输等可避免各单元间的相互干扰。对于来自系统外的电磁干扰，可采用如下方式予以抑制

8、。1） 对从电源侧进入的干扰，可采用隔离变、加电源滤波器的方式消除；2） 在信号传输过程中由传输线耦合进入的干扰，可通过屏蔽、隔离和一点接地等方式。3） 采用各种硬件和软件滤波的方式抑制干扰。如极性鉴别、差动平衡、时域开窗、统计平均等等。差动平衡系统是一种局部放电检测中有效的抑制脉冲型共模干扰的一种硬件方法，其电路原理图如下图所示，图中要求CX1与CX2,CT1与CT2的特性相同，Ad为差动放大器。对于从外部进入的干扰信号，由于通过CT1与CT2耦合信号的大小相等、极性相同，因此二者之差为0，因此差动放大器的输出为0。对于设备内部的局部放电信号，两个CT耦合的信号的大小相等、极性相反，因此二者

9、之差为原信号的二倍，所以该信号被有效加强并被提取出来。7、 试列举出目前的主要的电力设备故障分析诊断的方法及其特征？当前主要的电力设备故障分析诊断的方法有阈值法、时域法、频域法、指纹诊断、人工神经网络法、模糊数学法、专家系统诊断等。阈值法：把监测值和国标规定的正常值和注意值相比较。特点是简单方便，缺点是易误报和漏报。时域波形法: 把监测的某特征量随时间的变化曲线与标准曲线相比较。频率特性法：把监测的某特征量的频谱与标准频谱相比较。指纹诊断是指综合多个特征因子绘制成二维或三位谱图的形式进行绝缘诊断的方法。人工神经网络法是利用模拟神经工作的一种人工智能方法，具有自适应、自学习和容错型等特点。模糊诊

10、断则是利用模糊数学方法进行诊断的方法。对于具有不确定性问题具有很强的适应性，并且更接近某些实际问题。专家系统诊断是在一定程度上模拟人类专家们的经验可进行推理过程的计算机软件。该方法具有可综合多个专家的经验，实现监测的自动化和智能化，可综合判断和准确性高的优点。8、 电容性设备在线检测的主要绝缘特征量有哪些？在缺陷的不同发展阶段其各种检测量的灵敏度情况如何？电容性设备在线检测的主要特征量有电容量C、tg、电流值I、绝缘电阻以及三相不平衡电流法等。缺陷初始阶段， tgd<<1，监测I和 tgd都具有较高的灵敏度；而电容变化C则灵敏度次之。在缺陷发展的后期阶段， tgd>1,则监测

11、I和C具有更高的灵敏度。9、 在线检测电容设备介质损耗角正切的方法有哪些？有哪些注意事项？在线检测电容性设备介损的方法有西林电桥法、电流平衡法、瓦特表法和自动平衡检测法等。测量tg时要注意以下因素的影响：1） tg值较小，在对测量结果判别时要将其同该设备的历史数据和同样运行条件下的同类设备进行比较；2） 进行tg测量时，电磁干扰的存在会产生较大的误差。因此必须采取良好的屏蔽、接地措施来消除干扰。消除磁场干扰：采用检流计正、反接线，分别调节电桥平衡，然后求取平均值；消除电场干扰，在被测试品上加屏蔽罩、提高试验电压。3） 温度对tg测量影响较大，tg随温度升高而升高，且与绝缘结构和绝缘状况有关，应

12、尽量选择在相近温度条件下测量tg；4） 频率对tg测量也存在影响。随着频率增加tg将出现峰值，这是由于介质内部极化引起的；5） 电压的影响。一般良好的绝缘tg不随电压波动。但绝缘有明显缺陷时， tg变化很明显，需认真分析原因。10、 试分析电桥法测量介质损耗角正切的原理。西林电桥法测量介损的原理电路图如图所示，电桥平衡时，检流计电流指示为0，此时有，即其中，于是有，进一步得根据实部、虚部分别相等，有由上式可得，tgx=，11、 试分析自动平衡法测量介质损耗角正切的原理。自动平衡法测量介损的原理图如下图所示，电流-电压变换器电流-电压变换器90度移相自动平衡电路tgCCxCT分压器该测量电路主要

13、由传感器、移相器及自动平衡装置组成，由被试品Cx接地处的电流互感器获得信号Ix，由分压器或电压互感器获得母线电压信号U。二者之间的向量图如下图所示UIxx由此，如果忽略传感器及分压器的角差，则U的相位滞后于电流Ix的角差即为介质损耗角。12、 对电容性设备而言，那些类型的缺陷可以通过绝缘电阻的测量来予以检测？ 1、总体绝缘质量不良； 2、绝缘受潮； 3、贯穿性的导电通道； 4、绝缘表面情况不良。 但不能发现绝缘中的局部缺陷和绝缘老化。 13、 名词解释：低值绝缘子；零值绝缘子。低值绝缘子：绝缘子击穿电压下降至小于沿面干闪电压零值绝缘子：绝缘子内部击穿电压为零时，就称为零值绝缘子。14、 试分析

14、绝缘子串上电压分布的规律。在工频电压下，每一个绝缘子串就相当于一个电容器，一个绝缘子串则相当于由许多电容器组成的链形回路。考虑金具对导线和对地的杂散电容，其等值电路如下图所示 仅考虑金具对杆塔（地）的电容 仅考虑金具对导线的电容在（a）中，由于对地杂散电容CE的作用，使得越靠近导线的电容C的电流越大，由于绝缘子电容大致相等，所以越靠近导线的绝缘子上的电压降也就越大。同理，由于在（b）中，由于金具对高压导体杂散电容Cd的存在，越靠近杆塔的绝缘子上电压降也越大。（a）与（b）相比较，绝缘子金具对地的杂散电容Cz要大于对高压导线的杂散电容Cd，因此上面流过的电流要略大，在靠近导线的绝缘子上产生的压降

15、也较大。因此同时考虑两种电容的作用时，绝缘子串上的电压分布是极不均匀的，靠近导线的绝缘子压降最大，绝缘子串中部电压分布较小，而在靠近杆塔横担时又升高。绝缘子串越长，其电压部分越不均匀。如下图所示。15、 绝缘子串在线检测的方法目前主要有哪几种？试分析各种方法的优缺点。目前在线检测绝缘子串的方法主要电压分布法、红外热像法、电晕脉冲法和振动法等。其中电压分布法又包括电场探头法、短路叉法、火花间隙检测杆法、电阻/电容分压杆法等。在电压分布法中，目前电场探头法是应用效果较好的一种方法。该方法通过电容式电场探头测量沿绝缘子串的电压分布。通过比较实测分布曲线与正常曲线的方法来进行缺陷绝缘子的检测。该方法的

16、缺点是分布电压变化幅度与绝缘子阻值之间的对应关系目前不明确、不详细，且操作工作量仍较大。红外热像法利用绝缘子表面温度分布进行成像的方法进行诊断。该方法简单方便、速度快、效率高，是高压、超高压线路不良绝缘子检测的方向。其最大的问题是目前价格较昂贵。电晕脉冲检测方法通过检测运行线路的绝缘子串金具上的电晕脉冲电流的方法进行故障检测的方法。这种检测器具有重量轻，体积小、不用登杆、检测效率较高的特点。但面临的主要问题是电磁干扰较强，难以得到有效的解决。振动法是利用开裂的绝缘子振动的中心频率与正常情况不同的方法进行检测和诊断的。由于振动信号较弱，其检测效果尚难以得到有效保证。16、 试论述氧化锌避雷器在线

17、检测阻性电流的重要性。主要检测方法有哪些。试分析补偿法在线检测氧化锌避雷器故障的原理。正常情况下，流过氧化锌避雷器的电流主要为容性电流，阻性电流约为1020%左右，当阀片老化、缺陷或受潮以及表面严重污秽时，容性电流变化不大，而阻性电流大增，甚至导致阀片由于温度上升而爆炸，氧化锌避雷器主要采用检测阻性电流的方法进行判别。MOA在线检测技术的关键就是如何从以容性电流为主的全电流中分离出微弱的阻性分量。氧化锌避雷器的主要检测方法有补偿法、谐波法和谐波分析法。补偿法测量MOA阻性电流的原理为：测量电流同时测量系统电压信号，用测量的电压信号来消除容性电流分量，从而获得阻性电流的方法。如下图所示，P光电隔

18、离；DF差分移相电路，GCA自动增益放大电路DFA差动放大器，PVD峰值检测电路。Ix-G0Es=Ix-Ic=Ir自动增益放大电路通过反馈调节G0Es与Ic相等，即结果输出最小。剩下的分量即为阻性分量。17、 高压断路器操动机构故障的检测可通过分合闸线圈的电流波形来进行，试分析检测及诊断的原理。断路器分合闸电磁铁的及其原理图如图所示。铁心运动可分为以下阶段，1）铁芯触动阶段在t0 t1时刻，开关K合上，分合闸线圈中电流按指数规律上升，即i=U/R·(1-e-t/)，其中=L0/R，L0为铁心在分闸位置处线圈的电感；2）铁心运动阶段当铁心开始运动t1至停止时刻t2，线圈电感开始增大，此

19、时电压满足，U=在铁心运动阶段线圈中的驱动电流是下降的，直到铁心停止运动为止。根据这一阶段的电流波形，可诊断铁心的运动状态，如运动结构卡涩及脱扣、释能机构负载变动等。3）触头分合闸阶段在触头分合闸阶段，铁心已停止运动。在t=t2-t3间，电流上升规律类似于触动阶段，只不过，此时上升速度较慢，时间常数=Lm/R，Lm为铁心停止运动时刻线圈的电感。这一阶段是机构通过传动系统带动断路器触头分合闸过程。其电流波形反映了操作传动系统的运动情况。4） 在t=t3时，K断开，在触头间产生电弧并被拉长，电流i迅速减小直到熄灭。（a） 电磁铁结构（b） 电路原理图1 电磁铁；2 分合闸线圈；S 铁心行程；R 线

20、圈内阻；L线圈电感；i线圈中驱动电流；U 直流电压源；K开关断路器操作线圈电流典型波形根据铁心运动的不同阶段线圈中驱动电流的波形，即可实现对操动机构的机械故障。典型的电流波形如右图所示。诊断方法通常采用时域波形比较法，通过实测的波形与标准波形对比，可分析操作机构是否正常及相应的故障类型。18、 局部放电是GIS绝缘劣化的重要原因，目前局部放电特高频检测也是GIS绝缘检测中应用较成功一项技术。简述该方法与常规的电气法和振动法相比较的特点，以及检测传感器的类型和通过局放进行绝缘诊断的思想。GIS局部放电的检测主要有电气法、机械振动法和特高频方法等几种。电气法由于检测频率较低而容易受到电磁干扰。而通

21、过超声波法检测的机械振动法则由于声波在GIS气体中的衰减较大而灵敏度较低。GIS对局部放电的要求较高，UHF方法则由于检测频率高、频带宽而具有抗干扰能力强、灵敏度较高的特点。但由于UHF法检测的信号为300M3GHz频带内的特高频电磁波信号，因此目前UHF法尚且无法放电量的标定。检测传感器通常有在盘式绝缘自处内置电极法、观察窗内置天线以及介质窗外置天线法等几种。放电的诊断主要是通过统计分析放电信号相对于高压设备上工频高压的相位位置实现的，通常获得放电的Q-（放电幅值-相位）、N-（放电次数-相位）、Q-N等二维谱图以及Q-N-三维谱图，并将其与标准放电模型的特征进行比对实现放电类型的区分；通过

22、放电特征量的发展趋势进行放电状态的诊断。电力电缆的绝缘故障通常以水树枝和电树枝的形式延伸发展，并最终导致绝缘击穿。通过哪些方法可以较灵敏地检测这些类型的缺陷？试述其检测原理。19、 电力电缆的绝缘故障通常以水树枝和电树枝的形式延伸发展，并最终导致绝缘击穿。通过哪些方法可以较灵敏地检测这些类型的缺陷？试述其检测原理。解释水树枝电树枝的整流效应，介绍直流法、直流叠加法的基本原理。电缆绝缘层中产生的微量直流泄漏电流是内部存在水树的一个重要信息，电流大小和水树长度之间有一定相关性，以此可判断水树或绝缘的劣化程度。 直流成分法：将微电流测量装置串接在电缆接地线中，该装置的分辨率为0.2 nA。护层电阻下

23、降时，杂散电流会影响测量。 原理图如下图<1nA，良好1-100nA，注意>100nA，不良¨ 直流叠加法：借助接地的电压互感器的中性点处将直流电压E1施加在电缆绝缘上交流电压叠加，从而测量通过电缆绝缘层的微弱的nA级直流电流或其绝缘电阻。E1为10-50V。¨ 并联电容C1 及L1是滤掉工频和将工频和直流电源隔开，避免交流高压对直流电源的影响¨ 测量回路L2和C2的作用也是滤去交流分量，使流经测量装置M2的只有直流分量¨ 当水树增加时直流叠加电流也增加。 20、 变压器目前发展较为成熟的一种在线检测方法是油中气体成分分析法，也称DGA（Di

24、slolved Gas Analysis）法，请分析DGA检测变压器绝缘故障的原理及特点。（要点：1、回答出变压器绝缘内部产气原因、特点，主要的特征气体；2、DGA工作原理：脱气-）气体成分分析-绝对产气率和相对产气率指标；3、与电气法、振动法等相比，DGA方法的优缺点）变压器绝缘结构以油/纸板为主，在电、热效应的作用下，其内部会析出多种气体。油中气体分析法就是通过定性、定量分析溶解于变压器油中的气体，分析变压器的潜伏性故障。这是一种化学检测方法。导致变压器内部析出气体的主要原因为局部过热、局部放电和电弧等。这些变压器运行中的异常现象产生的能量都会使变压器油、纸板等固体材料分解，从而产生气体。主要的特征气体有H2、烃类气体如