电容型设备的在线监测

电容型设备的在线监测第1页，共33页，2023年，2月20日，星期一5.1概述电容型设备是重要的输变电设备，包括电力电容器、电容式高压套管、电容式绝缘电流互感器、电容式电压互感器，耦合电容器电力电容器大量用于改善功率因数及降低配电损失等目的，并为输变电设备不可缺少的器件。电容式套管是大型变压器高压引线绝缘的核心组件。监测其介电特性，可以发现处于早期发展阶段的绝缘缺陷常用介电特性参数：介质损耗角正切，电容值和电流值第2页，共33页，2023年，2月20日，星期一常用介电特性参数：介质损耗角正切，电容值和电流值发现绝缘整体劣化较为灵敏给出极化过程介质结构变化信息根据介质损耗角正切随电压而变化的曲线可判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化的程度第3页，共33页，2023年，2月20日，星期一1表示绝缘良好2表示绝缘中存在气隙3表示受潮绝缘第4页，共33页，2023年，2月20日，星期一第5页，共33页，2023年，2月20日，星期一绝缘受潮,油或浸渍物脏污或劣化变质,绝缘中有气隙发生放电等。这些都会使流过绝缘的电流中有功电流分量增大,从而导致值增大第6页，共33页，2023年，2月20日，星期一5.2介质损耗角正切的监测一、电桥法西林电桥法监测前，先调整C4和R3，使指零仪指零，监测时只要调整C4。若试验电压中含有某种频率的谐波分量时，欲使电桥平衡必须是流过检流计的基波电流和谐波电流同时为零，一般情况下是不可能实现的例如电源中三次谐波的存在就会使电桥两端始终残存零点到几毫伏的电压，并且越大残存电压越大第7页，共33页，2023年，2月20日，星期一第8页，共33页，2023年，2月20日，星期一第9页，共33页，2023年，2月20日，星期一第10页，共33页，2023年，2月20日，星期一二、相位差法1、硬件实现：系统先通过采样电路捕捉电流和电压信号，进入相位鉴别单元，求出电流电压相位差，进而得出损耗角正切2、软件实现：过零时差比较法系统先通过采样电路捕捉电流和电压信号的过零点，然后通过一系列的逻辑转换电路形成一定宽度的方波信号，方波的宽度反映了电流和电压信号的相位差。第11页，共33页，2023年，2月20日，星期一第12页，共33页，2023年，2月20日，星期一第13页，共33页，2023年，2月20日，星期一影响电流和电压过零的因素有:谐波频率谐波正弦波形畸变率谐波初相角(4)试品的介质损耗设置低通滤波单元滤除三次谐波第14页，共33页，2023年，2月20日，星期一三、过零电压法测量两个正弦波在过零点附近的电压差，并由电压差来计算相位差和介质损耗角正切的方法。由两个被测正弦波之间的差值电压及正弦波的幅值就可以计算出两个正弦波的相位差第15页，共33页，2023年，2月20日，星期一第16页，共33页，2023年，2月20日，星期一差值电压波形第17页，共33页，2023年，2月20日，星期一第18页，共33页，2023年，2月20日，星期一四、异频电源法西林电桥的试验电源频率偏离干扰电源（主要指工频电源）频率。能产生50Hz±ΔHz固定点频率的电源称为异频电源注意：电源频率不能离工频太远，也不能离得太近了第19页，共33页，2023年，2月20日，星期一五、正弦波参数法正弦波参数法是通过摸/数转换，将电流、电压信号离散化后，应用一定的算法，求得正弦波参数即幅值和相角，再计算出电流与电压的相位差进而算出介质损耗角的一种方法算法原理：基于最小二乘法原理和基于三角函数正交性第20页，共33页，2023年，2月20日，星期一现场环境对测试的影响1、湿度对测量结果的影响环境湿度大时，电气设备表面的污垢尘埃受潮，导电性增强，表面电导增大引起较大的电导电流。湿度大于90％时的损耗角正切会比正常时大2～3倍2、周围电磁场的影响采用加屏蔽罩第21页，共33页，2023年，2月20日，星期一数字化测量法（软件）过零电压法过零时差比较法正弦波参数法数字化测量法注意问题：（1）电压电流两路信号采集的同时性（2）保证在一个周期内均匀采集到整数个点数，以防止出现频谱泄漏，而导致采样误差第22页，共33页，2023年，2月20日，星期一5.3测量三相不平衡电流可通过监测三相的三个同类型设备的电流之和来发现某相设备的绝缘缺陷认为三相设备绝缘同时劣化的概率小，因此某相设备绝缘劣化，流经三相的电流将不平衡，则三相电流之和将相应会改变。监测其变化就可以发现故障第23页，共33页，2023年，2月20日，星期一一、三相不平衡的原因1、因三相设备绝缘的等效导纳的差别和电源电压不对称而引起的第24页，共33页，2023年，2月20日，星期一2、感应电流各相设备对母线、相邻电器及配电装置其他元件间导纳差异所引起的第25页，共33页，2023年，2月20日，星期一第26页，共33页，2023年，2月20日，星期一3、谐波的影响能流过中性点的电流，3K次谐波，主要是三次谐波可采取滤波措施测量三相不平衡电流应剔除上述原因所造成的电流之后才是由绝缘缺陷所引起的不平衡电流只能发现导纳变化超过10％～15％的绝缘故障第27页，共33页，2023年，2月20日，星期一二、监测线路的实现用硬件剔除不对称和感应电流所引起的不平衡电流用软件剔除，可引入校正系数全数字法：可以根据三相泄漏电流之和矢量变化的相位判别出故障相，电流变化量的相位在故障相电流及其滞后90度的范围内第28页，共33页，2023年，2月20日，星期一第29页，共33页，2023年，2月20日，星期一第30页，共33页，2023年，2月20日，星期一5.4其它在线监测手段一、气体分析参照变压器二、局部放电主要以脉冲电流法为主电流传感器安