华科高电压技术第14讲电气设备绝缘的在线监测

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1、高电压技术高电压工程系tslc@mail.hust.edu.cn刘春13871018672第七章电气设备绝缘的在线监测电气设备检修方式的发展：20世纪40年代，事故后维修；20世纪60年代，预防性检修；目前，状态检修是发展趋势。事故后维修：电网电压等级低，容量小，故障的危害小；预防性检修：110kV-220kV电压等级，故障影响扩大；问题：预试是在停电状态下进行，没有考虑设备的运行条件、气象条件等；试验电压较低（一般在工频10kV以下）；2绝缘在线监测系统的基本框架关键问题：选择传感器和传感性能如何处理信号数据如何

2、判断绝缘缺陷3离线电气绝缘预防性试验离线时电气绝缘预防性试验和高电压试验具有如下缺点：一、需要停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；二、检测间隔周期较长，不能及时发现绝缘故障；三、停电后的设备状态与运行时的设备状态不相符，影响诊断的正确性。4在线检测在线检测是在电力设备运行的状态下连续或周期性检测绝缘的状况，因而可以避免以上缺点，另外建立一套电气绝缘在线检测系统也是实施电力设备状态维修和建设无人值守变电站的基础。在线检测和状态维修带来的经济效益是十分显著的。电气绝缘在线检测是一门多学科交叉融合的综合技术

3、，自20世纪70年代以来，电气绝缘在线检测与故障诊断的技术水平不断提高，在线检测产品大量投入市场。5本章内容7.1变压器油中溶解气体的检测7.2局部放电在线监测7.3介质损耗角正切的检测67.1变压器油中溶解气体的检测7.1.1绝缘故障与油中溶解气体7.1.2油中溶解气体的在线监测7.1.3油中气体分析与故障诊断返回7变压器的绝缘发生故障时产生故障气体，故障气体部分溶解于油中，部分进入气体继电器。变压器绝缘故障主要分为三类：热故障、电故障及其绝缘受潮，故障不同时，油中溶解的故障气体成分不同，因此可以通过分析油中溶解

4、气体的成分来判断变压器存在的绝缘故障。7.1.1绝缘故障与油中溶解气体81.过热故障变压器过热故障是最常见的故障，空载损耗、负载损耗和杂散损耗等转化为热量，当产生的热量和散出的热量平衡时，温度达到稳定状态。当发热量大于预期值，而散热量小于预期值时，就发生过热现象。2.放电故障放电故障是由于电应力作用而造成绝缘裂化，按能量密度不同可以分成电弧放电、火花放电和局部放电等。9当变压器内部进水受潮时，油中的水分和含湿气的杂质容易形成“水桥”，导致局部放电而产生H2。水分在电场作用下的电解以及水和铁的化学反应均可产生大量的H

5、2。所以受潮设备中，H2在氢烃总量中占比例更高。有时局部放电和绝缘受潮同时存在，并且特征气体基本相同，所以单靠油中气体分析难以区分，必要时根据外部检查和其它试验结果（如局部放电测试结果和油中微量水分分析）加以综合判断。3.绝缘受潮返回107.1.2油中溶解气体的在线监测变压器油中溶解气体在线检测根据不同的原则可以分为不同的种类。以检测对象分类可归结为以下几类：测量可燃性气体含量（TCG），包括H2、CO和各类气体烃类含量的总和测量单种气体浓度测量多种气体组分的浓度油中溶解气体在线检测装置主要由脱气、混合气体分离及气

6、体检测三大部分组成。11脱气脱气法主要有油中吹气法、抽真空取气法、分离膜渗透法，表7-1给出了简单的优缺点比较结果。其中平板分离膜、毛细管柱、血液透析装置、中空纤维装置都属于高分子分离膜的应用，其它都属于抽真空脱气法。油气分离方法平衡时间分离效果价格结构抗污染性高分子平板透气膜长较好低简单一般波纹管短差较高复杂不存在真空泵短一般高复杂不存在毛细管柱短好较高简单差血液透析装置短好高复杂差中空纤维装置短好高复杂差表7‑1油气分离方法比较12目前典型的吹气方法有三种：载气洗脱法、空气循环法和比色池法，其基本原理是采用吹气

7、方式将溶解于油中的气体替换出来，使油面上某种气体的浓度与油中气体的浓度逐渐达到平衡。波纹管法是利用小型电机带动波纹管反复压缩，多次抽真空，将油中溶解气体抽出来，废油仍回到变压器中。真空泵脱气法是利用常规色谱分析中的抽真空脱气原理，用真空泵抽空气来抽取油中溶解气体，废油仍回到变压器油箱。抽真空法主要包括波纹管法和真空泵脱气法。13分离膜渗透法是结构简单、成本低、操作方便，因此得到了广泛应用，目前采用的透气膜主要有聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚六氟乙烯、聚四氟乙烯混合膜、中空纤维膜以及无机膜如钯银合金金属膜等，其中高

8、分子透气膜应用更为广泛，例如日本三菱株式会社利用聚四氟亚乙基全氟烷基乙烯基醚（PFA）膜从油中有效脱出CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2和CO六种气体。14。2.混合气体分离混合气体分离一般用气相色谱柱完成。它常以玻璃管、不锈钢管或铜管组成，管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相；自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相；装有固定相的管子