重慶大學(xué)在線監(jiān)測(cè)第一章

1、輸變電設(shè)備智能監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)2012年2月教師：杜林教師：杜林參考教材：參考教材：朱德恒，談克雄主編：電絕緣診斷技術(shù)，中國(guó)電力出版社，1999嚴(yán)璋編：電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，中國(guó)電力出版社，1995姜建國(guó)：故障診斷學(xué)及其在電工中的應(yīng)用，科學(xué)出版社，1995王昌長(zhǎng)、李福祺編：電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷，中國(guó)電力出版社，1996朱德恒、嚴(yán)璋： 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，中國(guó)電力出版社，2009電氣設(shè)備在線智能化檢測(cè)電氣設(shè)備在線智能化檢測(cè) p 電介質(zhì)與電氣設(shè)備絕緣電介質(zhì)與電氣設(shè)備絕緣p 電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修p 電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及要求電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及要求1 緒論

2、研究對(duì)象研究對(duì)象n電氣設(shè)備及絕緣結(jié)構(gòu)電氣設(shè)備及絕緣結(jié)構(gòu)n變壓器n容性設(shè)備n避雷器n電纜n.n單一介質(zhì)絕緣n復(fù)合介質(zhì)絕緣n不同電場(chǎng)形式n絕緣介質(zhì)及老化絕緣介質(zhì)及老化n固體絕緣n氣體絕緣n液體絕緣n老化機(jī)理及規(guī)律n絕緣特征參量1 緒論 電介質(zhì)與電氣設(shè)備絕緣電介質(zhì)與電氣設(shè)備絕緣 電力系統(tǒng)與電氣設(shè)備電力系統(tǒng)與電氣設(shè)備 電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)及電介質(zhì)電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)及電介質(zhì) 絕緣材料絕緣材料 電介質(zhì)老化電介質(zhì)老化1.1電力系統(tǒng)與電氣設(shè)備電力變壓器電力變壓器電壓互感器電壓互感器電流互感器電流互感器少油斷路器少油斷路器SFSF6 6 斷路器斷路器金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器耦合電容器、電容式電壓互感器耦合電容

3、器、電容式電壓互感器500kV 500kV 二自線二自線 1.2 電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)及電介質(zhì)電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)及電介質(zhì)電介質(zhì)及其形式電介質(zhì)及其形式 電介質(zhì)是指在電場(chǎng)作用下能建立極化的一切物質(zhì)，廣義上電介質(zhì)是指在電場(chǎng)作用下能建立極化的一切物質(zhì)，廣義上說(shuō)來(lái)，電介質(zhì)不僅包括絕緣材料，而且包括各種功能材料，說(shuō)來(lái)，電介質(zhì)不僅包括絕緣材料，而且包括各種功能材料，如壓電、熱釋電、光電、鐵電等材料。電介質(zhì)中起主要作用如壓電、熱釋電、光電、鐵電等材料。電介質(zhì)中起主要作用的是束縛電荷。的是束縛電荷。 電介質(zhì)材料分布很廣，有氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)形式。電介質(zhì)電介質(zhì)材料分布很廣，有氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)形式。電介質(zhì)不一定是絕緣體，但

4、絕緣體都是典型的電介質(zhì)。絕緣體的電不一定是絕緣體，但絕緣體都是典型的電介質(zhì)。絕緣體的電擊穿過(guò)程及其原理關(guān)系到束縛電荷在場(chǎng)強(qiáng)作用下的極化限度。擊穿過(guò)程及其原理關(guān)系到束縛電荷在場(chǎng)強(qiáng)作用下的極化限度。電力設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)由電極和電介質(zhì)組成電力設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)由電極和電介質(zhì)組成電力設(shè)備絕緣的基本構(gòu)成 電介質(zhì)及其形式電介質(zhì)及其形式 電介質(zhì)的分子由原子或離子組成，每個(gè)原子或離子由帶正電電介質(zhì)的分子由原子或離子組成，每個(gè)原子或離子由帶正電的原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的帶負(fù)電的電子所組成。電介質(zhì)分為：的原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的帶負(fù)電的電子所組成。電介質(zhì)分為：1 1非極性電介質(zhì)非極性電介質(zhì) 在無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，分子正電荷和負(fù)電荷中心

5、相重合，這種分子稱為非極性分子。在無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，分子正電荷和負(fù)電荷中心相重合，這種分子稱為非極性分子。聚乙烯，聚四氟乙烯、石蠟、地蠟等均為非極性電介質(zhì)材料。聚乙烯，聚四氟乙烯、石蠟、地蠟等均為非極性電介質(zhì)材料。 2 2極性電介質(zhì)極性電介質(zhì) 無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，分子正電荷和負(fù)電荷中心不相重合，這種分子稱為偶極分子或無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，分子正電荷和負(fù)電荷中心不相重合，這種分子稱為偶極分子或極性分子。聚氯乙烯、纖維、某些樹(shù)脂等。極性分子。聚氯乙烯、纖維、某些樹(shù)脂等。 3 3離子型電介質(zhì)離子型電介質(zhì) 由正負(fù)離子組成。屬于這一類的有離子型晶體介質(zhì)，石英、云母、玻璃、陶瓷以由正負(fù)離子組成。屬于這一類的有離子型晶

6、體介質(zhì)，石英、云母、玻璃、陶瓷以及其它一些無(wú)機(jī)電介質(zhì)。及其它一些無(wú)機(jī)電介質(zhì)。電介質(zhì)及其形式電介質(zhì)及其形式無(wú)機(jī)（陶瓷和玻璃）材料；無(wú)機(jī)（陶瓷和玻璃）材料；（絕緣子，套管）（絕緣子，套管）塑料膜，聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺等膜材料；（電容器中鋁箔間，塑料膜，聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺等膜材料；（電容器中鋁箔間，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的槽絕緣旋轉(zhuǎn)電機(jī)的槽絕緣) )柔軟絕緣套管；柔軟絕緣套管； （繞線部分的主或次絕緣、電纜保護(hù)及捆扎）（繞線部分的主或次絕緣、電纜保護(hù)及捆扎） 剛性纖維增強(qiáng)型層壓板；（高密層壓木板或紙層壓板）剛性纖維增強(qiáng)型層壓板；（高密層壓木板或紙層壓板） 樹(shù)脂和漆；樹(shù)脂和漆；（用于電氣設(shè)備的浸漬和涂層，

7、改善于工作環(huán)境（用于電氣設(shè)備的浸漬和涂層，改善于工作環(huán)境的抵御能力）的抵御能力）壓敏粘帶；壓敏粘帶；（粘著、密封或固定設(shè)備）（粘著、密封或固定設(shè)備） 纖維材料；纖維材料；混合柔性材料：混合柔性材料：（大量用在低壓電機(jī)中）（大量用在低壓電機(jī)中） 云母制品；云母制品；（用于高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造）（用于高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造） 織物絕緣：織物絕緣： 人造橡膠和熱塑性塑料：人造橡膠和熱塑性塑料： 電介質(zhì)按照存在的形態(tài)分成幾種基本類型：固體電介質(zhì)、液體電介質(zhì)、電介質(zhì)按照存在的形態(tài)分成幾種基本類型：固體電介質(zhì)、液體電介質(zhì)、氣體電介質(zhì)和真空電介質(zhì)。氣體電介質(zhì)和真空電介質(zhì)。固體電介質(zhì)固體電介質(zhì):電介質(zhì)及其形式電介質(zhì)

8、及其形式液體電介質(zhì)液體電介質(zhì) 分礦物絕緣油、合成絕緣油和植物油三大類。分礦物絕緣油、合成絕緣油和植物油三大類。 常用礦物絕緣油的性能常用礦物絕緣油的性能 絕緣油名稱絕緣油名稱 性性 能能 變壓器油變壓器油 電容器油電容器油 110330kV 高壓電纜油高壓電纜油 開(kāi)關(guān)油開(kāi)關(guān)油 (45號(hào)變壓器油號(hào)變壓器油) 凝固點(diǎn)（凝固點(diǎn)（） 3545 45 60 45 酸值（酸值（mgKOH/g） 135 135 125 135 r（60） 2.2 V（20，/m） 4101251013 5101210121014（25） UB（kV，標(biāo)準(zhǔn)油杯），標(biāo)準(zhǔn)油杯） 2540 60 50 tan（%）100 0.5（

9、20） 0.4 0.15 運(yùn)動(dòng)粘度（運(yùn)動(dòng)粘度（20）（）（m2/s） 30106374510681810630106電介質(zhì)及其形式電介質(zhì)及其形式氣體絕緣：氣體絕緣：氣體作為主絕緣，其它固體電介質(zhì)只起支撐作用（架空線、空氣電容器、氣體作為主絕緣，其它固體電介質(zhì)只起支撐作用（架空線、空氣電容器、斷路器、充氣電力電纜及通信電纜等）；斷路器、充氣電力電纜及通信電纜等）；氣體也可與承擔(dān)主絕緣的固體或液體電介質(zhì)以串聯(lián)或并聯(lián)形式存在；氣體也可與承擔(dān)主絕緣的固體或液體電介質(zhì)以串聯(lián)或并聯(lián)形式存在；氣體介質(zhì)除了起絕緣作用外，有時(shí)還起滅弧、冷卻和保護(hù)作用；氣體介質(zhì)除了起絕緣作用外，有時(shí)還起滅弧、冷卻和保護(hù)作用； 氣

10、體分氣體分普通氣體普通氣體和和SFSF6 6氣體氣體。真空絕緣：真空絕緣： 真空絕緣主要應(yīng)用于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能。真空絕緣主要應(yīng)用于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能。采用真空作為開(kāi)關(guān)滅弧介質(zhì)，成本低、維修費(fèi)用低、無(wú)爆炸危險(xiǎn)，由于滅弧采用真空作為開(kāi)關(guān)滅弧介質(zhì)，成本低、維修費(fèi)用低、無(wú)爆炸危險(xiǎn)，由于滅弧室具有高真空度，空氣分子十分稀薄，真空間隙的絕緣強(qiáng)度比常溫下的空氣室具有高真空度，空氣分子十分稀薄，真空間隙的絕緣強(qiáng)度比常溫下的空氣和和SFSF6 6高得多。高得多。 電力設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)由電極和電介質(zhì)組成固體電介質(zhì)中的直流電流 電力設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)由電極和電介質(zhì)組成固體

11、電介質(zhì)的交流電流 1.3 電力設(shè)備的絕緣材料 電氣設(shè)備絕緣材料：固體絕緣、液體絕緣和氣體絕緣。電氣設(shè)備絕緣材料：固體絕緣、液體絕緣和氣體絕緣。對(duì)于大型電氣設(shè)備，主要以組合絕緣方式為主。對(duì)于大型電氣設(shè)備，主要以組合絕緣方式為主。n電機(jī)用的注塑樹(shù)脂固化成型的云母復(fù)合絕緣方式，干式變壓器和氣體絕緣設(shè)備用的隔離、支撐等的注射絕緣方式，CV電纜終端用的橡膠成型絕緣方式；n變壓器、電容器、OF電纜等用的油浸絕緣方式；n交流電纜中用擠出機(jī)生產(chǎn)的交聯(lián)聚乙烯絕緣方式；n斷路器和充氣管道電纜用的氣體絕緣方式；n絕緣子等用的瓷絕緣方式。1.3 電力設(shè)備的絕緣材料用于電氣設(shè)備中的主要絕緣材料與其特性、用途用于電氣設(shè)備

12、中的主要絕緣材料與其特性、用途絕緣材料主要的構(gòu)成材料特征用途云母絕緣物云母（片狀與集層云母）熱固性樹(shù)脂（以環(huán)氧樹(shù)脂為主）帶材（玻璃纖維，聚芳酰胺紙，聚酯薄膜等）高強(qiáng)度高耐熱高耐局部放電電機(jī)油浸絕緣物絕緣油：礦物油、合成油固體絕緣物：絕緣紙、半合成紙、薄膜、層壓板高電壓絕緣高耐電場(chǎng)無(wú)氣孔變壓器、電容器、OF油浸紙電纜注塑型絕緣物熱固性樹(shù)脂（主要為環(huán)氧樹(shù)脂）填充劑（氧化鋁，氧化硅等）阻燃性高強(qiáng)度高耐熱變壓器、交流器、氣體絕緣設(shè)備支撐體氣體絕緣物六氟化硫化氣體（SF6）高耐電場(chǎng)高消弧性充氣變配電設(shè)備擠出型絕緣物熱塑性樹(shù)脂（交聯(lián)聚乙烯）外護(hù)層；聚氯乙烯高耐電場(chǎng)交聯(lián)電纜成型絕緣物校膠（乙丙橡膠等）高耐電

13、場(chǎng)CV電纜終端、接頭等陶瓷絕緣子、絕緣套管高耐電場(chǎng)設(shè)備的高電壓引出線1.3.1 電機(jī)（或發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)）n高壓線圈主絕緣材料-云母:絕緣性、耐熱性和解理性良好。n線圈是在紙、玻璃布絲、聚酯薄膜等材料中加入多層云母片，再在線槽中填充環(huán)氧樹(shù)脂等熱固性材料而構(gòu)成。 云母：54；樹(shù)脂36。云母含量（重量%）54樹(shù)脂含量（重量%）36相對(duì)電容率（50Hz）4.25介質(zhì)損耗角正切（50Hz）/%0.75絕緣擊穿場(chǎng)強(qiáng)/（kV/mm）30 云母復(fù)合絕緣材料的特性舉例 1.3.1 電機(jī)（或發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)）龜甲形電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈圖 電樞線圈的絕緣 1.3.2 油浸絕緣用于變壓器、充油電纜（OF電纜）和電容器等設(shè)備中。

14、n絕緣構(gòu)成是以纖維紙、塑料薄膜和層壓板等絕緣繞制并浸漬低粘度絕緣油構(gòu)成。n兩類：浸泡在絕緣油中、油浸復(fù)合絕緣。充油變壓器圖 直繞式繞組的布置 1.3.2 油浸絕緣nOF電纜（英語(yǔ)稱為Oil-impregnated Paper, Oil-filled Cable） OF電纜2.1.3 交聯(lián)聚乙烯電纜（CV電纜）nCV電纜的絕緣層是用塑料擠出的一個(gè)完整的絕緣體。CV電纜的正式名稱為交聯(lián)聚乙烯主絕緣、聚氯乙烯外護(hù)層電力電纜。n主絕緣：交聯(lián)聚乙烯；外護(hù)層：PVC護(hù)套。n無(wú)油、使用方便、介損小。n作為大型電力電纜使用的CV電纜是用化學(xué)交聯(lián)法制造的。化學(xué)交聯(lián)法是先將交聯(lián)劑按1%3%的比例與聚乙烯相混合，在

15、低于交聯(lián)劑的分解溫度之下進(jìn)行擠出，然后加熱加壓使其交聯(lián)。 化學(xué)交聯(lián)法化學(xué)交聯(lián)法 1.3.2 油浸絕緣nOF式電容器絕緣結(jié)構(gòu)為油浸絕緣，具有介電常數(shù)大、設(shè)計(jì)電場(chǎng)強(qiáng)度高等特點(diǎn)。電容器的絕緣材料使用的是電容器紙和聚丙烯薄膜，其結(jié)構(gòu)是將這些材料和金屬箔電極卷在一起做成電容元件，把這樣的元件集中起來(lái)放入容器內(nèi)，再浸漬絕緣油而制成。罐式電容的構(gòu)造 薄膜電容元件1.3.3 交聯(lián)聚乙烯電纜（CV電纜）nCV電纜的絕緣層是用塑料擠出的一個(gè)完整的絕緣體。CV電纜的正式名稱為交聯(lián)聚乙烯主絕緣、聚氯乙烯外護(hù)層電力電纜。 圖2.11 CV電纜結(jié)構(gòu)（C代表交聯(lián)聚乙烯絕緣，V代表PVC外護(hù)套） 1.3.3 交聯(lián)聚乙烯電纜（

16、CV電纜）n大型電力電纜使用的CV電纜用化學(xué)交聯(lián)法制造的。先將交聯(lián)劑按1%3%的比例與聚乙烯相混合，在低于交聯(lián)劑的分解溫度之下進(jìn)行擠出，然后加熱加壓使其交聯(lián)。 化學(xué)交聯(lián)法化學(xué)交聯(lián)法 1.3.4 氣體絕緣設(shè)備1 1、滿足條件：、滿足條件：n在使用溫度范圍以內(nèi)為氣體狀態(tài)；n可進(jìn)行壓縮（壓力可以按照需要增大）；n具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，無(wú)毒，無(wú)公害；n不造成較大的成本負(fù)擔(dān)。2 2、能滿足上面的條件的合成氣體是六氟化硫，通常稱為、能滿足上面的條件的合成氣體是六氟化硫，通常稱為SF6氣體。氣體。3、SF6氣體的分子量為氣體的分子量為146，分子構(gòu)造是以硫（，分子構(gòu)造是以硫（S）為中心、正八面體為中心、正八面

17、體的頂點(diǎn)為氟（的頂點(diǎn)為氟（F）的對(duì)稱分布。的對(duì)稱分布。SF6氣體在電力設(shè)備的通常使用溫度氣體在電力設(shè)備的通常使用溫度范圍內(nèi)可以被壓縮到范圍內(nèi)可以被壓縮到10個(gè)大氣壓。個(gè)大氣壓。4、SF6氣體的放電電壓為大氣壓下空氣的氣體的放電電壓為大氣壓下空氣的22.5倍，壓縮幾個(gè)氣壓后，倍，壓縮幾個(gè)氣壓后，可以得到可以得到10倍于空氣的絕緣耐壓水平。也就是說(shuō)，壓縮后可得到幾倍于空氣的絕緣耐壓水平。也就是說(shuō)，壓縮后可得到幾乎與絕緣油相近的絕緣耐壓水平乎與絕緣油相近的絕緣耐壓水平。氣體絕緣輸電線路氣體絕緣輸電線路氣體絕緣組合電器氣體絕緣組合電器1.3.4 氣體絕緣設(shè)備充氣管道電纜的結(jié)構(gòu) 275kV GIL柱狀支

18、撐 1.3.4 氣體絕緣設(shè)備導(dǎo)電粒子對(duì)導(dǎo)電粒子對(duì)SF6氣體放電的影響氣體放電的影響 1.4 絕緣材料的老化n在各種條件下的常年使用，并施加有高電壓，電氣設(shè)備的絕緣材料在一定條件下會(huì)發(fā)生絕緣性能劣化的現(xiàn)象，稱其為絕緣老化。 n受到多種因素的影響，共同作用，相互影響。n一種復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，具有不可逆性。n漸進(jìn)的、長(zhǎng)期的過(guò)程。n老化特征量：直接和間接特征量。電介質(zhì)老化機(jī)理 電氣設(shè)備的絕緣在運(yùn)行中會(huì)受到各種因素如電場(chǎng)、熱、機(jī)械應(yīng)力、環(huán)境因素等的作用，其內(nèi)部將發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)與物理變化，導(dǎo)致性能逐漸劣化，這種現(xiàn)象稱為老化。在設(shè)備正常運(yùn)行的條件下，老化是漸進(jìn)的、長(zhǎng)期的過(guò)程。電介質(zhì)老化機(jī)理 絕緣材料的老

19、化以有機(jī)絕緣材料的老化問(wèn)題最為突出。高分子有機(jī)絕緣材料老化時(shí)表觀上發(fā)生變色、粉化、起泡、發(fā)粘、脆化、出現(xiàn)裂紋或裂縫、變形等。 液體有機(jī)絕緣材料老化時(shí)表觀上發(fā)生混濁、變色等。 多數(shù)情況下，絕緣材料的老化是由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，即由于降解、氧化、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)，改變了其組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)；但是有的老化僅僅是由于其物理結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化所致。電介質(zhì)老化機(jī)理 絕緣劣化的特征量有直接和間接之分。前者指明了運(yùn)行中所必須具有的性能，如耐電強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度等；后者和這些必須具有的性能只是有著某種聯(lián)系，但并無(wú)直接的、確定的關(guān)系，如絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)等。 直接特征量的確定通常采用破壞性試驗(yàn)方法；間接的特征量則可以通

20、過(guò)非破壞性試驗(yàn)方法確定。因此間接的特征量對(duì)于絕緣在線診斷有著極其重要的意義。絕緣材料的老化分為： 電老化 熱老化 機(jī)械老化 環(huán)境老化1.4.1 電老化 在長(zhǎng)期電場(chǎng)作用下絕緣中發(fā)生的老化稱為電老化。n固體絕緣n本征擊穿場(chǎng)強(qiáng)非常高。n電氣設(shè)備中絕緣材料擊穿場(chǎng)強(qiáng)比本征擊穿場(chǎng)強(qiáng)低。 原因：厚度效應(yīng)、雜質(zhì)及氣孔。 絕緣擊穿機(jī)理：電擊穿、熱擊穿、電機(jī)械擊穿。n油浸絕緣 微量水分及纖維雜質(zhì)的混入，將使擊穿電壓下降。電介質(zhì)老化機(jī)理電老化 在電場(chǎng)長(zhǎng)期作用下絕緣中發(fā)生的老化稱為電老化。放電電老化是由于絕緣內(nèi)部或表面發(fā)生局部放電而造成的。l局部溫度急劇升高；l帶電離子高速碰撞作用；l化學(xué)損壞。絕緣壽命與外加電壓關(guān)系

21、：nUUA)(0A、n：常數(shù)，U0：局部放電起始電壓。2、局部放電老化巴申定律：n固體絕緣中氣泡或氣隙發(fā)生局部放電遵循巴申定律。n油浸絕緣與交聯(lián)聚乙烯相比，后者內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)危害更大。n局部放電使高分子材料老化的機(jī)理： 1）帶電質(zhì)點(diǎn)的轟擊；2）熱效應(yīng)；3）活性生成物 ；4）輻射效應(yīng)；5）機(jī)械力作用。 )(dPfUs（1）電樹(shù)枝n氣隙表面材料受局部放電的腐蝕 2、局部放電老化 （a） 空氣中 （b） 氮?dú)庵?人工氣隙中材料受放電腐蝕的圖形 n樹(shù)枝狀放電的發(fā)展 2、局部放電老化 (a) (b) 1-導(dǎo)導(dǎo)體體 2-屏屏蔽蔽層層 3-絕絕緣緣層層 4-針針尖尖 5-空空隙隙 圖圖 2.18 聚聚乙

22、乙烯烯電電纜纜樹(shù)樹(shù)枝枝壯壯放放電電試試驗(yàn)驗(yàn)的的電電極極裝裝置置 2、局部放電老化n樹(shù)枝狀放電的發(fā)展 (a) (b) 圖 2.19 兩種樹(shù)枝的放電模型， （a）刷狀樹(shù)枝， （b）叢林狀樹(shù)枝 (1)電樹(shù)枝的產(chǎn)生必須有局部的高場(chǎng)強(qiáng)。 (2)電樹(shù)枝的引發(fā)與材料的本征耐電強(qiáng)度有關(guān)。 (3)交變電場(chǎng)的機(jī)械應(yīng)力可誘發(fā)電樹(shù)枝。 (4)氣隙的存在是電樹(shù)枝生成的前提。 (5)雜質(zhì)的存在可誘發(fā)雜質(zhì)電樹(shù)枝。 (6)電樹(shù)枝中伴有局部放電。 (7)電樹(shù)枝引發(fā)后，一般發(fā)展較快。 (8)電樹(shù)枝放電使介質(zhì)損耗增加，絕緣電阻和擊穿電壓下降。 (9)電樹(shù)枝的發(fā)展與電壓形式和溫度有關(guān)。 n電樹(shù)枝放電特點(diǎn) 2、局部放電老化水樹(shù)枝老化機(jī)

23、理n交聯(lián)電纜受潮在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生水樹(shù)枝劣化，水樹(shù)枝是直徑為0.1m 到幾個(gè)m 的充滿水的氣隙集合，水樹(shù)枝會(huì)造成局部應(yīng)力增加，可能成為電樹(shù)枝的發(fā)源地。n高溫下，水樹(shù)枝里可能發(fā)生顯著的氧化，導(dǎo)致吸水性增大，導(dǎo)電性增高，最終熱擊穿；即使在低溫下，水樹(shù)枝經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間氧化或轉(zhuǎn)化為電樹(shù)枝，也會(huì)造成絕緣的破壞。n電纜絕緣中的雜質(zhì)，氣孔以及內(nèi)外半導(dǎo)體層的不均勻處形成的局部高電場(chǎng)部位是發(fā)生水樹(shù)枝的起點(diǎn)。它在高溫和交流電場(chǎng)作用下逐步向電樹(shù)枝轉(zhuǎn)移，直至絕緣擊穿造成故障。（2）水樹(shù)枝2、局部放電老化（2）水樹(shù)枝2、局部放電老化（3）油浸絕緣的老化n采用油紙絕緣結(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備，在制造過(guò)程中可能混入氣泡；n在運(yùn)行中因濕度的

24、影響、熱脹冷縮及電動(dòng)力和機(jī)械力作用的結(jié)果使紙層間存在氣隙或油隙。 油紙絕緣結(jié)構(gòu)中局部放電的發(fā)展2、局部放電老化1.4.2 熱老化n有機(jī)絕緣材料若老化的主要過(guò)程是熱降解。熱降解是一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，含解聚反應(yīng)和消去反應(yīng)。即氧化反應(yīng)。 壽命 L:絕緣壽命；t：溫度；A,m：常數(shù)n絕緣的熱老化遵循Arrhenius方程：U:化學(xué)反應(yīng)速度；u0:常數(shù)；k:玻耳常數(shù)；Wa:化學(xué)反應(yīng)的活化能；T:絕對(duì)溫度n聚乙烯類材料老化特征：材料的伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度等機(jī)械性能下降；電氣性能下降。)exp(0kTWvva 對(duì)不同類型的絕緣材料，溫度每升高對(duì)不同類型的絕緣材料，溫度每升高8 81212，其壽命將，其壽命將縮

25、短一半。縮短一半。mtAeLn油浸紙材料1）固體絕緣材料老化特征：反應(yīng)纖維機(jī)械強(qiáng)度的性能指標(biāo)下降，如反應(yīng)抗拉強(qiáng)度的指標(biāo)聚合度；生成CO、CO2、H2O以及丙酮和糠醛等產(chǎn)物。2）絕緣油老化過(guò)程中產(chǎn)生氣體（低分子烴類氣體、 CO、CO2 等）、有機(jī)酸和X-臘等。1.4.2 熱老化電介質(zhì)老化機(jī)理機(jī)械老化、環(huán)境老化機(jī)械老化：機(jī)械老化： 絕緣機(jī)械老化的主要原因有機(jī)械應(yīng)力，電磁力，以及運(yùn)動(dòng)中的振動(dòng)和熱循環(huán)。 環(huán)境老化：環(huán)境老化： 當(dāng)絕緣表面附著有污損物質(zhì)（粉塵、鹽分和油等），以及水分的情況下，這些附著物質(zhì)將使絕緣表面產(chǎn)生電通路，形成漏電痕跡，使絕緣性能顯著下降。 環(huán)境老化的表征是由于絕緣吸濕、變質(zhì)、污損使

26、絕緣的電阻降低、泄漏電流和介質(zhì)損耗增加，由于絕緣層脫殼、剝落、龜裂造成局部放電量增加，其結(jié)果都是導(dǎo)致絕緣電氣性能、機(jī)械性能變劣，剩余耐壓水平和壽命減少，最終導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)破壞。常用的絕緣診斷方法n旋轉(zhuǎn)電機(jī)n變壓器n電纜旋轉(zhuǎn)電機(jī)n旋轉(zhuǎn)電機(jī)的絕緣老化過(guò)程是典型的在機(jī)械力、熱和電效應(yīng)下的多種因素作用下的老化過(guò)程。n電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的不平衡會(huì)造成機(jī)械系統(tǒng)的異常噪聲，是造成絕緣材料機(jī)械負(fù)荷加劇的主要原因。n測(cè)量電機(jī)的振動(dòng)情況，并根據(jù)振動(dòng)傳感器的信號(hào)頻譜分析是判斷異常噪聲的重要手段。n絕緣系統(tǒng)的運(yùn)行溫度也是影響絕緣老化的重要因素。3.1 旋轉(zhuǎn)電機(jī)1、絕緣電阻試驗(yàn)?zāi)康模耗康模捍_認(rèn)絕緣層 表面或內(nèi)部受潮、污損程度。

27、測(cè)量參數(shù)：測(cè)量參數(shù)：定子繞組的絕緣電阻、吸收比或極化指數(shù)，轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻。1min10minIRI1I10R1R102、泄漏電流試驗(yàn)n目的：絕緣內(nèi)部老化判斷。n測(cè)量參數(shù)：泄漏電流。n判斷方法：1）泄漏電流不隨時(shí)間增長(zhǎng)而增大；2）相間泄漏電流比較及差值與歷史數(shù)據(jù)比較；3）電流增加率；4) 電流增加傾向倍數(shù) m2=tg2/tg03.1 旋轉(zhuǎn)電機(jī)3.1 旋轉(zhuǎn)電機(jī)3、介損試驗(yàn)n目的：絕緣的受潮和老化判定。n測(cè)量參數(shù)：定子整相繞組(或分支)及單根線棒的tg增量(tg)。 tg電壓電壓U0Un3.1 旋轉(zhuǎn)電機(jī)4、局部放電量（整相繞組或分支）定子電壓等級(jí)： 6kV 10kV最高試驗(yàn)電壓： 6kV 10k

28、V試驗(yàn)電壓： 4kV 6kV局部放電量Qm：15000pC 15000pC5、整相繞組(或分支)交、直流耐壓試驗(yàn) 考驗(yàn)絕緣整體電氣性能。3.1節(jié) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)6、絕緣剩余壽命推定nIEC：擊穿電壓下降至初始值的50時(shí)為壽命終點(diǎn)。n各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與絕緣壽命具有一定關(guān)系。n各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)聯(lián)合推定絕緣剩余壽命。n多因素絕緣老化下的絕緣剩余壽命推定。n局部放電量與剩余擊穿電壓具有一定的相關(guān)性。3.2 變壓器一、判斷故障的主要試驗(yàn)項(xiàng)目1、油中溶解氣體分析n當(dāng)氣體繼電器報(bào)警 、變壓器出口短路以及判斷絕緣老化時(shí)。n三比值法、改良電協(xié)研法等判斷方法。n運(yùn)行設(shè)備的油中H2與烴類氣體含量(體積分?jǐn)?shù))超過(guò)下列任何一項(xiàng)值時(shí)應(yīng)

29、引起注意：1）總烴含量大于15010-6；2）H2含量大于15010-63）C2H2含量大于510-6 (500kV變壓器為110-6)n烴類氣體總和的產(chǎn)氣速率大于0.25ml/h(開(kāi)放式)和0.5ml/h(密封式)，或相對(duì)產(chǎn)氣速率大于10%/月則認(rèn)為設(shè)備有異常 3.2 變壓器二、當(dāng)油中氣體分析判斷有異常時(shí)可選擇的絕緣試驗(yàn)項(xiàng)目n絕緣特性(絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、tg、泄漏電流)n絕緣油的擊穿電壓、tgn絕緣油含水量n絕緣油含氣量(500kV)n局部放電(可在變壓器停運(yùn)或運(yùn)行中測(cè)量)n絕緣油中糠醛含量n耐壓試驗(yàn)3.2 變壓器三、判斷絕緣受潮可進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目n絕緣特性(絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、tg、泄漏電流)n絕緣油的擊穿電壓、tg、含水量、含氣量(500kV)n絕緣紙的含水量四、判斷絕緣老化可進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目n油中溶解氣體分析(特別是CO、CO2含量及變化)n絕緣油酸值n油中糠醛含量n油中含水量n絕緣紙或紙板的聚合度 3.2 變壓器五、絕緣紙n聚合度：當(dāng)聚合度小于250時(shí)，應(yīng)引起注意。n油中糠醛含量（mg/L）1) 油中氣體總烴超標(biāo)或CO、CO2過(guò)高時(shí)注意。2) 超過(guò)以下值時(shí)，認(rèn)為絕緣非正常老化： 15年、510年、1015年、1520年分別為0.1、0.2、0.4、0.75