高壓電氣設(shè)備的試驗(yàn)與狀態(tài)診斷通用PPT課件

1、第一章 電氣設(shè)備的絕緣試驗(yàn)第一節(jié) 絕緣電阻、吸收比試驗(yàn)一、絕緣電阻試驗(yàn)使用范圍 絕緣電阻試驗(yàn)是電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)中一種最簡單、最常用的試驗(yàn)方法。當(dāng)電氣設(shè)備絕緣受潮，表面變臟，留有表面放電或擊穿痕跡時，其絕緣電阻會顯著下降。根據(jù)絕緣等級的不同，測試要求的區(qū)別，常采用的兆歐表輸出電壓有100v、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等。 二、絕緣電阻試驗(yàn)的主要參數(shù)及技術(shù)指標(biāo) 電氣設(shè)備的絕緣，不能等值為單純的電阻，其等值電路往往是電阻電容的混合電路。很多電氣設(shè)備的絕緣都是多層的，如圖1-1為雙層電介質(zhì)的一個簡化等值電路。 當(dāng)合上開關(guān)K將直流電壓U加到絕緣上后，等值電路中電

2、流i的變化如圖1-2中曲線所示，開始電流很大，以后逐漸減小，最后趨近于一個常數(shù)Ig； 圖1-2中曲線i和穩(wěn)態(tài)電流Ig之間的面積為絕緣在充電過程中從電源“吸收”的電荷Qa。這種逐漸“吸收”電荷的現(xiàn)象就叫做“吸收現(xiàn)象”。 在實(shí)際試驗(yàn)中，規(guī)程規(guī)定，只需測量60s時的絕緣電阻值，即R60S的值，當(dāng)電容量特別大時，吸收現(xiàn)象特別明顯，如大型發(fā)電機(jī)，可以采用10min時的絕緣電阻值。 圖1-1 雙層電介質(zhì)簡化等值電路 圖1-2吸收曲線及絕緣電阻變 化曲線 工程上用“吸收比”來反映絕緣狀態(tài)是否良好，吸收比一般用K表示，其定義為： K R60s / R15s （11） 式中 R60s為t=60s測得絕緣電阻值，

3、R15s為t=15s時測得的絕緣電阻值。 對于電容量較大的絕緣試品，K可采用下式表示： K R10min / R1min （12） 式中 R10min為t=10min時測得的絕緣電阻值，R1min為t=1min時測得的絕緣電阻值，K在工程上稱為極化指數(shù)。 當(dāng)絕緣狀況良好時，K值較大，其值遠(yuǎn)大于1，當(dāng)絕緣受潮時，K值將變小，一般認(rèn)為如K0.20.20.2 油中溶解氣體色譜分析法對變壓器內(nèi)部早期故障的診斷是靈敏的，能盡早發(fā)現(xiàn)充油電氣設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障。但它在故障的診斷上也有不足之處，例如對故障的準(zhǔn)確部位無法確定；對涉及具有同一氣體特征的不同故障類型（如局部放電與進(jìn)水受潮)的故障易于誤判。因此

4、，在判斷故障時，必須結(jié)合電氣試驗(yàn)、油質(zhì)分析以及設(shè)備運(yùn)行、檢修等情況進(jìn)行綜合分析，采用放電波形、油中溶解氣體分析(包括與瓦斯繼電器集氣氣體相比較的平衡判斷)、介質(zhì)中的功率損耗tg、在線監(jiān)測法(包括總烴的產(chǎn)生速率)、多端子測量局部放電及其圖形比較法、超聲波探測和定位法進(jìn)行綜合的判斷。第四章 電氣設(shè)備在線監(jiān)測 第一節(jié) 絕緣電阻及泄漏電流的在線監(jiān)測 一、絕緣電阻的在線監(jiān)測 絕緣電阻是反映絕緣性能的最基本的指標(biāo)之一，通常都用搖表來測量絕緣電阻。對絕緣電阻進(jìn)行在線監(jiān)測時，一般是先檢測出電氣設(shè)備的泄漏電流，再通過歐姆定理算出其絕緣電阻。二、泄漏電流的在線監(jiān)測 電氣設(shè)備在運(yùn)行電壓下，總有一定的泄漏電流通過絕緣

5、體到低電位處或流入大地。只要這種電流不超過一定的數(shù)值，電氣設(shè)備的使用仍然是安全的。但是當(dāng)電氣設(shè)備中的絕緣材料老化、電氣設(shè)備受潮或存在故障時，這種泄漏電流將會明顯增大，絕緣體損耗增大，它可能造成火災(zāi)、觸電或損壞設(shè)備等事故。電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)老化、吸潮、過熱等導(dǎo)致發(fā)生故障的因素，都會反映在絕緣體電容CX和損耗因數(shù)tg的變化上，因此，在線監(jiān)測泄漏電流，是診斷絕緣狀態(tài)的有效手段之一。而且，高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測是在電氣設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)中，利用其工作電壓來監(jiān)測絕緣的各種特征參數(shù)。因此，能真實(shí)的反映電氣設(shè)備絕緣的運(yùn)行工況，從而對絕緣狀況作出比較準(zhǔn)確的判斷。 變電站的電力設(shè)備戶外絕緣泄漏電流受電壓、污穢、氣

6、候三要素綜合影響，污穢嚴(yán)重時就可能發(fā)生污穢閃絡(luò)。下面通過變電站電力設(shè)備戶外絕緣泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行情況監(jiān)測數(shù)據(jù)并分析泄漏電流的變化規(guī)。 一般泄漏電流信號的采集可在設(shè)備的接地線中串入取樣電阻或微安表，在接地線上加套電流傳感器等。但通常設(shè)備接地線不易拆開，故圖41中的系統(tǒng)利用泄漏電流沿面形成的原理，在絕緣子串鐵塔側(cè)的最后一片絕緣子上方安裝一開口式的引流裝置卡，將泄漏電流通過雙層屏蔽線引入到數(shù)據(jù)采集單元中。采用該引流器，無需停電即可安裝，不影響線路正常運(yùn)行。 設(shè)計(jì)了適用于泄漏電流采集的傳感器之后，采用一種基于高速數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本系統(tǒng)的特點(diǎn)是采集和處理都由上位機(jī)完成。為了提高報(bào)

7、警的可靠性，提出一種模糊報(bào)警模型。 第二節(jié) 介質(zhì)損耗角正切值的在線監(jiān)測 絕緣在線監(jiān)測損耗因數(shù)tg的方法很多，如電橋法、全數(shù)字測量法等，常用的方法是監(jiān)測絕緣體的泄漏電流及PT信號，通過計(jì)算泄漏電流和電壓的相角差而得到損耗因數(shù)tg的數(shù)值。其測量原理大都使用硬件鑒相及過零比較的方法。目前的絕緣在線監(jiān)測產(chǎn)品基本都是用快速傅立葉變換（FFT）的方法來求介損。取運(yùn)行設(shè)備PT的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號與設(shè)備泄漏電流信號直接經(jīng)高速A/D采樣轉(zhuǎn)換后送入計(jì)算機(jī)，通過軟件的方法對信號進(jìn)行頻譜分析，僅抽取50Hz的基本信號進(jìn)行計(jì)算求出介損。這種方法能消除各種高次諧波的干擾，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，能很好地反映出設(shè)備的絕緣變化。但由于絕緣體

8、的泄漏電流非常微弱，而且現(xiàn)場的干擾較大，要準(zhǔn)確監(jiān)測絕緣體的泄漏電流比較困難。因此，要實(shí)現(xiàn)絕緣損耗因數(shù)tg的在線監(jiān)測，必須解決微弱電流的取樣及抗干擾問題。 一、電橋法 電橋法在線監(jiān)測tg的原理圖如所示，由電壓互感器帶來的角差，可通過RC移相電路予以校正。然而角差會隨負(fù)載大小等因素的影響有所變動，所以校正也不可能是很理想的。電橋中R3，C4的調(diào)動可以手動，也可以自動。由于是有觸頭的調(diào)節(jié)，為了長年的使用，必須選擇十分可靠R3，C4可調(diào)節(jié)元件。 電橋法的優(yōu)點(diǎn)是，它的測量與電源波形及頻率不相關(guān)；其缺點(diǎn)是，由于R3的接入，改變了被測設(shè)備原有的狀態(tài)。為了安全，還要裝有周密的保護(hù)裝置 Cx試品；C0標(biāo)準(zhǔn)電容器

9、；PT電壓互感器；G指零儀 二、全數(shù)字測量法 又稱數(shù)字積分法。這是一種用A/D轉(zhuǎn)換器分別對電壓和電流波形進(jìn)行數(shù)字采集，然后根據(jù)傅里葉分析法的原理進(jìn)行的數(shù)字運(yùn)算，最終可以求得tg值。 被測設(shè)備的電壓信號由同相的電壓互感器PT提供，或再經(jīng)電阻分壓器輸出。電流信號由電容式套管末屏Cx2接地線或設(shè)備接地線上所環(huán)繞的低頻電流傳感器CT獲得。由后者把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。這種CT需要特殊設(shè)計(jì)，以使所產(chǎn)生的角差極小。由于獲取電流信號方面的限制，全數(shù)字測量法僅限于使用在電容型設(shè)備上。下圖表示電壓和電流信號的拾取。（a）電壓信號的拾取；（b）電流信號的拾取 實(shí)際的電壓波和電流波是含有諧波的周期性函數(shù)。在電路原

10、理中已闡明，當(dāng)一個周期性函數(shù)f(t)，在滿足狄里赫利條件時，它可以展開成三角形式的傅里葉級數(shù)： 或式中，為基波角頻?，F(xiàn)只取基波，即只取n=1的一個項(xiàng)，其中幅值 各有關(guān)電路原理的書籍中均已證明了系數(shù)其中，T為周期。系數(shù) 對于流過試品的電流i（t）和加在試品上同一個相的電壓u(t)的兩路信號，分別可以通過上式求得各自的電流及電壓基波幅值I1，U1和基波相位i和u。這樣可得介質(zhì)損失角正切 所測介質(zhì)的電容為 在理想條件下，根據(jù)采樣定理的概念，A/D的采樣率不必取得很高，即可達(dá)到足夠的準(zhǔn)確度。在此條件下，求系數(shù)a1和b1時的數(shù)字積分的運(yùn)算工作量不大。但是電力系統(tǒng)的頻率f允許在一定范圍內(nèi)變動（我國為（50

11、0.5）Hz），盡管采樣率可以很準(zhǔn)確地達(dá)到一定值，但真正要實(shí)現(xiàn)同步采樣是比較困難的。同步采樣是指被采樣信號的真正周期T等于等間隔采樣周期Ts的整數(shù)倍。不能實(shí)現(xiàn)同步采樣就會產(chǎn)生非同步采樣誤差。為了解決或減小這一誤差，需在軟件或硬件上另行采取措施，例如采樣方法可采用準(zhǔn)同步采樣。 本法的優(yōu)點(diǎn)是硬件系統(tǒng)比直接測量介質(zhì)損耗角的方法簡單。此外，因只對基波進(jìn)行運(yùn)算，故等于對諧波進(jìn)行了比較理想的數(shù)字濾波。 第三節(jié) 局部放電的在線監(jiān)測 一、絕緣內(nèi)部局部放電在線監(jiān)測的基本方法 局部放電的過程除了伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能的損耗之外，還會產(chǎn)生電磁輻射、超聲、發(fā)光、發(fā)熱以及出現(xiàn)新的生成物等。因此針對這些現(xiàn)象，局部放電監(jiān)測

12、的基本方法有脈沖電流測量、超聲波測量、光測量、化學(xué)測量、超高頻測量以及特高頻測量等方法。其中脈沖電流法放電電流脈沖信息含量豐富，可通過電流脈沖的統(tǒng)計(jì)特征和實(shí)測波形來判定放電的嚴(yán)重程度，進(jìn)而運(yùn)用現(xiàn)代分析手段了解絕緣劣化的狀況及其發(fā)展趨勢，對于突變信號反應(yīng)也較靈敏，易于準(zhǔn)確及時地發(fā)現(xiàn)故障，且易于定量，因此，脈沖電流法得到廣泛應(yīng)用。目前，國內(nèi)不少單位研制的局部放電監(jiān)測裝置普遍采用這種方法來提取放電信號。該方法通過監(jiān)測阻抗、接地線以及繞組中由于局部放電引起的脈沖電流，獲得視在放電量。它是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種監(jiān)測方法，也是國際上唯一有標(biāo)準(zhǔn)（IEC60270）的局放監(jiān)測方法，所測得的信息具有可比性。

13、下圖為比較典型的局部放電在線監(jiān)測（以變壓器為例，圖中CT表示電流互感器）原理框圖 隨著技術(shù)的發(fā)展，針對不同的監(jiān)測對象，近年來發(fā)展了多種局部放電在線監(jiān)測方法。如光測量、超高頻測量以及特高頻測量法等。利用光電監(jiān)測技術(shù)，通過光電探測器接收的來自放電源的光脈沖信號，然后轉(zhuǎn)為電信號，再放大處理。不同類型放電產(chǎn)生的光波波長不同，小電暈光400nm呈紫色，大部為紫外線；強(qiáng)火花放電光波長自700nm，呈桔紅色，大部為可見光，固體、介質(zhì)表面放電光譜與放電區(qū)域的氣體組成、固體材料的性質(zhì)、表面狀態(tài)及電極材料等有關(guān)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)局部放電的在線監(jiān)測。同樣，由于脈沖放電是一種較高頻率的重復(fù)放電，這種放電將產(chǎn)生輻射電磁波

14、，根據(jù)這一原理，可以采用超高頻或特高頻測量法監(jiān)測輻射電磁波來實(shí)現(xiàn)局部放電在線監(jiān)測。 日本H.KAwada等人較早實(shí)現(xiàn)了對電力變壓器PD的聲電聯(lián)合監(jiān)測（見圖4-5）。由于被測信號很弱而變電所現(xiàn)場又具有多種的電磁干擾源，使用同軸電纜傳遞信號會接受多種干擾，其中之一是電纜的接地屏蔽層會受到復(fù)雜的地中電流的干擾，因此傳遞各路信號用的是光纖。通過電容式高壓套管末屏的接地線、變壓器中性點(diǎn)接地線和外殼接地線上所套裝的帶鐵氧體（高頻磁）磁心的羅戈夫斯基線圈供給PD脈沖電流信號。通過裝置在變壓器外殼不同位置的超聲壓力傳感器，接受由PD源產(chǎn)生的壓力信號，并由此轉(zhuǎn)變成電信號。在自動監(jiān)測器中設(shè)置光信號發(fā)生器，并向圖中

15、所示的CD及各個MC發(fā)出光信號。最常用的是，用PD所產(chǎn)生的脈沖電流來觸發(fā)監(jiān)測器，在監(jiān)測器被觸發(fā)之后，才能監(jiān)測到各超聲傳感器的超聲壓力波信號。后由其中的光信號接收器接收各個聲、電信號。 綜合分析各個傳感器信號的幅值和時延，可以初步判斷變壓器內(nèi)部PD源的位置。如果像下圖所示的波形及時延情況，則可判斷PD源離MC2的位置更近一些。 由于現(xiàn)場存在大量的干擾，故在線測量的PD靈敏度要比屏蔽的實(shí)驗(yàn)室條件下測量的靈敏度低得多。IEC要求新生產(chǎn)的300kV變壓器在制造廠的實(shí)驗(yàn)室里試驗(yàn)時，PD的視在放電量應(yīng)小于300pC500pC。一般認(rèn)為現(xiàn)場大變壓器的PD量在10000pC時，應(yīng)引起嚴(yán)重關(guān)切。所以PD的監(jiān)測靈

16、敏度至少應(yīng)達(dá)到5000pC。然而即使是這樣一個要求，在進(jìn)行在線測量時，也并非一定能夠?qū)崿F(xiàn)。 圖 電力變壓器PD的在線聲電聯(lián)合監(jiān)測CD電流脈沖檢測器；MC超聲壓力傳感器；RC羅戈夫斯基線圈；NP中性點(diǎn)套管圖 電力變壓器PD的在線監(jiān)測時獲得的電流脈沖及超聲信號(a)來自某RC；(b)來自MC2；(c) 來自MC5RC羅戈夫斯基線圈；NP中性點(diǎn)套管二、局部放電在線監(jiān)測中的抗干擾措施簡介 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)主要采用脈沖電流法，但是，實(shí)際應(yīng)用效果往往不夠理想，因?yàn)楝F(xiàn)場環(huán)境中局部放電信號的提取較為困難，干擾有時比局部放電脈沖信號強(qiáng)23個數(shù)量級，而且局部放電測量中的干擾信號是多種多樣的，按頻帶可分為窄帶干

17、擾和寬帶干擾，而按其時域波形特征可分為連續(xù)的周期性干擾、脈沖型干擾和白噪聲3類，連續(xù)的周期性干擾包括：電力系統(tǒng)載波通信和高頻保護(hù)信號引起的干擾、無線電干擾。此類干擾的波形通常是高頻正弦波，有固定的頻率和頻帶寬度。脈沖型干擾信號包括：供電線路或高壓端的電暈放電、電網(wǎng)中的開關(guān)及晶閘管整流設(shè)備閉合或開斷引起的脈沖干擾、電力系統(tǒng)中其他非監(jiān)測設(shè)備放電引起的干擾、試驗(yàn)線路或鄰近處的接地不良引起的干擾、浮動電位物體放電引起的干擾、設(shè)備的本機(jī)噪音和其他的隨機(jī)干擾。此類干擾在時域上是持續(xù)時間很短的脈沖信號，而在頻域上是包含多種頻率成分的寬帶信號，具有與局部放電信號相似的時域和頻域特征。 白噪聲包括各種隨機(jī)噪聲，

18、如變壓器繞組的熱噪聲、配電線路及變壓器繼電保護(hù)信號線路中由于耦合進(jìn)入的各種噪聲以及監(jiān)測線路中的半導(dǎo)體器件的散粒噪聲等。因此，如何有效地識別和抑制干擾，獲得可靠的局部放電信號就成為局放在線監(jiān)測中需要解決的問題。 局部放電在線監(jiān)測抗干擾措施已有很多方法，有的已應(yīng)用于監(jiān)測系統(tǒng)，由于干擾是多樣的，表現(xiàn)出的特性也不同，用一種方法來有效地抑制所有的干擾是不可能的，針對不同的干擾源，需采取不同的措施，綜合運(yùn)用，達(dá)到抗干擾的目的。抑制干擾的措施有消除干擾源、切斷干擾途徑和干擾的后處理三種方法。對于因系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的各種噪聲，可以通過改進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、合理設(shè)計(jì)電路、增強(qiáng)屏蔽等加以消除；保證測試回路各部分良好連接，

19、可以消除接觸不良帶來的干擾；提供一點(diǎn)接地，消除現(xiàn)場的孤立導(dǎo)體，可以消除浮動電位物體帶來的干擾；通過電源濾波可以抑制電源帶來的干擾；屏蔽測試儀器，可以抑制因空間耦合造成的干擾。而對于其他的通過測量傳感器進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)的干擾，則需要通過各種硬件和軟件的方法，進(jìn)行干擾的后處理來抑制。這些措施主要包括頻域開窗和時域開窗。頻域開窗利用周期型干擾在頻域上離散的特點(diǎn)對其加以抑制；時域開窗利用脈沖干擾在時域上離散的特點(diǎn)來消除。對于這兩種處理方法，應(yīng)采用頻域開窗在前、時域開窗在后的原則。近年來，小波分析的發(fā)展，又開辟了通過時頻分析來抑制干擾的新思路。 三、存在的問題 目前抑制干擾的方法和思路雖很多，但真正成功地用

20、于監(jiān)測系統(tǒng)的不多，有的效果并不理想。需要在理論和應(yīng)用方面作進(jìn)一步的研究，如噪聲干擾的特性，特別是對排除了載波干擾和無線電干擾等已知的且較易排除的強(qiáng)大干擾后的其它干擾的特性、局部放電脈沖在電力設(shè)備中的傳播規(guī)律等。 近年來，局部放電監(jiān)測已廣泛用于評定電力設(shè)備的絕緣狀態(tài)，但由于現(xiàn)場存在大量干擾信號，在線監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度和監(jiān)測的可靠性受到了嚴(yán)重的影響。因此干擾的消除和抑制是電力設(shè)備局部放電在線監(jiān)測的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。第四節(jié) 絕緣油溶解氣體的在線色譜分析 一、氣相色譜分析及在線監(jiān)測方法簡介 油中溶解氣體分析就是分析溶解在充油電氣設(shè)備絕緣油中的氣體，根據(jù)氣體的成分、含量及變化情況來診斷設(shè)備的異?，F(xiàn)象。例如

21、當(dāng)充油電氣設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部過熱、局部放電等異?，F(xiàn)象時，發(fā)熱源附近的絕緣油及固體絕緣（壓制板、絕緣紙等）就會發(fā)生過熱分解反應(yīng)，產(chǎn)生CO2、CO、H2和CH4、C2H4、C2H2等碳?xì)浠衔锏臍怏w。由于這些氣體大部分溶解在絕緣油中，因此從充油設(shè)備取樣的絕緣油中抽出氣體，進(jìn)行分析，就能夠判斷分析有無異常發(fā)熱，以及異常發(fā)熱的原因。氣相色譜分析是近代分析氣體組分及含量的有效手段，現(xiàn)已普遍采用。圖4-7所示為油色譜分析在線監(jiān)測的原理框圖。 油色譜分析在線監(jiān)測原理框圖 進(jìn)行氣相色譜分析，首先要從運(yùn)行狀態(tài)下的充油電氣設(shè)備中取油樣，取樣方法和過程的正確性，將嚴(yán)重影響到分析結(jié)果的可信度。如果油樣與空氣接觸，就會使

22、試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生一倍以上的偏差。因此，在IEC和國內(nèi)有關(guān)部門的規(guī)定中都要求取樣過程應(yīng)盡量不讓油樣與空氣接觸。其次，要從抽取的油樣中進(jìn)行脫氣，使溶解于油中的氣體分離出來。脫氣方法有多種，常用的是振蕩脫氣法，即在一密閉的容器中，注入一定體積的油樣，同時再加入惰性氣體（不同于油中含有的待測氣體），在一定溫度下經(jīng)過充分振蕩，使油中溶解的氣體與油達(dá)到兩相動態(tài)平衡。于是就可將氣體抽出，送進(jìn)氣相色譜儀進(jìn)行氣體組分及含量的分析。 常規(guī)的油色譜分析法存在一系列不足之處，不僅脫氣中可能存在較大的人為誤差，而且監(jiān)測曲線的人工修正法也會加大誤差，從取油樣到實(shí)驗(yàn)室分析，作業(yè)程序復(fù)雜，花費(fèi)的時間和費(fèi)用較高，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不能適

23、應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要；監(jiān)測周期長，不能及時發(fā)現(xiàn)潛伏性故障和有效的跟蹤發(fā)展趨勢；因受其設(shè)備費(fèi)用和技術(shù)力量的限制，不可能每個電站都配備油色譜分析儀，運(yùn)行人員無法隨時掌握和監(jiān)視本站變壓器的運(yùn)行狀況，從而會加大事故率。因此，國內(nèi)外不僅要定期作以預(yù)防性試驗(yàn)為基礎(chǔ)的預(yù)防性檢修，而且相繼都在研究以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)知性檢修策略，以便實(shí)時或定時在線監(jiān)測與診斷潛伏性故障或缺陷。 絕緣油氣相色譜在線監(jiān)測主要解決油氣分離問題，目前在線監(jiān)測油氣分離采用的是不滲透油只滲透各種氣體的透氣膜，集存滲透氣體的測量管和裝在變壓器本體放油閥上變換氣流通過的六通閥以及電動設(shè)備；氣體監(jiān)測包括分離混合氣體的氣體分離柱及監(jiān)測氣體的傳感器

24、，控制氣體分離柱工作溫度的恒溫箱、載氣、繼電器自動控制以及輔助電路設(shè)施。 二、油色譜傳感器簡介 為了解決油色譜氣相分析在線監(jiān)測，近年來研究出了各種滲透性薄膜，把它裝在被測設(shè)備的油道中，可以把不同氣體滲透出來，再通過各種傳感器，分別監(jiān)測不同的氣體。最簡單的是氫氣（H2）的滲透膜技術(shù)。 常用的從油中分離H2的滲透性薄膜原料有聚四氟乙烯及其共聚物、聚酰亞胺。這種薄膜有獨(dú)特的透氣性，只讓油中所含的氣體能從薄膜中透析到氣室內(nèi)，如圖4-8所示。另外要求H2的滲透度較其他氣體有較大的差異。厚度一般為5.010-3cm，具有良好的抗油性能，例如Panametric公司生產(chǎn)的Hydran型H2測定儀采用的是0.

25、005cm厚的聚四氟乙烯薄膜，日立公司研制的H2測定儀采用0.005cm厚的聚酰亞胺薄膜。 圖 現(xiàn)場用色譜分析系統(tǒng) 1實(shí)時氣體分析器；2CO2傳感器 H2是充油電力設(shè)備絕緣材料分解所產(chǎn)生的主要?dú)怏w之一，可作為監(jiān)測分析絕緣材料異?，F(xiàn)象的依據(jù)之一，但僅憑H2的測量還不能完全作出準(zhǔn)確判斷。因此，為了進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測和診斷，還需要測量CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6等氣體，特別是某種表征異常狀態(tài)所對應(yīng)的特征氣體。這就需要研究能滲透過多種氣體的滲透膜。最近，發(fā)明了用PFA(Tetrafluoroethylene-Perfluoroalkylvinylether)共聚薄膜，從油中分離出H2、CO

26、2、CH4、C2H2、C2H4及C2H6等氣體進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)。 三、絕緣油溶解氣體的在線檢測1油中氫氣的在線檢測 不論是放電性故障還是過熱性故障都會產(chǎn)生H2，由于生成氫氣需克服的鍵能最低，所以最容易生成。換句話說，氫氣既是各種形式故障中最先產(chǎn)生的氣體，也是電力變壓器內(nèi)部氣體各組成中最早發(fā)生變化的氣體，所以若能找到一種對氫氣有一定的靈敏度、又有較好穩(wěn)定性的敏感元件，在電力變壓器運(yùn)行中監(jiān)測油中氫氣含量的變化、及時預(yù)報(bào)，便能捕捉到早期故障。 目前常用的氫敏元件有燃料電池或半導(dǎo)體氫敏元件。燃料電池是由電解液隔開的兩個電極所組成，由于電化學(xué)反應(yīng)，氫氣在一個電極上被氧化，而氧氣則在另一電極上形成。電化學(xué)反

27、應(yīng)所產(chǎn)生的電流正比于氫氣的體積濃度（ppm）。半導(dǎo)體氫敏元件也有多種：例如采用開路電壓隨含氫量而變化的鈀柵極場效應(yīng)管，或用電導(dǎo)隨氫含量變化的以SnO2為主體的燒結(jié)型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體氫敏元件造價較低，但準(zhǔn)確度往往還不夠滿意。 2油中多種氣體的在線檢測 監(jiān)測油中的氫氣可以診斷變壓器故障，但它不能判斷故障的類型。下圖給出了診斷變壓器故障及故障性質(zhì)的多種氣體在線檢測裝置。 氣體分離單元包括不滲透油而只滲透各氣體成分的氟聚合物薄膜（PFA）、集存滲透氣體的測量管和裝在變壓器本體排油閥上改變氣流通過的六通控制閥，排油閥通常在打開位置。當(dāng)滲透時間相當(dāng)長時，則滲透氣體濃度與油中氣體濃度成正比。檢測單元通過一直通

28、管與氣體分離單元相連，利用空氣載流型輕便氣相分析儀進(jìn)行管中各滲透組成氣體的定量測定，診斷單元包括信號處理、濃度分析和結(jié)果輸出等功能。 圖4-9 變壓器油中氣體在線檢測原理 用色譜柱進(jìn)行氣體分離后可測量出變壓器油中色譜圖所示得到這些氣體的含量，就可根據(jù)比值準(zhǔn)則，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行故障分析，可以診斷變壓器中局部放電、局部過熱、絕緣紙過熱等故障。 圖 六種氣體色譜圖例 第五節(jié) MOA避雷器在線監(jiān)測 在交流電壓作用下，避雷器的總泄漏電流（全電流）包含阻性電流（有功分量）和容性分量（無功分量）。在正常運(yùn)行情況下，流過避雷器的主要電流為容性電流，阻性電流只占很小一部分，約10%20%左右。但當(dāng)閥片老化、避雷器

29、受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及表面嚴(yán)重污穢時，容性電流變化不多，而阻性電流卻大大增加，所以目前對氧化鋅避雷器主要進(jìn)行全電流和阻性電流的在線監(jiān)測。 一、全電流在線監(jiān)測 目前國內(nèi)許多運(yùn)行單位使用MF-20型萬用表（或數(shù)字式萬用表）并接在動作記數(shù)器上測量全電流，其測量原理與有并聯(lián)電阻避雷器電導(dǎo)電流測量原理基本相同，這是一種簡便可行的方法。俄羅斯等國廣泛使用的全電流監(jiān)測儀原理如下圖所示。 全電流在線監(jiān)測原理圖 測量時，可采用交流毫安表A1，也可用經(jīng)橋式蒸餾器連接的支流毫安表A2。當(dāng)電流增大到23倍時，往往認(rèn)為已達(dá)到危險界限?，F(xiàn)場測量經(jīng)驗(yàn)表明，這一標(biāo)準(zhǔn)可以有效地監(jiān)測氧化鋅避雷器在運(yùn)行中的劣化。 由于MOA的

30、非線性特性，即使外施電壓是正弦的，全電流也非正弦，它包含有高次諧波。使用MOA電流測試儀測量MOA中的三次諧波電流，來推出阻性電流。使用這種方法測量較為方便，但當(dāng)電力系統(tǒng)中諧波分量較大時，常會遇到困難，難以作出在正確的判斷。 測量三相氧化鋅避雷器的零序電流，是三次諧波法的特殊形式。當(dāng)3臺避雷器均為同一類型且均正常時，測得的三相基波之相量和接近于零。但避雷器閥片為非線性元件，因而即使三相電源電壓正弦且平衡，仍有三相三次諧波電流之和可以測出。只要三相避雷器不是同步老化的話，就可以采用此法來發(fā)現(xiàn)缺陷。 二、阻性電流在線監(jiān)測 監(jiān)測流經(jīng)MOA的阻性電流分量或由此產(chǎn)生的功耗能發(fā)現(xiàn)MOA的早期老化，因阻性電

31、流僅占全電流的5%20%，故監(jiān)測全電流很難判斷MOA的絕緣劣化，故應(yīng)進(jìn)行阻性電流的在線監(jiān)測。而在線監(jiān)測MOA全電流、諧波電流、零序電流等方法都只是從MOA下端取得電流信號，但要從全電流中分出阻性分量來，需取試品的端電壓來作為參考信號。 我國引進(jìn)最多的LCD-4阻性電流測量儀就是利用這原理，其基本原理如下圖所示。它是先用鉗形電流互感器（傳感器）從MOA的引下線處取得電流信號，再從分壓器或電壓互感器側(cè)取得電壓信號。后者經(jīng)移相器前移900相位后得到（以便與中的電容電流分量同相），再經(jīng)放大后與一起送入差分放大器。在放大器中，將G與相減；并由乘法器等組成的自動反饋跟蹤，以控制放大器的增益G使同相的的差值

32、降為零，即中的容性分量全部被補(bǔ)償?shù)?，剩下的僅為阻性分量，再根據(jù)及即可獲得MOA的功率損耗P了。 采用這種類型的阻性電流監(jiān)測儀比較方便實(shí)用，因?yàn)樗且糟Q形電流互感器取樣，不必?cái)嚅_原有接線，而且不需人工調(diào)節(jié)，自動補(bǔ)償?shù)侥苤苯幼x取及P。鉗形電流互感器的磁芯質(zhì)量很重要，要保證不因各次鉗合時由于電流互感器鐵芯勵磁電流變化而引起比差，特別是角差的改變，并需要采用良好的屏蔽結(jié)構(gòu)以盡量減小在變壓所里實(shí)測時外來干擾的影響。國內(nèi)依據(jù)上述原理研制開發(fā)出多種阻性電流在線監(jiān)測儀。 LCD-4阻性電流測量儀基本原理 三、在線監(jiān)測時相間干擾的影響 現(xiàn)場試驗(yàn)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三個同類的MOA組成三相而呈一字形排列時，如用阻性電流在

33、線監(jiān)測儀進(jìn)行測量時，讀出這三相MOA各自的及P往往相差很大，而且往往是中間相的數(shù)據(jù)中，而兩邊相中有一相偏大、另一相偏小。那么為什么即使是同型號、同批生產(chǎn)的三臺MOA，在線監(jiān)測的全電流值相差很小，而阻性分量及功耗P卻有顯著的差別呢？研究表明。這主要是由于在線監(jiān)測時的相間電容耦合造成的。由于相同電壓耦合的影響，使得邊相MOA上沿高度方向各處的電位已不同相，即并不都與外施電壓的相位保持相同。在國內(nèi)一般的500KV三相MOA的布置中，邊相MOA最低部閥片上的電壓梯度的相位與外施電壓的相位之間可能有30左右的相移角。這樣如采用常規(guī)的阻性電流分量的測量原理，仍以外施電壓的相位為準(zhǔn)，來區(qū)分與其同相的或差90

34、0相位的，那必將對的正確測量帶來嚴(yán)重誤差。 比較成功的消除相間干擾的方法是：當(dāng)測量處于邊相位置的MOA時，不僅用一鉗形電流互感器測取該相MOA下端的電流，且用另一鉗形電流互感器測取與其對稱位置的另一邊相下端的電流。由于相間雜散電容的耦合，使兩邊相下端測得這兩電流之間的相位差已不是1200，而是1200，因而可用軟件求出后將基準(zhǔn)電壓相位自動移相角，然后仍可用常規(guī)的測阻性電流方法測出比較準(zhǔn)確的及P。另一種方法是在被測MOA的最下端的瓷套外貼以金屬箔電極，認(rèn)為感應(yīng)得的電壓相位與最下端閥片上的電壓梯度同相，以此為基準(zhǔn)來分辨MOA下端處測得電流中的阻性及容性分量。 第六節(jié) 電氣設(shè)備在線監(jiān)測與離線測試的綜

35、合判別 一、在線監(jiān)測與離線測試綜合判別的意義 電力設(shè)備的檢修隨著電壓等級的提高和容量的增大，從最早的事故后檢修到預(yù)防性檢修（或計(jì)劃檢修），發(fā)展到現(xiàn)在的狀態(tài)檢修。要達(dá)到設(shè)備的狀態(tài)檢修，這就要求在工作電壓下經(jīng)常監(jiān)測電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以便做出設(shè)備是否需要維修的結(jié)論。狀態(tài)檢修的實(shí)質(zhì)就是建立一整套確定設(shè)備的實(shí)際狀況診斷系統(tǒng)來確定設(shè)備是否需要檢修。目前，國內(nèi)開展?fàn)顟B(tài)檢修的研究一般從兩個方面進(jìn)行，一類是對設(shè)備進(jìn)行不間斷實(shí)時動態(tài)的在線監(jiān)測，用在線的數(shù)據(jù)來判別設(shè)備狀態(tài)，即實(shí)行設(shè)備的在線監(jiān)測。另一類是以離線檢測為主，通過各種離線數(shù)據(jù)分析對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行綜合診斷。 二、綜合判別的過程1.在線監(jiān)測(1)設(shè)預(yù)警值 對電

36、氣設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測時，由于在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)參數(shù)還沒制定規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)每個需檢測的電氣設(shè)備的實(shí)際情況與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定測量結(jié)果的判別標(biāo)準(zhǔn)的上限和下限，或設(shè)定一個預(yù)警值。比如對避雷器的泄漏電流設(shè)置上限是在雷雨天氣后避雷器受潮情況下的測量值，下限是在晴好天氣測得的泄漏電流值。(2)數(shù)據(jù)分析 當(dāng)傳感器或其它監(jiān)測儀器完成最新的數(shù)據(jù)采集后，測量的數(shù)據(jù)超過預(yù)警值，首先應(yīng)分析所測的數(shù)據(jù)是否正確，分析現(xiàn)場環(huán)境對傳感器等監(jiān)測設(shè)備的干擾情況，檢查所進(jìn)行監(jiān)測設(shè)備的電氣回路接線。這要求試驗(yàn)人員熟悉電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和每個試驗(yàn)項(xiàng)目所能反映的問題。還要能夠及時的排除試驗(yàn)誤差。如若存在上述情況，則可判斷測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，要重新取數(shù)據(jù)

37、進(jìn)行分析。 若經(jīng)分析排除了干擾原因和測量儀器自身問題，測量數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的且超過預(yù)警值，應(yīng)根據(jù)該設(shè)備的缺陷發(fā)生頻度和發(fā)生危害程度，確定對該設(shè)備的狀態(tài)影響，并且修改設(shè)備的狀態(tài)，使其狀態(tài)級別下降或直接顯示不良，推論該設(shè)備在同樣運(yùn)行條件下，會產(chǎn)生類似缺陷，因而提前作出檢修安排。2.離線補(bǔ)充測試 在線監(jiān)測判斷電氣設(shè)備需進(jìn)行檢修后，應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行離線補(bǔ)充測試。比如變壓器、斷路器的油樣試驗(yàn)，就是做的帶電離線測試，抽出油樣進(jìn)行色譜分析，以監(jiān)測其潛伏性故障。對在線監(jiān)測異常的電氣設(shè)備進(jìn)行離線跟蹤，為了確定試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，以便及時處理故障，保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。3.停電試驗(yàn) 如果通過在線監(jiān)測和離線測試分析出設(shè)備存在潛伏

38、性故障，則應(yīng)該將設(shè)備退出運(yùn)行，做停電試驗(yàn)綜合分析其性能。停電試驗(yàn)是為了保證供電安全，恢復(fù)供電設(shè)備壽命，延長服役期限，提高供電設(shè)備抵御突發(fā)事件的能力，所必須進(jìn)行的設(shè)備檢修、試驗(yàn)作業(yè)。 電氣設(shè)備的綜合判別是在線監(jiān)測與離線測試數(shù)據(jù)融合的過程，是一個綜合分析的過程。因電氣設(shè)備在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)還沒有標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)備故障原因時應(yīng)該在運(yùn)行中摸索，結(jié)合運(yùn)行情況，如設(shè)備絕緣的老化與設(shè)備運(yùn)行時所帶負(fù)荷的大小、運(yùn)行時間，特別是過負(fù)荷時間有關(guān)；絕緣積累效應(yīng)和放電性故障，與有無近區(qū)短路、雷擊等異常運(yùn)行有關(guān)；電網(wǎng)異常運(yùn)行故障性質(zhì)不同對電氣設(shè)備造成的損傷也不同，那么反映在試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)也就會有差異，必要時可安排特殊試驗(yàn)項(xiàng)目對電氣

39、設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。從而得出常規(guī)性的標(biāo)準(zhǔn)。將測量數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)比，建立完善的設(shè)備試驗(yàn)檔案，掌握設(shè)備參數(shù)的變化規(guī)律。如某一參數(shù)向劣化的方向變化較大應(yīng)引起注意，找出變化的原因。在比較試驗(yàn)數(shù)據(jù)時，要注意兩次試驗(yàn)的外部環(huán)境條件和試驗(yàn)方法，以及所用儀器、儀表是否一致，一般應(yīng)換算到標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行比較。試驗(yàn)結(jié)果還應(yīng)與同類設(shè)備的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。一般正常情況下，不會有較大的差別。如差別過大，則應(yīng)找出原因。例如變壓器的局部放電監(jiān)測就是首先在變壓器本體建立固定的測試點(diǎn)，以第一次測量的超聲波大小為基準(zhǔn)值，建立超聲波指紋，根據(jù)必要性定期進(jìn)行檢測，通過縱向波測量值比較，監(jiān)視變壓器內(nèi)部局部放電水平的變化量，并結(jié)合變壓器油色譜分

40、析、遠(yuǎn)紅外測溫等試驗(yàn)項(xiàng)目的綜合分析，判斷變壓器的絕緣狀況，診斷變壓器健康水平，確保變壓器安全運(yùn)行。 第五章 電力變壓器的試驗(yàn)與狀態(tài)分析第一節(jié) 電力變壓器的絕緣性試驗(yàn) 由于電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電場、熱場分布不均勻，因而事故率相對較高。因此要認(rèn)真地對變壓器進(jìn)行定期的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)，一般為13年進(jìn)行一次停電試驗(yàn)。不同電壓等級、不同容量、不同結(jié)構(gòu)的變壓器試驗(yàn)項(xiàng)目略有不同。 變壓器絕緣電阻、泄漏電流和介質(zhì)損耗等性能主要與絕緣材料和工藝質(zhì)量有關(guān)，它們的變化反映了絕緣工藝質(zhì)量或受潮情況，但是一般而言，其檢測意義比電容器、電力電纜或電容套管要小得多，不作硬性指標(biāo)要求。變壓器絕緣主要是油和紙絕緣，最主要的是

41、耐電強(qiáng)度。 對于電壓等級為220kV及以下的變壓器，要進(jìn)行1min工頻耐壓試驗(yàn)和沖擊電壓試驗(yàn)以考核其絕緣強(qiáng)度；對于更高電壓等級的變壓器，還要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。 由于沖擊試驗(yàn)比較復(fù)雜，所以220kV以下的變壓器只在型式試驗(yàn)中進(jìn)行；但220kV及以上電壓等級的變壓器的出廠試驗(yàn)也規(guī)定要進(jìn)行全波沖擊耐壓試驗(yàn)。出廠試驗(yàn)中，常采用二倍以上額定電壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，這樣可以同時考核主絕緣和縱絕緣。 測量繞組連同套管一起的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，對檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高的靈敏度，能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮、部件表面受潮或臟污以及貫穿性的集中缺陷。 例如，各種貫穿性短路、瓷件破裂、引線接殼、器身內(nèi)有

42、銅線搭橋等現(xiàn)象引起的半貫通性或金屬性短路。經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器絕緣在干燥前后絕緣電阻的變化倍數(shù)比介質(zhì)損失角正切值變化倍數(shù)大得多。 測量繞組絕緣電阻時，應(yīng)依次測量各繞組對地和其他繞組間的絕緣電阻值。被測繞組各引線端應(yīng)短路，其余各非被測繞組都短路接地。將空閑繞組接地的方式可以測出被測部分對接地部分和不同電壓部分間的絕緣狀態(tài)，測量的順序和具體部件見表5-1。一、絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)測量順序雙繞組變壓器三繞組變壓器被測繞組接地部位被測繞組接地部位1低壓外殼及高壓低壓外殼、高壓及中壓2高壓外殼及低壓中壓外殼、高壓及低壓3-高壓外殼、中壓及低壓4（高壓及低壓）（外殼）（高壓及中壓）（外殼及低壓）5-（高

43、壓、中壓及低壓）（外殼） 變壓器繞組絕緣電阻測量應(yīng)盡量在50時測量，不同溫度（t1,t2）下的電阻值（R1、R2）可按工程簡化公式 在實(shí)際測量過程中，會出現(xiàn)絕緣電阻高、吸收比反而不合格的情況，其中原因比較復(fù)雜，這時可采用極化指數(shù)PI來進(jìn)行判斷，極化指數(shù)定義為加壓10min時絕緣電阻與加壓1min的絕緣電阻之比，即PI=P10/P1。目前現(xiàn)場試驗(yàn)時，常規(guī)定PI不小于1.5。二、泄漏電流測量 測量泄漏電流比測量絕緣電阻有更高的 靈 敏 度。運(yùn) 行檢測經(jīng)驗(yàn)表明，測量泄漏電流能有效地發(fā)現(xiàn)用其他試驗(yàn)項(xiàng)目所不能發(fā)現(xiàn)的變壓器局部缺陷。 雙繞組和三繞組變壓器測量泄漏電流的順序與部位如表5-2所示。測量泄漏電流

44、時，繞組上所加的電壓與繞組的額定電壓有關(guān)，表5-3列出了試驗(yàn)電壓的標(biāo)準(zhǔn)。表5-2 變壓器泄漏電流測量順序和部位順序雙繞組變壓器三繞組變壓器加壓繞組接地部分加壓繞組接地部分1高壓低壓、外殼高壓中、低壓、外殼2低壓高壓、外殼中壓高、低壓、外殼3低壓高、中壓、外殼 測量時，加壓至試驗(yàn)電壓，待1min后讀取的電流值即為所測得的泄漏電流值，為了是讀數(shù)準(zhǔn)確，應(yīng)將微安表接在高電位處。三、介質(zhì)損耗角正切測量 測量變壓器的介質(zhì)損耗角正切值tan主要用來檢查變壓器整體受潮、釉質(zhì)劣化、繞組上附著油泥及嚴(yán)重的局部缺陷等，是判斷31.5MVA以下變壓器絕緣狀態(tài)的一種較有效的手段。測量變壓器的介質(zhì)損耗角正切值是將套管連同

45、在一起測量的，但是為了提高測量的準(zhǔn)確性和檢出缺陷的靈敏度，必要時可進(jìn)行分解試驗(yàn)，以判明缺陷所在位置。 表5-4給出了規(guī)定tan測量值，測量結(jié)果要求與歷年數(shù)值進(jìn)行比較，變化應(yīng)不大于30%。 變壓器電壓等級330500kV66220kV35kV及以下tan0.6%0.8%1.5%表5-4 介質(zhì)損耗角正切值規(guī)定平衡電橋測量方法 由于變壓器外殼均直接接地，采用QS-1型西林電橋的反接法進(jìn)行測量。對雙繞組和三繞組變壓器的測量部位見表5-5 雙繞組變壓器三繞組變壓器序號測量端接地端序號測量端接地端1高壓低壓+鐵心1高壓中壓、鐵心、低壓2低壓高壓+鐵心2中壓高壓、鐵心、低壓3高壓+低壓鐵心3低壓高壓、鐵心、

46、中壓4高壓+低壓中壓、鐵心5高壓+中壓低壓、鐵心6低壓+中壓高壓、鐵心7高壓+中壓+低壓鐵心對于三繞組變壓器測量C及tan的接線方式如圖5-2所示。 （a）高壓-中、低壓及地 （b）中壓-高、低壓及地 （c）低壓-高、中壓及地 （d）（高+中）壓-低壓及地；（e）（中+低）壓-高壓及地； （f）（高+低）壓-中壓及地（g）（高+中+低）壓-地 在雙繞組變壓器中，試驗(yàn)2直接測出高壓-地的tan，試驗(yàn)4直接測出低壓-地的tan。若試驗(yàn)1、2、3、4所測量的視在功率分別為S1、S2、S3、S4，有功功率分別為P1、P2、P3、P4，則高壓-低壓之間的 在三繞組變壓器中，試驗(yàn)2、4、6可直接測出高壓、

47、低壓、中壓對地的tan。若試驗(yàn)1、2、3、4、5、6所測得的視在功率分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6，有功功率分別為P1、P2、P3、P4、P5、P6，則高壓-低壓之間的，低壓-中壓之間的中壓-高壓之間的四、交流耐壓試驗(yàn) 交流耐壓試驗(yàn)是鑒定絕緣強(qiáng)度最有效的方法，特別對考核主絕緣的局部缺陷。如繞組主絕緣受潮、開裂、繞組松動、絕緣表面污染等，具有決定性作用。 交流耐壓試驗(yàn)對于10kV以下的電力變壓器每15年進(jìn)行一次；對于66kV及以下的電力變壓器僅在大修后進(jìn)行試驗(yàn)，如現(xiàn)場條件不具備，可只進(jìn)行外施工頻耐壓試驗(yàn)；對于其他的電力變壓器只在更換繞組后或必要時才進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。 電力變壓器更換繞組

48、后的交流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見表5-7。 在變壓器注油后進(jìn)行試驗(yàn)時，需要靜置一定時間。通常500kV變壓器靜置時間大于72h，220kV變壓器靜置時間大于48h，110kV變壓器靜置時間大于24h.。 額定電壓50A，則有可能有受潮情況。 投運(yùn)后，隨著運(yùn)行時間增加，電流有一定增大，但電流不能超過50 A 。 3、MOA在持續(xù)運(yùn)行電壓下的交流泄漏總電流、阻性電流及損耗功率測量 金屬氧化物避雷器（MOA）在保護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行上有十分重要的作用，但由于MOA沒有放電間隙，ZnO電阻片長期承受工頻電壓，沖擊電壓和內(nèi)部受潮等影響，引起內(nèi)部ZnO閥片（MOA）老化，阻性電流增加，功耗增大，導(dǎo)致MOA內(nèi)部閥片溫度

49、升高，直至發(fā)生熱崩潰。如果MOA在動作負(fù)載下發(fā)生劣化，將會使正常對地絕緣水平降低，泄漏電流增大，直至MOA被擊穿而損壞。為了及時發(fā)現(xiàn)MOA的隱患，需要經(jīng)常監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)，MOA老化后，內(nèi)部電阻減小，泄漏電流阻性分量按指數(shù)規(guī)律極大地增加。因此，準(zhǔn)確監(jiān)測阻性分量電流的變化對于MOA的健康診斷非常重要。 目前，現(xiàn)在國內(nèi)外測量儀器有： （1）瑞典nL型MOA泄漏電流分析儀，常配有雷電計(jì)數(shù)器(環(huán)形線匝接口)。 （2）日本日立公司的避雷器泄漏電流檢測儀，它可測總泄漏平均值，也可測3次諧波成分，3次諧波經(jīng)函數(shù)變換為阻性電流的信號量。 以上兩種儀器的基本原理是在MOA閥片劣化后，其阻性電流中的諧波成分明顯增加

50、，通過諧波分析法，反映出全電流中阻性電流的變化，但都不明確表明阻性電流的峰值。因容易受系統(tǒng)諧波含量影響，無法反應(yīng)MOA表面受污穢受潮等問題。 （3）日本LCD-4型阻性電流測量儀。其基本原理是利用外加容性電流將流過閥片的IX的容性電流(無功分量)補(bǔ)償?shù)?，而只保留阻性電流分量?國內(nèi)眾多廠家生產(chǎn)的測量儀，其原理大致與LCD-4型相似。這種測量方式可在現(xiàn)場帶電測量，測量較簡便。現(xiàn)場測量應(yīng)注意的問題是： 注意正確選取參考電壓的相位； 現(xiàn)場試驗(yàn)測量回路應(yīng)一點(diǎn)可靠接地，接地點(diǎn)的不穩(wěn)定也將影響測量結(jié)果； 220kV及以上電壓等級避雷器在現(xiàn)場帶電測量時應(yīng)注意其相間干擾(目前國內(nèi)有些測量設(shè)備也附帶有移相消除相

51、間干擾的功能)第二節(jié) 避雷器的紅外診斷和在線監(jiān)測 對運(yùn)行中的避雷器進(jìn)行紅外診斷和在線監(jiān)測是電力設(shè)備帶電診斷的行之有效的技術(shù)手段。本節(jié)將分析幾種常用避雷器運(yùn)行和受潮缺陷下的發(fā)熱原因、特點(diǎn)和紅外熱像特征，運(yùn)行中避雷器進(jìn)行紅外測溫和故障分析的方法，并重點(diǎn)介紹金屬氧化物的在線監(jiān)測。 一、避雷器的紅外診斷 對于運(yùn)行中的各型避雷器，將利用紅外測溫儀測出的避雷器的表面各部分的溫度進(jìn)行相間、上下元件間和同類設(shè)備間的相互比較，或用紅外熱像儀對避雷器的熱像圖譜進(jìn)行分析，如果根據(jù)上述熱像特征發(fā)現(xiàn)有不正常的發(fā)熱或不正常的溫度分布，可判斷為避雷器存有受潮缺陷，應(yīng)引起注意，進(jìn)行跟蹤監(jiān)測或停電進(jìn)行其它試驗(yàn)，以免故障進(jìn)一步惡

52、化而引起事故的發(fā)生。這里我們主要介紹一下金屬氧化物避雷器的熱像特征。 目前電力系統(tǒng)所采用的氧化鋅避雷器主要是無間隙氧化鋅避雷器，由氧化鋅閥片直接承受系統(tǒng)的運(yùn)行電壓。此類避雷器都是單柱式結(jié)構(gòu)，瓷套體積較小。這種結(jié)構(gòu)得益于氧化鋅閥片的高涌流能力和極好的非線性。根據(jù)運(yùn)行保護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，正常運(yùn)行的無間隙氧化鋅避雷器將有0.51.0 mA的工頻電流流過，并且主要屬于容性成分，阻性電流僅占10%20%,因此，無間隙氧化鋅避雷器正常運(yùn)行時消耗一定的功率，由于幾何布置較均勻，外表發(fā)熱也是整體性的。因正常狀態(tài)下的氧化鋅避雷器有一定的阻性電流分量，因此，熱像特征表現(xiàn)為整體輕度發(fā)熱。其中小型瓷套封裝的結(jié)構(gòu),最熱點(diǎn)一

53、般在中部偏上位置，且基本均勻；較大型瓷套封裝的結(jié)構(gòu),最熱點(diǎn)通?？拷喜浚痪鶆虺潭容^大。 氧化鋅避雷器受潮主要是密封系統(tǒng)不良引起的。氧化鋅避雷器受潮會大大增加本身的電導(dǎo)性能，阻性電流明顯增大，由于多數(shù)氧化鋅避雷器沒有串聯(lián)間隙，所以，其閥片將長期承受工作電壓的作用。氧化鋅避雷器的閥片在小電流區(qū)域也有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，此外氧化鋅避雷器的體積較其他型式小，內(nèi)部受潮后容易造成沿瓷套內(nèi)壁或閥片側(cè)面的沿面爬電，引起局部輕度發(fā)熱，嚴(yán)重時會產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿。對于多元件串聯(lián)結(jié)構(gòu)的氧化鋅避雷器，當(dāng)輕度受潮時，通常因氧化鋅閥片電容較大而只導(dǎo)致受潮元件本身阻性電流增加并發(fā)熱，當(dāng)受潮嚴(yán)重時，阻性電流可能接近或超過容性電流，

54、在受潮元件溫升增加的同時,非受潮元件的功率損耗和發(fā)熱開始明顯,甚至超過受潮元件的相應(yīng)值。 氧化鋅避雷器受潮時的熱像特征：對于單元件結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為整體明顯發(fā)熱；對于多元件結(jié)構(gòu)，受潮初期表現(xiàn)為故障元件自身發(fā)熱增加，受潮嚴(yán)重后，可引起非故障元件發(fā)熱超過故障元件，當(dāng)受潮故障進(jìn)一步惡化時，還會伴有局部溫升高于整體溫升的現(xiàn)象。 二、避雷器在線檢測 1、在線監(jiān)測概況 DL/T596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，每年或雷雨季節(jié)前要對氧化鋅避雷器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，但是常規(guī)試驗(yàn)卻存在一些無法避免的問題： (1) 需要停電。被測設(shè)備要退出運(yùn)行狀態(tài)，勢必影響系統(tǒng)的正常的運(yùn)行。單母線接線方式下避雷器的停電預(yù)防性試驗(yàn)必

55、須將母線及其全部的饋線停電，十分不方便，影響生產(chǎn)。 (2) 試驗(yàn)所加的電壓和實(shí)際運(yùn)行電壓不一致，不能真實(shí)的反映設(shè)備的實(shí)際絕緣狀況。 (3) 一般預(yù)防性試驗(yàn)的時間間隔較長，而氧化鋅避雷器的性能變化到一定程度會加劇，造成事故不可預(yù)測。對此在試驗(yàn)周期內(nèi)發(fā)生的事故常規(guī)的預(yù)防性試驗(yàn)無能為力，從而難以避免事故的發(fā)生。 開展在線監(jiān)測是電力設(shè)備狀態(tài)維修發(fā)展的必然要求。計(jì)劃檢修實(shí)行“到期才修、到期必修”，致使盲目檢修和過度檢修現(xiàn)象，帶來了人力和物力的浪費(fèi)。狀態(tài)維修應(yīng)該實(shí)行“該修必修，不該修不修”，從而使檢修具有較強(qiáng)的針對性和先見性，節(jié)約了檢修成本，減少了停電時間，提高了設(shè)備利用率和可靠性。目前國外的狀態(tài)維修已經(jīng)

56、進(jìn)入了具有監(jiān)測、判斷、告警專家系統(tǒng)的高級階段。開展在線監(jiān)測技術(shù)正是順應(yīng)了這一發(fā)展趨勢，必將在電力設(shè)備實(shí)施狀態(tài)維修種發(fā)揮重要作用。對金屬氧化物避雷器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，主要是針對以下幾個方面： (1) 金屬氧化物避雷器老化與發(fā)生熱擊穿的情況。導(dǎo)致發(fā)生熱擊穿的最終原因是發(fā)熱功率大于散熱功率，積蓄的熱量使閥片溫度升高直到發(fā)生熱擊穿。只要氧化鋅閥片溫度不超過穩(wěn)定溫度閾值，就不會發(fā)生熱擊穿；反之，閥片的溫度超過不穩(wěn)定閾值，熱擊穿就不可避免。氧化鋅閥片的發(fā)熱功率取決于流過氧化鋅閥片電流的有功分量，散熱功率取決于氧化鋅閥片所處的環(huán)境溫度、周圍介質(zhì)特性和的結(jié)構(gòu)和尺寸。因此，監(jiān)測全電流中的有功分量,就可以了

57、解其發(fā)熱功率的變化，只要發(fā)熱功率與散熱功率之間有足夠的裕度，就不會發(fā)生熱擊穿。據(jù)此監(jiān)測阻性電流分量的變化可以對運(yùn)行是否安全進(jìn)行預(yù)報(bào)。 (2) 金屬氧化物避雷器內(nèi)部受潮。自身密封不嚴(yán)，會導(dǎo)致內(nèi)部受潮, 或在安裝時內(nèi)部有水分侵入，那么在運(yùn)行中，全電流將出現(xiàn)增大現(xiàn)象,如果受潮嚴(yán)重，則在運(yùn)行電壓作用下，會發(fā)生沿氧化鋅閥片柱表面或避雷器瓷套內(nèi)壁表面的放電，嚴(yán)重時可能引起避雷器爆炸，這是必須要注意的一個問題。受潮引起的全電流的增加，主要是由于基波阻性分量增加成的，監(jiān)測基波阻性電流分量的變化，并根據(jù)其變化的大小可以判斷受潮的程度。 (3) 氧化鋅閥片與外瓷套之間局部放電現(xiàn)象。當(dāng)外瓷套受到污穢作用時，外部瓷套

58、上電位分布發(fā)生變化，內(nèi)部閥片與外部瓷套之間電位差加大，嚴(yán)重時可發(fā)生徑向局部放電，產(chǎn)生脈沖電流。如果這種脈沖電流很大，會使氧化鋅閥片在電流聚集的地方被燒熔，損壞氧化鋅閥片，導(dǎo)致整個的損壞，這種情況對避雷器的危害很大，必須退出運(yùn)行,以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。資料提出在發(fā)生閥片與外部瓷套之間放電、產(chǎn)生脈沖電流時，在避雷器阻性電流波形上會有脈沖電流尖峰出現(xiàn)，這個現(xiàn)象可以作為一個判斷依據(jù)，用以及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部徑向放電故障，并加以處理保證的安全正常運(yùn)行。 2、在線監(jiān)測方法 (1)泄漏電流 評價MOA運(yùn)行質(zhì)量狀況好壞的一個重要參數(shù)就是泄漏電流的大小。MOA的泄漏電流的大小。MOA的泄漏電流（簡稱全電流）由阻性電流分

59、量Ir（簡稱阻性電流）和容性電流分量Ic（簡稱容性電流）兩部分組成。阻性電流Ir的基波分量與電壓同相，Ic超前電壓90。 全電流基波相位取決于Ir與Ic分量的大小，因此，可以用補(bǔ)償容性電流的方法直接測量泄漏全電流及阻性電流的大小。 (2)檢測方法 MOA的定期檢查是指在不停電的情況下定期測量避雷器的泄漏電流或功率損耗，然后根據(jù)測試數(shù)據(jù)對避雷器的運(yùn)行狀況做出判斷分析，對隱患做到早發(fā)現(xiàn)早處理，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。目前經(jīng)常采用的幾種監(jiān)測方法有： a）全電流法 直接在MOA接地引下線中串接電流監(jiān)測儀（交流毫安表），平時將其用閘刀短路，讀數(shù)時則將閘刀打開，流過毫安表的電流可視為總泄漏電流。該法簡便，適于在

60、現(xiàn)場大量監(jiān)測使用。但當(dāng)阻性電流變化時，總泄漏電流的變化不是很明顯、靈敏度也低。 b）基波法 基波法是通過采用數(shù)學(xué)諧波分析技術(shù)從總泄漏電流中分離出阻性電流的基波值，并以此來判斷金屬氧化物避雷器的健康狀況。 c）諧波法 由于金屬氧化物的非線性特性，當(dāng)在其兩端加正弦波電壓時，泄漏電流的阻性電流中不僅含有基波還含有諧波。對于特定的MOA，其阻性電流和諧波量的關(guān)系是可以預(yù)先找到的。這樣就可以通過測量諧波達(dá)到測量MOA阻性電流的目的。但當(dāng)MOA兩端施加的電壓含有諧波時，就不能正確測量阻性電流；MOA受潮時也不能測量出來。 關(guān)于避雷器在線監(jiān)測的內(nèi)容在第四章有詳細(xì)介紹，這里不再做太多闡述。第三節(jié) 避雷器性能分