電力系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷課件-第三章電容型設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)

第三章

電容型設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)方瑞明博士/教授Email:fangrm@引言

一、電容型設(shè)備的構(gòu)成電容型設(shè)備是重要的輸變電設(shè)備，包括電力電容器、電容式高壓套管、電容式絕緣電流互感器、電容式電壓互感器，耦合電容器等；電力電容器大量用于改善功率因數(shù)及降低配電損失等目的，并為輸變電設(shè)備不可缺少的器件。電容式套管是大型變壓器高壓引線絕緣的核心組件。引言二、電容型設(shè)備的常見(jiàn)故障以電容式電流互感器為例，其常見(jiàn)絕緣故障及發(fā)生原因如下表。引言三、常規(guī)的停電試驗(yàn)方法以電容式套管為例，DL/T596-1996（預(yù)試規(guī)程）規(guī)定的停電試驗(yàn)項(xiàng)目如下：1、主絕緣及末屏對(duì)地絕緣電阻（用兆歐表，直流電壓常為1、2.5或5KV）；2、主絕緣及末屏對(duì)地絕緣的介質(zhì)損耗角正切值及電容量（用西林電橋，施加10KV交流）；3、油中溶解氣體分析；4、交流耐壓試驗(yàn)；5、局部放電試驗(yàn)。在大修后或必要時(shí)，預(yù)試規(guī)程要求對(duì)上述5項(xiàng)都進(jìn)行試驗(yàn)。而對(duì)其中前兩項(xiàng)要求每1~3年進(jìn)行一次試驗(yàn)。診斷實(shí)例分析實(shí)例1：500kV電容型套管故障1、500kV高壓套管參數(shù)500kV并聯(lián)電抗器一次高壓套管型式為

GOE1675-1300-2500-06-B,

額定電壓550kV，額定電流2500A。2005年出廠,2006年11月投入運(yùn)行。500kV電容型套管故障2、設(shè)備試驗(yàn)電抗器高壓套管介質(zhì)損失角出廠試驗(yàn)值為0.37%,現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)值為0.38%。2007年10月9日秋檢預(yù)防性試驗(yàn)其數(shù)值達(dá)到0·587%(試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示)。500kV電容型套管故障取油樣進(jìn)行色譜分析,結(jié)果如表所示。判斷：套管絕緣存在缺陷,套管內(nèi)部存在電弧放電。500kV電容型套管故障處理：廠家技術(shù)人員確認(rèn)套管上端部密封墊安裝順序有誤,造成設(shè)備密封不良,進(jìn)水受潮,出現(xiàn)電孤放電。對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換。第三章電容型設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)第一節(jié)概述一、電容型設(shè)備的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目二、電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的意義三、電容型設(shè)備介質(zhì)損耗的理論知識(shí)第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)一、電橋法二、相位差法三、數(shù)字分析法第一節(jié)概述一、電容型設(shè)備的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目第一節(jié)概述二、電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的意義第一節(jié)概述三、電容型設(shè)備介質(zhì)損耗的理論知識(shí)第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)電橋法相位差法數(shù)字分析法電橋法西林電橋法監(jiān)測(cè)前，先調(diào)整C4和R3，使指零儀指零，監(jiān)測(cè)時(shí)只要調(diào)整C4。若試驗(yàn)電壓中含有某種頻率的諧波分量時(shí)，欲使電橋平衡必須是流過(guò)檢流計(jì)的基波電流和諧波電流同時(shí)為零，一般情況下是不可能實(shí)現(xiàn)的例如電源中三次諧波的存在就會(huì)使電橋兩端始終殘存零點(diǎn)到幾毫伏的電壓，并且越大殘存電壓越大第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)一、相位差法——過(guò)零相位比較法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)一、相位差法——過(guò)零相位比較法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)一、相位差法——過(guò)零相位比較法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)一、相位差法——過(guò)零相位比較法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)一、相位差法——過(guò)零相位比較法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)一、相位差法——過(guò)零相位比較法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)二、數(shù)字分析法——諧波分析法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)二、數(shù)字分析法——諧波分析法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)二、數(shù)字分析法——諧波分析法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)二、數(shù)字分析法——諧波分析法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)二、數(shù)字分析法——諧波分析法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)二、數(shù)字分析法——諧波分析法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)二、數(shù)字分析法——諧波分析法第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)二、數(shù)字分析法——諧波分析法影響電流和電壓過(guò)零的因素有:

諧波頻率諧波正弦波形畸變率諧波初相角(4)試品的介質(zhì)損耗設(shè)置低通濾波單元濾除三次諧波第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)測(cè)試的影響1、濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響環(huán)境濕度大時(shí)，電氣設(shè)備表面的污垢塵埃受潮，導(dǎo)電性增強(qiáng)，表面電導(dǎo)增大引起較大的電導(dǎo)電流。濕度大于90％時(shí)的損耗角正切會(huì)比正常時(shí)大2～3倍2、周?chē)姶艌?chǎng)的影響采用加屏蔽罩第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)數(shù)字化測(cè)量法注意問(wèn)題：（1）電壓電流兩路信號(hào)采集的同時(shí)性（2）保證在一個(gè)周期內(nèi)均勻采集到整數(shù)個(gè)點(diǎn)數(shù)，以防止出現(xiàn)頻譜泄漏，而導(dǎo)致采樣誤差第二節(jié)介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)電容型套管末屏對(duì)地的tgδ及電容測(cè)量試驗(yàn)接線高壓電容套管的等值電路如圖所示。一些部門(mén)和單位，在采用西林電橋測(cè)量套管的介質(zhì)損耗因數(shù)時(shí)，往往只測(cè)電容芯子的介質(zhì)損耗因數(shù)，質(zhì)損耗因數(shù)。由于初期進(jìn)水受潮時(shí)，潮氣和水分只進(jìn)入末屏附近的絕緣層，故占總的體積的比例很小，往往反映不出來(lái)，給電氣設(shè)備安全運(yùn)行留下隱患。套管末屏對(duì)地的tgδ及電容測(cè)量試驗(yàn)接線右圖示出了油紙?zhí)坠芙^緣的tanδ與受潮時(shí)間的關(guān)系曲線。由曲線可知，當(dāng)受潮120h后，抽壓端子和法蘭間絕緣tanδ0(曲線1)比開(kāi)始受潮時(shí)已經(jīng)增大許多倍，而導(dǎo)電芯和抽壓端子與接地部分間絕緣的tanδ1(曲線2)還沒(méi)有明顯變化。因此，要監(jiān)視絕緣的開(kāi)始受潮階段，測(cè)量tanδ0比測(cè)量tanδ1要靈敏得多。如圖所示，圖中YA、YB、YC為該三相試品的導(dǎo)納，而用YA‘、YB’、YC’反映周?chē)噜徳O(shè)備的影響。第三節(jié)介質(zhì)損耗的其他監(jiān)測(cè)方法

一、三相不平衡電流法圖雜散電流Id對(duì)I0的影響示意圖

第三節(jié)介質(zhì)損耗的其他監(jiān)測(cè)方法

一、三相不平衡電流法采用該方法監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)主要分析I0測(cè)值的縱向（歷史性）變化：由于電源電壓的不平衡，三相試品的阻抗也有差異，原來(lái)已導(dǎo)致中性點(diǎn)處有某不平衡電流I0.而當(dāng)某一相試品中出現(xiàn)缺陷時(shí)，將使I0改變?yōu)椋↖0+?I0）。但由于雜散電流Id的干擾，會(huì)影響到中性點(diǎn)電流變化規(guī)律的靈敏程度。為此采用比例值：由于此比例取決于各電流矢量，當(dāng)有一相故障引起?I0增大時(shí)，K值可能增大，也可能減小，故不能僅用三相不平衡電流測(cè)量值的變化來(lái)判斷；該方法簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，監(jiān)測(cè)儀表可靠性高，可做“初測(cè)”使用第三節(jié)介質(zhì)損耗的其他監(jiān)測(cè)方法

二、三相不平衡電壓法電路如圖所示，設(shè)備剛安裝完成時(shí)，可調(diào)節(jié)可變電阻ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ，使三相不平衡電壓Ｕ０降到最小的數(shù)值。以后當(dāng)三相試品中有一相或者兩相出現(xiàn)缺陷時(shí)，此Ｕ０就會(huì)有顯著增加。該方法靈敏度較不平衡電流法高三相不平衡電壓法原理圖在線監(jiān)測(cè)三相不平衡電壓的實(shí)例第三節(jié)介質(zhì)損耗的其他監(jiān)測(cè)方法

二、三相不平衡電壓法該方法簡(jiǎn)單易行，但要將試品末屏的接地線解開(kāi)后才能接入阻抗，不符合規(guī)程中不斷開(kāi)地線的要求；該方法無(wú)法確定缺陷位于哪一相。第三節(jié)介質(zhì)損耗的其他監(jiān)測(cè)方法

三、改進(jìn)的三相不平衡法電路如下圖所示：改用穿心式電流傳感器，采用高速采樣、ＡＤ轉(zhuǎn)換技術(shù)，利用采集的電流的幅值和相位來(lái)分析每相試品的Ｃ及介損正切值。第三節(jié)介質(zhì)損耗的其他監(jiān)測(cè)方法氣體分析參照變壓器局部放電主要以脈沖電流法為主電流傳感器安裝在低壓套管接地線處一、概述只有掌握各方面，進(jìn)行全面、科學(xué)的綜合分析，才能做出較為準(zhǔn)確的判斷。例如：電容型設(shè)備導(dǎo)電部分出現(xiàn)故障時(shí)常引起局部嚴(yán)重過(guò)熱，可用紅外熱像儀帶電檢測(cè)(預(yù)試規(guī)程中對(duì)互感器要求在必要時(shí)復(fù)測(cè)其直流電阻也包含這個(gè)目的)

試品受潮，以測(cè)tanδ及C較靈敏；試品有早期局部放電，局放測(cè)量較為靈敏。應(yīng)多種方法配合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，綜合分析。第四節(jié)

電容型設(shè)備的故障診斷第四節(jié)

電容型設(shè)備的故障診斷二、基于Ix及tanδ相對(duì)測(cè)值的診斷方案采用四個(gè)特征量：tanδ相對(duì)值（同相、同母線下兩設(shè)備間的比較）、tanδ相對(duì)值差分序列與模型間的殘差、相對(duì)電容量（同相、同母線下兩設(shè)備間的比較）、相對(duì)電容量差分序列與模型間的殘差。診斷流程如下：二、基于Ix及tanδ相對(duì)測(cè)值的診斷方案

tanδ和Ix超標(biāo)的判據(jù)流程第四節(jié)

電容型設(shè)備的故障診斷三、基于tanδ測(cè)值及其隨時(shí)間的變化趨勢(shì)的定性診斷不僅要看tanδ的當(dāng)前值，還要注意其變化趨勢(shì)，并結(jié)合其他帶電檢測(cè)方法（紅外測(cè)溫）、離線方法進(jìn)一步確診。流程如下：三、基于tanδ測(cè)值及其隨時(shí)間的變化趨勢(shì)的定性診斷A：有少量變化，繼續(xù)監(jiān)測(cè)，不需采取措施；B：有明顯變化，適當(dāng)時(shí)宜離線復(fù)測(cè)、紅外測(cè)溫，考慮準(zhǔn)備備品；C：很快變化，需離線檢測(cè)分析，如繼續(xù)惡化，需更換；D：變化急劇，已持續(xù)高速惡化，應(yīng)立即更換；E：監(jiān)測(cè)