电气设备在线监测技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、概述,电气设备故障,一、概述,电气设备故障原因及危害,一、概述,设备状态的检测手段,停电试验,运行中巡检,带电测试,在线监测,一、概述,带电测试,人,检测仪器,运行设备,带电测试,变压器绝缘油色谱分析,电容型设备介损及电容量,铁芯接地电流,超高频局放,超声局放,避雷器带电测试,红外热成像,紫外成像,一、概述,在线监测,在线监测,运行设备,传感器,后台,设备状况连续监测,设备状况定时监测,自动进行,一、概述,在线监测,VS,带电测试,带电测试,在线监测,资金投入,小,大,灵活性,强,弱,检测及时性,弱,强,诊断能力,弱,较强,抗干扰能力,弱,强,一、概述,在线监测,AND,状态检修,检修决策,风险评估,设备状态评价,安全、可靠性、环境、成本,在线监测,为状态评价提供必要的参数,状态检修的重要辅助手段,二、在线监测系统结构,早期结构,集中式测量结构,被测信号汇集到主控室，由系统主机逐一进行检测,存在的问题,模拟信号长距离传输的干扰,地电位冲击,二、在线监测系统结构,基于IEC61850的结构,分层分布的现场总线结构,二、在线监测系统结构,分层分布的现场总线结构,中心层,间隔层,过程层,由局端综合系统构成,采用,10M/100M,以太网通讯方式与间隔层连接,由各类专用监测子系统和现场主机构成,通过相互独立的,CAN2.0B,现场总线与其自身所配备的就地监测单元连接,由各类专用监测子系统中的就地监测单元构成,具备,CAN2.0,现场总线接口,二、在线监测系统结构,现场总线,概念,指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站点的通讯系统,只需使用一根普通的双绞屏蔽电缆就可挂载多个监测单元,优点,电缆的用量少，连线设计及接头校对等工作简单,个别监测单元发生故障或退出运行不会影响其它单元工作,各个监测单元的独立接地，解决了抗干扰、抗冲击等方面的问题,直接传输数字信号，抗干扰能力强,二、在线监测系统结构,数据管理及预警系统,通过局域网等通讯方式，数据管理系统可定时获得各个变电站的监测数据，装载到数据库,数据管理系统对监测数据进行分析判断，筛选出参数异常的电气设备,自动生成包括参数变化趋势图在内的监测报告,数据诊断系统,分布式测量结构，监测单元可同时测量，可方便地排除外部影响,将结构相同的电气设备通过纵向或横向的比较，可确定被测电气设备绝缘状况的真实变化,通过相对比较判断法，关注个别设备监测数据发生的相对变化，消除外部因素的影响,三、电容型设备,能够开展的项目,小贴示,通过测量介质损耗,tg,及电容量，可较为灵敏地发现电容型设备的绝缘缺陷,三、电容型设备,测量方法,无源电流传感器,检测精度难以满足介质损耗测量的要求,自动反馈的零磁通补偿技术,选用导磁率较高、损耗较小坡莫合金作铁芯,采用深度负反馈补偿技术自动跟踪补偿，保持铁芯工作在接近理想的零磁通状态,关键,求取两个工频基波电流信号的相位差,三、电容型设备,“虚拟基准”,三、电容型设备,介损测量效果,三、电容型设备,电容量测量效果,电容量监测数据较为稳定，与系统电压波动无关，仅略受环境变化（气温）的影响，且三相的影响程度基本一致,三、电容型设备,监测效果,考虑到提供基准电压信号CVT存在固有的角差，会造成在线监测结果与离线测试间结果差异，主变套管的在线监测结果是比较准确的,三、变压器设备,能够开展的项目,超高频局放,色谱,铁芯接地电流,绕组温度在线监测,三、变压器设备,超高频局放,测试原理,局放源相当于无线电发射装置,接收局放源的电磁信号可实现对局放的检测,在超高频段（,UHF,：,300,3000MHz,）内接收电磁信号，可避开大多数干扰,金属壳会屏蔽电磁信号,内置接收单元，或由非金属材料构成的外壳或缝隙处接收信号,三、变压器设备,超高频局放,三、变压器设备,超高频局放,状态良好,三、变压器设备,超高频局放,三、变压器设备,色谱,过热故障原因,导电回路方面,磁路方面,分接开关接触不良,引线接头焊接或接触不良,低压线圈股间漏磁不均在,焊接头处造成电势差及涡流,股间短路,铁芯短路,铁芯多点接地,漏磁或主磁通在某些部件上,引起涡流发热,.,.,三、变压器设备,色谱,三、变压器设备,色谱,监测原理,通过油路管道，并在油泵的控制下，从变压器中获取特定油速和流量的油样,通过萃取装置，使用聚四氟乙烯薄膜、中空纤维束等高分子膜从油中脱出气体,脱出的混合气体由载气推动通过色谱柱，各组分气体由于运动速度不同而被分离,用热导池或半导体气敏传感器来测定气体的成分和浓度,使用标准气体定期对检测装置进行标定和调整，以保证检测的可靠性,三、变压器设备,色谱,存在的问题,结构较为复杂,存在多种易损坏（例如油泵、气泵、阀门、热导池等）、易损耗（例如载气、标气等）、易老化（脱气透膜、色谱柱等）部件,定期进行维护和校准,三、变压器设备,色谱,放电性故障原因,电场集中处,局部放电,金属部件,悬浮放电,受潮后围屏或,撑条上发展中,的树枝状放电,油流静放电,三、变压器设备,色谱,负载试验,线圈直流电阻,空载试验,（含单相空载试验）,铁芯接地电流,（绝缘电阻）,过热故障诊断,三、变压器设备,色谱,检查有载调压,小油箱,检查潜油泵,超高频,局部放电试验,局部放电试验,放电故障诊断,三、变压器设备,铁芯接地电流,监测目的和方法,通过监测变压器的铁心及夹件的接地电流，可及时发现铁心多点接地缺陷,铁心、夹件接地电流信号通过穿芯式电流传感器（小,CT,）获取,监测效果,三、变压器设备,绕组温度在线监测,对变压器油温和绕组温度进行实时监测，可以及时发现故障严重程度的发展趋势,通过预埋入绕组内的光纤，可实现对绕组温度的有效监测,四开关类设备,监测项目,电气寿命在线监测,机械特性在线监测,SF6,气体综合监测,超高频局放监测,超声局放监测,四、开关类设备,电气寿命在线监测,监测原理,影响电寿命的主要因素是触头的电磨损。,触头的电磨损取决于开断电流,(,燃弧电流,),和燃弧时间、灭弧室的结构以及触头的运动速度等,通过监测开断电流，开断次数，燃弧时间等参数，由数学算法分析，累计触头磨损量，评估触头电寿命，预测触头的剩余寿命。,四、开关类设备,电气寿命在线监测,电寿命计算方法,累计开断电流,累计,i,2,t,累计开断电流加权值,计及燃弧时间的,i,2,t,加权评估法,相对电磨损与相对电寿命法,四、开关类设备,电气寿命在线监测累计开断电流监测,四、开关类设备,机械特性在线监测,需要考虑的参量,分、合闸线圈电流,触头的行程、速度等特性,机械振动监测,辅助开关的转换状态,气压、油泵电机或弹簧储能电机动作过程电流波形,合、分闸时间，三相不同期时间，燃弧时间及弹跳时间,四、开关类设备,机械特性在线监测,监测意义及方法,分、合闸线圈电流,线圈电流波形反映了铁芯行程、铁芯卡滞、线圈状态,(,匝间短路等,),、分合闸辅助接点状态与转换时间等信息,触头的行程、速度等特性,反映机构的工作状况，通过直接或间接的方法获得速度、加速度、行程等曲线以及平均速度、最大速度,机械振动监测,分析机构的动作状态和时间，可以反映断路器内部机构的运动过程,四、开关类设备,机械特性在线监测,监测意义及方法,辅助开关的转换状态,可以作为断路器合分闸标志的辅助判断量,气压、油泵电机或弹簧储能电机动作过程电流波形,反映机构内部和行程开关工作状态以及弹簧的工作状态，了解气站及机构动作状况是否良好,合、分闸时间，三相不同期时间，燃弧时间及弹跳时间,间接反映断路器的运行状况,四、开关类设备,SF6气体综合监测,监测内容,气体压力的监测,气体湿度的监测,气体分解产物监测,四、开关类设备,SF6气体综合监测,气体压力的监测,气体湿度的监测,监测意义,气体密封程度的降低，将直接影响其性能的发挥，导致水分侵入,气压下降，甚至引起开断失败,监测意义,SF6,气体在,200,以下就可发生水解反应，产生有毒和酸性物质，腐蚀金属电极,SF6,气体微水超标时在绝缘表面结露，击穿电压明显下降，降低绝缘性能,四、开关类设备,SF6气体综合监测,气体分解产物监测,SF6气体放电分解特征产物,主要产物,其它产物,高能量电弧放电产物,氟化亚硫酰（SOF,2,）,低能量的放电产物,氟化硫酰（SO,2,F,2,）,二氧化硫（SO,2,）,四氟化硫（SF,4,）,四氟化硫酰（SOF,4,）,十氟化二硫（S,2,F,10,）,一氧十氟化二硫（S,2,F,10,O）,小贴示,该项目只针对罐式断路器和,GIS,通过成分分析结合其它相关试验可判断故障类型,四、开关类设备,SF6气体综合监测,监测目前面临的问题,每种监测，尤其是每一种分解产物都需要专门的监测探头，实施中存在困难，需要开发综合监测探头,气体分解产物目前还仅能定性的分析，远未达到绝缘油色谱的分析水平。,四、开关类设备,超高频局放监测,监测对象及效果,罐式断路器、,GIS,及开关柜,某罐式断路器监测结果,四、开关类设备,超高频局放监测,监测对象,GIS的重要绝缘缺陷,GIS,接地或带电部位的凸起,自由移动或固定颗粒,电气悬浮,机械松动的屏蔽,盆式绝缘子、绝缘拉杆内部的气泡和缺陷,X,四、开关类设备,超高频局放监测,监测原理,活动的缺陷会向,GIS,的壳体发射声信号,测量声信号，并根据由信号得到的参数对缺陷的类别进行识别，可有效的检测,GIS,中的缺陷,根据沿着,GIS,寻找最高信号水平，可以对缺陷进行定位,五、互感器,监测项目,油浸式电容型电流互感器开展容性设备在线监测,气体绝缘电流互感器开展,SF6,气体综合监测,CVT,的在线监测项目主要包括介损及电容测试及二次电压监测,五、互感器,监测项目,CVT的二次电压监测,XcXK,XT1,XT2,，二次电压与一次电压得到正确对应关系,在一般设计时采用过补偿（感抗值略大于容抗值），减少电阻对相位差,(,角差,),的影响,电容单元局部击穿，或补偿电感发生损坏，都有可能导致二次电压异常,五、套管,监测项目,油浸式电容型套管开展容性设备在线监测,气体绝缘套管开展,SF6,气体综合监测,五、避雷器,监测项目,测量阻性电流的基波分量,全电流监测,五、避雷器,监测机理,阻性电流,在正弦波电压作用下，,MOA,的阻性电流中含有基波和高次谐波,基波电流发热做功，谐波电流不发热也不做功,阻性电流的基波分量可有效地反映,MOA,内部元件受潮、阀片老化等缺陷,全电流,能够发现受潮缺陷，但不敏感,六、输电线路,监测项目,温度弧垂在线监测系统（动态增容系统）,微风振动监测系统,雷电监测系统,污秽在线监测系统,可视系统,六、输电线路,温度弧垂在线监测系统（动态增容系统）,通过动态增容软件实现动态增容,六、输电线路,污秽在线监测系统,监测放电脉冲幅值和频率,实际意义值得商榷,六、输电线路,可视系统,值得重点研究，能够完成许多常规手段难以解决的问题,研究重点：电源、信号传输方式,七、其它在线监测技术,紫外成像检测,检测机理,设备外部放电时，空气中的氮气电离会产生紫外线,电晕、电弧放电产生波长范围为,230,405nm,的紫外光谱，其中,240,280nm,为太阳盲区,对,240,280nm,之间的紫外光谱检测可实现获取设备放电部位的作用,七、其它在线监测技术,紫外成像检测,干式电流互感器的外表面有,明显的电晕放电，在试验结束后查看表面有,明显的缺陷,七、其它在线监测技术,变电站红外成像检测,通过在变电站适当的位置安装红外测温装置，可实现对站内电气设备、导线及金具的红外温度在线监测。此项监测不直接涉及设备，在变电站设计阶段予以考虑即可,谢谢！,请批评指正！,