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电气设备在线监测与故障诊断©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo2课程教材：王昌长、李福祺、高胜友编著：《电力设备的在线监测与故障诊断》，清华大学出版社，2006参考教材：1、朱德恒、谈克雄主编：《电绝缘诊断技术》，中国电力出版社，19992、严璋编：《电气绝缘在线检测技术》，中国电力出版社，19953.黄新波：《变电设备在线监测与故障诊断》，中国电力出版社，2012©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo3近几年世界大停电事件回顾©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo4©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo5©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo6©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo7“8.14”大停电时间：2003年8月14日下午4:11pm地点：美国8个洲加拿大2个省©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo8危害：扰乱了5000万人的工作和生活停电长达29小时直接经济损失初估达300亿美元间接损失、民众心理？©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo9怎样预防电气设备故障？©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo101、本课程的研究对象2、电气设备的绝缘故障及其危害性3、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性4、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势5、在线监测系统的技术要求6、本课程的学习内容和方法第一章绪论©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo11发电发电发电©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo12输电©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo13配电©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo14用电©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo15动力系统、电力系统、电力网示意图：©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo16汽轮发电机：©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo17绝缘子:©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo18720MVA/500kV三相电力变压器©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo19110kV少油断路器©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo20220kVSF6断路器©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo21220kV电压互感器©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo22220kV电流互感器©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo23220kV耦合电容器、电容式电压互感器©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo24220kVZnO逼雷器©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo251、本课程的研究对象电力系统电气设备的绝缘状况©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo262、电气设备的绝缘故障及其危害性电气设备是电力系统的基本元件，其性能的好坏直接影响到系统的安全可靠运行。高压电气设备主要由两类不同材料构成：一类为金属材料，包括铜、铝等导电材料，硅钢片等导磁材料，铸铁、钢板等外壳或结构材料；另一类为绝缘材料，如绝缘纸(及纸筒、纸板)、绝缘油、塑料薄膜、层压板(及筒)、电瓷等。相对于金属材料而言，绝缘材料更容易损坏，很容易老化变质而使机电强度显著降低。因而绝缘材料机电性能的好坏往往成为决定整个电气设备寿命的关键所在。©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo272、电气设备的绝缘故障及其危害性©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo282、电气设备的绝缘故障及其危害性大量资料表明：导致设备失效的主要原因是电力系统电气设备绝缘性能的劣化。我国：1、1984—1986年，110KV及以上等级电力变压器事故的统计分析表明，由于绝缘劣化引起的事故的台次占总事故台次的68%和总事故容量的74%%；1990年统计数字分别为76%和65%；2、1971-1974年，我国6KV及以上电机事故的统计分析表明，绝缘损坏事故占事故总台次的66%；3、1980年，电力部对36台故障电流互感器进行分析，结果绝缘事故占92%。©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo292、电气设备的绝缘故障及其危害性国外：1、美国某地区4.8kV配电系统对1980-1989年间失效电容器的统计分析指出，其中92%是因绝缘劣化引起失效；2、日本日新公司对故障变压器统计结果是绝缘故障占45%。©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo302、电气设备的绝缘故障及其危害性电气设备在运行过程中会受到各种因素（电、热、机械、环境等）的作用，内部发生复杂的化学、物理变化，导致性能逐渐劣化，这种现象称为老化。对电气设备绝缘老化的研究正是监测和诊断的基础！©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo312、电气设备的绝缘故障及其危害性引起绝缘老化的具体原因：热老化：决定设备寿命的主要因素电老化：主要指放电老化机械老化：机械应力作用下，材料中微观缺陷（分子级别）发生规则运动，形成裂缝或逐渐扩大的过程。环境老化：主要因素为水分、污染、氧气、辐射，受潮最为主要。多应力老化：电、热、机械、环境综合作用。©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo32变压器的灾难性事故©byARTCOMPTAllrightsreserved.CompanyLogo33绝缘故障造成的经济损失巨大：直接损失（设备损失、电量损失）；间接损失；社会损失。举例：一台三相500kV/360MVA的大型变压器，若发生爆炸，直接损失上千万元。若将直接损失、间接损失和社会损失的比例按1:4:6来估算的话，将给整个社会造成上亿元的巨大经济损失。342、电气设备的绝缘故障及其危害性有些非大型设备自身价值并不是很昂贵，但后果很严重，而且可能造成较大的间接损失和社会损失，甚至造成人员伤亡。目前采取的措施：绝缘监督专职工程师；春查。353、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性事故后维修——20世纪50年代以前采用定期维修——20世纪60、70年代沿用至今方法：预防性试验一般在每年春查时进行，将预试结果与《电气设备预防性试验规程》的标准进行比较，若有超标，即要安排维修和停电计划。→预防性维修事故后维修定期维修状态维修220kV主变压器大修373、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性我国现行绝缘预防性试验项目的主要内容：383、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性测量绝缘电阻Ri或直流泄漏电流I1判断绝缘是否总体受潮或严重损坏；交流下测量介质损耗角正切值tg，测到的是真正反映交流下损耗大小的特征参数，与绝缘的几何尺寸无关，便于直接由此来判断绝缘的介质损耗；通过对绝缘油进行物化分析和气相色谱分析判断油浸电力设备的绝缘状况；局部放电试验可以反映电气设备突发性故障；破坏性试验项目，如交流耐压试验可能引起残余破坏，仅仅在大修后等情况下才进行。我国现行绝缘预防性试验项目的主要内容：393、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性预防性维修的局限性经济角度分析：定期试验和大修均需停电，不仅会造成很大的直接和间接经济损失，而且增加了工作安排的难度；定期大修和更换部件的投资，造成巨大的人、财、物的浪费。有的设备可能完全不必要做任何维修，而仍能继续长时间工作；若维修水平不高，反而造成设备越修越坏。403、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性预防性维修的局限性技术角度分析：试验条件不同于运行条件，多数项目是在低电压下进行检查，很可能有发现不了的故障和潜在的故障；绝缘的劣化、缺陷的发展有一定的潜伏和发展时间，而预试是定期进行的，常不能及时准确地发现故障，从而出现漏报、误报或早报。413、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修——20世纪70年代以来开始采用方法：对运行中的电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测，随时测得能反映设备绝缘状况变化的信息，对这些信息进行分析处理后对设备的绝缘状况作出诊断，根据诊断结果安排必要的维修。→预知性维修步骤：在线监测→分析诊断→状态维修423、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性状态维修优点：可更有效地使用设备，提高设备利用率；降低备件的库存量以及更换部件与维修所需费用；有目的地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全、可靠；可系统的对设备制造部门反馈设备的质量信息，用以提高产品的可靠性。433、电气设备维修机制的发展和状态维修的必要性在线监测系统是状态维修的基础和根据!组成：显示和运行人员的操作在线监测系统诊断设备的设计和制造运行中的设备维修计划状态维修体系方框图444、在线监测技术的国内外研究现状及发展趋势最早提出在线监测思想1951年，美国西屋公司的约翰逊（JohnS.Johnson