电力设备绝缘诊断课件-2.ppt
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- 电力设备 绝缘 诊断 课件 _2
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1、XJTUEE电力设备绝缘诊断电力设备绝缘诊断基础篇基础篇西安交通大学西安交通大学2009年年9月月1XJTUEE一、前言一、前言二、电力设备故障发生的原因二、电力设备故障发生的原因三、电力设备故障诊断常用方法及依据三、电力设备故障诊断常用方法及依据四、综合诊断的必要性四、综合诊断的必要性五、小结五、小结目目 录录2XJTUEE 前前 言言变压器变压器GIS 电力电缆电力电缆发电机发电机电容性设备电容性设备电气设备界定电气设备界定3XJTUEE1.电气绝缘在线检测技术电气绝缘在线检测技术,严璋,严璋 编编 北京,北京,中国电力出版社,中国电力出版社,1995.11 2.电绝缘诊断技术电绝缘诊断技
2、术,朱德恒、谈克雄主编,朱德恒、谈克雄主编 北京,北京,中国电力出版社,中国电力出版社,1999.043.电工高新技术丛书电工高新技术丛书第五分册第五分册 (电气设备状态监测与故障诊断技术电气设备状态监测与故障诊断技术)朱德恒、谈克雄编朱德恒、谈克雄编 北京,机械工业出版社,北京,机械工业出版社,2000.03主要参考书目主要参考书目4XJTUEE停电原因停电原因城 市电网结构 管理不善设备故障 检 修 电源不足 外部因素气象影响 上上 海海0.06 2.12 45.31 39.17 0.00 10.78 2.56 太太 原原1.63 3.04 16.76 64.710.53 10.31 3.
3、02 长长 春春0.40 1.82 14.66 69.26 0.00 8.02 5.84杭杭 州州2.97 4.82 18.44 67.18 0.00 5.34 1.25 广广 州州0.00 19.4528.6950.96 0.00 0.00 0.90 西西 宁宁0.04 3.78 49.50 29.19 0.00 17.490.00(%)5XJTUEE电力系统维修方式的演变过程电力系统维修方式的演变过程1.事后修理事后修理BM(Breakdown Maintenance)或故障维修;)或故障维修;2.定期检修定期检修TBM(Time Based Maintenance)或预防性维修)或预防性
4、维修PM(Preventive Maintenance););3.状态维修状态维修CBM(Condition Based Maintenance)或预知性)或预知性维修(维修(Predictive Maintenance)。)。6XJTUEE事后维修体制事后维修体制 早期技术及管理水平都很低早期技术及管理水平都很低 ,即使再重要的设备也只能坏了再修。即使再重要的设备也只能坏了再修。以致工作毫无计划性,供电可靠性以致工作毫无计划性,供电可靠性很低。很低。简单方便,对消耗性产品是有效简单方便,对消耗性产品是有效的。的。随着电力系统的不断扩大,设备随着电力系统的不断扩大,设备故障所造成的停电损失也越
5、来越大,故障所造成的停电损失也越来越大,事后维修无法满足系统对运行稳定事后维修无法满足系统对运行稳定性的需求。性的需求。7XJTUEE现行维修体制现行维修体制定期维修定期维修 预防性试验是电力设备运行和维护工预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节,是保证电力系统作中的一个重要环节,是保证电力系统安全运行的有效手段之一。在我国已有安全运行的有效手段之一。在我国已有40年的使用经验。年的使用经验。预防性试验、大修和小修构成了定期预防性试验、大修和小修构成了定期维修制的基本内容。维修制的基本内容。8XJTUEE 1.维修周期频繁维修周期频繁设备设备发电机发电机变压器变压器电力电缆电力电缆
6、GIS小修周期(年)小修周期(年)1111大修周期(年)大修周期(年)3510552.预防性试验项目过多预防性试验项目过多电力变压器电力变压器 32项项发电机发电机 25项项互感器互感器 11项项 GIS达达 20项项定期维修制的种种弊端定期维修制的种种弊端9XJTUEE大修一台大修一台30万万kVA的发电机需要大约的发电机需要大约3个月的时间,耗费个月的时间,耗费资金近百万元。资金近百万元。大修一台大修一台12万万kVA的变压器需投入的变压器需投入300多个工作人日,资多个工作人日,资金金10万元。万元。大修一台大修一台220 kV开关需投入开关需投入100多个工作人日,资金多个工作人日,资
7、金2万元。万元。长时间停电检修,将造成大量的电量损失。长时间停电检修,将造成大量的电量损失。300MW机组机组停运一天,少发电停运一天,少发电720万度,直接损失万度,直接损失150万元。万元。3.经济性差经济性差4.增大不安全因素增大不安全因素易发生人身和设备安全事故。易发生人身和设备安全事故。发生在检修、试验人员身上的伤亡事故占全部供电伤亡事故的77.8%。停送电过程易造成误操作。停送电过程易造成误操作。10XJTUEE大连局的预试统计大连局的预试统计 19831991年,共检测111万片线路绝缘子,测出零值414片,且同一串无2片零值的。要否每13年普测?19821998年,继保及自动化
8、装置不正确动作率:10kV及220kV电压级分别为0.02%及6.2%。要否每年同样要整定?11XJTUEE东北网几台设备当时测值及分析东北网几台设备当时测值及分析 设备名称tg(%)当时规程要求解体分析后结果去年今年66kV电流互感器A0.2130.960tg值不大于3%解体后见A相受潮B0.1280.152C0.1520.173220kV电流互感器0.411.40tg值不大于1.5%投运10小时即炸12XJTUEE5.过度维修过度维修对对110台高压变压器进行的台高压变压器进行的162台次定期吊检大修结果进行统台次定期吊检大修结果进行统计。共发现缺陷计。共发现缺陷24项,其中一般性缺陷项,
9、其中一般性缺陷23项,危及安全运行项,危及安全运行的仅的仅1项。项。对对110kV及以上油开关大修统计表明,及以上油开关大修统计表明,95%以上未发现部件以上未发现部件损坏。损坏。定期检修虽有成效,但过于保守。定期检修虽有成效,但过于保守。实践证明,频繁检修实践证明,频繁检修非但不能改善设备性能,反而常常会引入新的故障因素。非但不能改善设备性能,反而常常会引入新的故障因素。6.维修不足维修不足 由于采用周期性定期检查,很难预防由于随机因素引由于采用周期性定期检查,很难预防由于随机因素引起的偶发事故。设备仍可能在试验间隔期间内由于微小缺起的偶发事故。设备仍可能在试验间隔期间内由于微小缺陷的持续发
10、展导致发生故障。陷的持续发展导致发生故障。13XJTUEE 预防性试验是在停电情况下,进行的非破坏性试验,预防性试验是在停电情况下,进行的非破坏性试验,试验电压一般不超过试验电压一般不超过10kV。而大部分变电设备工作电压为。而大部分变电设备工作电压为110 500kV。很难正确反映高压电气设备在运行中存在的。很难正确反映高压电气设备在运行中存在的缺陷。缺陷。7.预防性试验条件与实际运行工况不同预防性试验条件与实际运行工况不同 设备的现代化对设备的维修体制提出了变革设备的现代化对设备的维修体制提出了变革的要求,设备运行的高可靠性和维修方式的经济的要求,设备运行的高可靠性和维修方式的经济性已成为
11、电力系统降低运行成本的关键。性已成为电力系统降低运行成本的关键。14XJTUEE发展中的维修体制发展中的维修体制状态维修状态维修状态维修方式的基本思想状态维修方式的基本思想“治于未病治于未病”15XJTUEE 状态维修即根据具体设备的实际情况来确定检修周期状态维修即根据具体设备的实际情况来确定检修周期和检修内容的维修体制。和检修内容的维修体制。通过对设备运行情况的实时监测,随时查明设备可能通过对设备运行情况的实时监测,随时查明设备可能“存在着什么样的隐患,什么时候会发生故障存在着什么样的隐患,什么时候会发生故障”,预先得,预先得知将要发生事故的部位和时间,设备管理人员因此可以从知将要发生事故的
12、部位和时间,设备管理人员因此可以从容地安排停电计划和组织维修人力,采购必须的备件,以容地安排停电计划和组织维修人力,采购必须的备件,以便在短时间内完成高质量的维修工作。便在短时间内完成高质量的维修工作。实现实现“无病不修、有病才修、修必修好无病不修、有病才修、修必修好”的目的。的目的。状态维修的必要性状态维修的必要性16XJTUEE 虽然设备内部缺陷的出现和发展具有很强随机性,但虽然设备内部缺陷的出现和发展具有很强随机性,但大多都具有一个的较为缓慢的发展过程,在这期间,会产大多都具有一个的较为缓慢的发展过程,在这期间,会产生各种前期征兆,表现为其电气、物理、化学等特性发生生各种前期征兆,表现为
13、其电气、物理、化学等特性发生渐进的量变。根据这些特征量值的大小及变化趋势,即可渐进的量变。根据这些特征量值的大小及变化趋势,即可对设备的可靠性随时做出判断,从而发现早期潜伏性故障。对设备的可靠性随时做出判断,从而发现早期潜伏性故障。状态维修的技术可行性状态维修的技术可行性17XJTUEE状态维修与监测是一个铜板的两面状态维修与监测是一个铜板的两面q 维修方式决定了所要采用的监测技术;维修方式决定了所要采用的监测技术;q 监测与诊断的结果将指导维修策略的建立。监测与诊断的结果将指导维修策略的建立。18XJTUEE运行现场的两种检测方法运行现场的两种检测方法 带电测量带电测量 (On-site d
14、etection):对在运行电压对在运行电压下的设备,采用专用仪器,由人员参与进行下的设备,采用专用仪器,由人员参与进行的测量。的测量。在线监测在线监测 (On-line monitoring):在不影响设在不影响设备运行的条件下,对设备状况连续或定时进备运行的条件下,对设备状况连续或定时进行的监测,通常是自动进行的。行的监测,通常是自动进行的。19XJTUEE 定义:通过电气绝缘的试验试验和各种特性的测量测量,了解及评估设备在运行过程中的状态,从而能早期发现故障的技术。电气设备绝缘诊断电气设备绝缘诊断20XJTUEE电力设备故障与使用寿命电力设备故障与使用寿命 21XJTUEE故障诊断的必要
15、性故障诊断的必要性22XJTUEEII 电力设备故障发生的原因电力设备故障发生的原因 制造工艺存在缺陷 恶劣的环境和苛刻的运行条件 材料的劣化与老化 缺乏良好的管理及维护23XJTUEE 现代电气设备的造价及运行可靠性在很大程度上取决于现代电气设备的造价及运行可靠性在很大程度上取决于设备的绝缘结构。设备的绝缘结构。电力设备电力设备金属材料金属材料绝缘材料绝缘材料24XJTUEE 绝缘介质绝缘介质 紧固支撑紧固支撑 冷却媒介冷却媒介 绝缘结构的作用绝缘结构的作用 25XJTUEE绝缘材料绝缘材料液体绝缘液体绝缘:绝缘油绝缘油固体绝缘:绝缘纸、电瓷固体绝缘:绝缘纸、电瓷 、云母交、云母交联聚乙烯、
16、硅橡胶等联聚乙烯、硅橡胶等气体绝缘气体绝缘:空气、空气、SF6 真空绝缘真空绝缘26XJTUEE 实际绝缘结构通常是由几种电介质联合构成的实际绝缘结构通常是由几种电介质联合构成的组合绝缘。组合绝缘。固固-液绝缘液绝缘固固-气绝缘气绝缘27XJTUEE绝缘劣化及其影响因素绝缘劣化及其影响因素 电气因素电气因素机械因素机械因素温度和热稳定性温度和热稳定性受潮受潮化学稳定性和抗生物特性化学稳定性和抗生物特性28XJTUEE1.电气影响电气影响 长期工作电压长期工作电压 短时的过电压短时的过电压 29XJTUEE2.机械影响机械影响机械负荷机械负荷长时间振动长时间振动短路应力短路应力30XJTUEE不
17、同耐热等级的绝缘材料在不同耐热等级的绝缘材料在各种运行温度下长期运行的寿命各种运行温度下长期运行的寿命3.温度影响温度影响 季节变化季节变化 长期过负荷长期过负荷 热老化热老化31XJTUEE电介质的耐热等级电介质的耐热等级耐热等级耐热等级工作温度工作温度()电介质电介质O90木材、纸、纸板、棉纤维、天然丝;聚乙烯;聚氯乙烯;天然橡胶木材、纸、纸板、棉纤维、天然丝;聚乙烯;聚氯乙烯;天然橡胶A105油性树脂漆及其漆包线;矿物油及浸入其中的纤维材料油性树脂漆及其漆包线;矿物油及浸入其中的纤维材料E120酚醛树脂塑料;胶纸板、胶布板;聚酯薄膜;聚乙烯醇缩甲醛漆酚醛树脂塑料;胶纸板、胶布板;聚酯薄膜
18、;聚乙烯醇缩甲醛漆B130沥青油漆制成的云母带、玻璃漆布、玻璃胶布板;聚酯漆;环氧树脂沥青油漆制成的云母带、玻璃漆布、玻璃胶布板;聚酯漆;环氧树脂F155聚酰亚胺漆及其漆包线;改性硅有机漆及其云母制品及玻璃漆布聚酰亚胺漆及其漆包线;改性硅有机漆及其云母制品及玻璃漆布H180聚酰胺聚酰亚胺漆及其漆包线;硅有机漆及制品;硅橡胶及玻璃漆布聚酰胺聚酰亚胺漆及其漆包线;硅有机漆及制品;硅橡胶及玻璃漆布C180聚酰亚胺漆及薄膜;云母;陶瓷;玻璃及其纤维;聚四氟乙烯聚酰亚胺漆及薄膜;云母;陶瓷;玻璃及其纤维;聚四氟乙烯32XJTUEE热老化规律热老化规律 6 度规则度规则 试验表明,对于常用的试验表明,对于
19、常用的A级绝缘,如油纸绝缘,则温级绝缘,如油纸绝缘,则温度每超过度每超过6,则寿命约缩短一半。而对于,则寿命约缩短一半。而对于 B、H级绝缘级绝缘则分别约为则分别约为10及及12。33XJTUEE 水分被吸收到电介质内部或吸附到电介质的表面以后,水分被吸收到电介质内部或吸附到电介质的表面以后,它能溶解离子类杂质或使强极性的物质解离,严重影响介它能溶解离子类杂质或使强极性的物质解离,严重影响介质内部或沿面的电气性能:在外施电压下,或者在电极间质内部或沿面的电气性能:在外施电压下,或者在电极间构成通路,或者在高温下汽化形成构成通路,或者在高温下汽化形成“汽桥汽桥”而使击穿电压而使击穿电压显著降低。
20、显著降低。4.受潮受潮局部电弧局部电弧水带水带绝缘介质绝缘介质34XJTUEE受潮引起的绝缘子的污闪过程受潮引起的绝缘子的污闪过程 1)1)污层的形成:经过污层的形成:经过一段时间运行的绝缘子一段时间运行的绝缘子表面均能够累积一层连表面均能够累积一层连续污层。续污层。2)2)低分子聚合物的扩低分子聚合物的扩散:硅橡胶伞裙护套中散:硅橡胶伞裙护套中的一些憎水性低分子聚的一些憎水性低分子聚合物能够扩散至表面污合物能够扩散至表面污层,使污层具有憎水性。层,使污层具有憎水性。3)3)污层的受潮:具有憎污层的受潮:具有憎水性的污层使雾、雨、水性的污层使雾、雨、露等各种形式的水份只露等各种形式的水份只能在
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