高压断路器GIS的在线监测课件.pptx

1、一、高压断路器的分类1、油断路器2、压缩空气断路器3、真空断路器4、SF6断路器二、高压断路器的故障分析 劣化1、热劣化（橡胶垫圈、绝缘材料、绝缘油、触头）；2、电气劣化（电晕、局部、树枝等放电）；3、机械性劣化（金属环氧树脂、疲劳、润滑）；4、环境劣化（污秽、泄漏电流、化学劣化、分解）。故障 1、拒动、误动 操动机构 电磁：合闸电流大，线圈端子电压不足。弹簧：分合闸销扣动作不可靠。液压：分合闸一二级阀动作失灵或卡死，油泵频繁启动，产生失压慢动。二次回路接触不良等。机械本体变形等。2、绝缘故障 内绝缘：进水受潮（绝缘杆受潮）导致开关爆炸或瓷套爆炸。外绝缘：污秽闪络，泄漏电流增大。3、开断故障

2、灭弧室结构等（如均压电容）；主轴变形导致行程不足。4、载流事故 接触不良导致发热，金属融化，造成接地短路或瓷瓶过热炸毁。三、常规的预防性试验1、绝缘电阻测量（2500V兆欧表测量）；2、介质损耗角正切测量（一般作多油、少油、SF6，空气不做）；3、泄露电流测量；4、交流耐压（合闸时对地、分闸时断 口）；5、载流回路试验 导电回路直流电阻测量 灭弧室并联电阻测量6、高压断路器绝缘油试验（击穿耐压）；7、SF6的分解物试验；8、真空断路器的真空度试验。四、断路器在线监测与故障诊断1、信号采集 利用声、光、热、电磁、射线、化学、振动等传感器直接或间接取得信号。2、信号处理 将采集到的信号分类处理、加

3、工，得到特征参数（如对振动信号从时域变换到频域，进行频谱分析）。3、状态识别 将得到的特征参数与规定的允许参数或判别参数进行比较，确定设备是否存在故障及故障的类型、性质。（绝对判断、相对判断和类比判断）4、诊断决策 根据状态识别，决定检修和维护措施，或根据当前信号预测状态，进行发展趋势分析。断路器诊断过程框图如下图所示5、绝缘状态监测 一般测介质损耗、漏电流、局部放电。应用较多的有：套管的电容量的变化、介质和漏电流的在线监测。6、机械与物理参数的监测声谱色度变换法：把传感器与光纤绕在开关壳体或导电杆上，通过光信号过滤器测量波动自干涉斑纹图样，包含了断路器操作时产生的机械与声的振动信息。利用霍尔

4、元件随开关在同一梯度磁场中运动，霍尔元件 的输出电压即可反映开关触头的位移。SF6断路器气体密度监测。真空开关真空度的在线监测。7、电气参数劣化的监测电接触温升的在线监测。高电场环境下，二次控制回路的电磁兼容问题。8、老化监测与寿命预估的判据监测到的故障征兆或老化与劣化的状态评判。工作寿命的累计判据（次数、开断电流大小与电磨损的关系）。五、SF6断路器的在线监测1、监测原理 主要监测绝缘特征、开关特性和温度特性。绝缘特性监测断路器内部放电产生的高频电晕电流。开关特性监测开、关时的控制电流和通电时间。温度特性采用比较2个以上测量点温度以检测是否异常过热。2操作机构机械特性和控制回路的在线监测合分

5、闸线圈电流、电压测量测量合分闸线圈动作时回路中的电流、电压，记录波形，通过波形分析，判断电回路和机械回路的状态。断路器主触头合（分）动作过程中时间、速度、行程和机械振动监测断路器动触头特性，反映断路器行程（与灭弧、绝缘性能有关）、过行程（与缓冲器性能有关）、断路器运动速度（与灭弧性能有关）等。实现方法：（1）在拉杆或其它运动部件上安装光学位移传感器，记录动作过程中位移变化量，获取断路器机械动作情况的关键信息。（2）在断路器的某个合适位置上安装一个加速度传感器，记录测量主触头动作的振动和震动波形，通过对波形的分析计算或对比得到动作过程的机械过程状态合闸弹簧状态监测合闸弹簧机构的弹簧压缩过程和储能

6、情况。断路器操作次数统计监测断路器是否达到规定的机械寿命使用次数和达到需要进行维修（润滑及紧固螺钉）的次数。分闸压力异常的报警对于压缩空气为储能的机构，测量气体压力，判断储能状态。空气压缩机系统状态空气压缩机的电流、电压、油温和压力测量判断空气压缩机的工作状态。3、触头寿命的在线监测触头寿命的判断方法是以断路器开断电流峰值，开断电流加权值和开断次数的乘积为依据。通过测量主回路电流，用高速采样记录一次电流波形，通过与断路器机械运行波形集合分析，可由专家系统分析触头情况，预测触头寿命。4、SF6气体的在线监测SF6气体压力，SF6湿度监测气体的压力和湿度，了解断路器的气密性，间接反映绝缘其他的绝缘

7、强度。5、外绝缘的在线监测监测外绝缘的泄漏电流反映外绝缘的绝缘状况，直接测量外绝缘的泄漏电流。6、在线监测数据库及远程传输数据库建立在上位机，管理和分析数据，运用专家系统分析在线监测数据，合理判断断路器的故障。六、真空断路器的在线监测主要是真空灭弧室的监测真空度监测的方法1、电压附加法在真空灭弧室的极间附加与真空灭弧室极间距离相应的交流（AC）高压电或直流（DC）高压电。2、放电电流法在真空度降低的状态下使真空断路器断开时，将有放电电流流过，就能检测流过电阻元件的电流从而发出警报。3、放电干扰法和方法2相同，间接测量放电电流通过时发生的放电干扰。4、中间电位变化检测法真空灭弧室多数具有中间保护

8、屏（浮式屏）。当真空度降低时，真空灭弧室的中间保护屏电位会起变化，就可以监测通过该电容的放电电压，并利用电位变化检测传感器检测中间保护屏电位的变化（电场变化）。5、直接检测法该方法是在真空灭弧室的某一处直接安装真空度检测传感器。直接测量真空度的传感器有离子泵元件、磁控管元件等。七、GIS监测与诊断220KV级级GIS的一个间隔的一个间隔（a）结构布置图；（b）主接线1-母线W；2、7-隔离开关QS；3、6、8-接地开关Q；4-断路器QF；5-电流互感器TA；9-电压互感器TV；10-电缆终端 GIS预防性试验试验项目运行中大修后必要时GIS内SF6气体湿度试验SF6气体品质其他试验项目 SF6

9、气体泄漏试验 液（气）压操动机构的泄漏试验辅助回路和控制回路绝缘电阻 耐压试验 辅助回路和控制回路耐压试验 并联电容器绝缘电阻、电容量和tan开关导电回路电阻 电流互感器、电压互感器试验避雷器交流泄漏电流、工频参考电压、计数器试验 GIS预防试验技术SF6湿度测量SF6 气体水分含量标准（ppm,V/V）大修后运行中断路器灭弧室150300其它气室250500GIS预防试验技术SF6气体泄漏监测漏气是SF6断路器的致命缺陷，密封性是该产品的关键性能指标之一检漏仪通常由探头、探测器和泵体三部分组成GIS中电力设备的其他绝缘检测n断路器及并联电容器绝缘检测包括：绝缘电阻测量、导电回路电阻测量、耐压

10、试验、合闸电阻测量、并联电容器的电容量和tan测量等n避雷器检测进行运行电压下的交流泄漏电流试验、工频参考电流下的工频参考电压试验、放电计数器检查GIS现场耐压试验n目的：检查总体装配的绝缘性能n方法：设备分成几部分，减小容性负载 不同波形，检测不同缺陷n试验电压：交流电压不低于出厂电压的80，耐压1分钟；雷电冲击和操作冲击，分别不低于工厂中相应试验电压的80GIS在线检测与诊断项目 检测内容试验内容检测仪器或方法绝缘性能局部放电检测局部放电检测仪、超高频局部放电法异常放电声检测声波传感器、超声检测气体压力检测/气体密度开关、检漏仪气中水分含量检测/水分计气体分解检测气体分解物检验仪绝缘电阻测

11、量绝缘电阻测量仪避雷器泄漏电流检测泄漏电流测量仪导电性能主回路电阻测量微欧仪接触不良测量局部放电检测温度测量温度传感器机械性能合闸时间测量合闸时间测定仪动作次数过多/计数器油面变化检测/油面表、液面传感器结构变形测量X线检测仪注：“”表示在线监测，“”表示停电试验，“”表示取样试验，“”表示现场监测。局部放电在线检测1.外部电极法局部放电在线检测2.接地线电磁耦合法局部放电在线检测3.绝缘子中预埋电极法局部放电在线检测4.超高频检测法局部放电非在线检测1.机械振动检测法双探头超声监测原理图A、B-电压探头；C-信号鉴别回路；V-发光二极管 局部放电非在线检测2.气体检测法局部放电非在线检测3.光学检测法