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高压电气设备的绝缘在线监测

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-23-国际电力1997年第3期高压电气设备的绝缘在线监测󰀁摘要󰀂首先介绍高压电气设备绝缘监测和试验技术的特点及存在的问题。之后,详细介绍南非科学工业研究协会关于油纸绝缘在线监测的研究,及其所研制的高压设备绝缘在线监测系统的工作原理和系统应用。󰀁关键词󰀂绝缘监测在线油纸绝缘高压电气

图1tg󰀁随温度系数变化曲线(负荷+室温)电网技术

1引言高压电气设备的绝缘劣化问题一直受到人们的关注。高压绝缘劣化在正常运行状态下发展缓慢,但在诸如操作过电压、雷电过电压、或吸潮等情况下,则绝缘会加速老化,直至设备发生绝缘故障。最危险的绝缘故障会使主绝缘击穿,甚至使设备爆炸,严重危及附近人员和设备的安全。所伴随的设备维修、更换及停运等费用也十分昂贵。为此,高压电气设备的制造和运行部门有一整套特殊的介质试验程序,以验证设备的绝缘水平。其中包括,局部放电试验和介质损耗因数tg󰀁(以下称tg󰀁)的测量。这些试验程序和诊断标准都已标准化。然而这些常规检测方法在变电站中应用时有一定的局限性。因这些试验只能在设备的定期维修时才能进行,无法计及两次维修之间设备可能出现的绝缘劣化。此外,运行设备的常规tg󰀁试验是在低于运行电压的情况下进行的,往往不能发现绝缘缺陷。这些对运行设备绝缘水平的试验程序和诊断标准也都远远没有标准化。由于现场试验方法本身的不足,造成设备持续不断地发生绝缘故障。因此,必须对设备的绝缘状况进行更广泛、更频繁的试验,或进行连续监测,以便控制危险因素,并根据所监测的绝缘状况制定维修计划。对于气体绝缘设备的绝缘故障诊断和监测已有了确实可靠的方法和经验。因此,近年来人们将注意力集中于对油纸绝缘进行在线监测的研究。南非科学工业研究协会(CSIR)与ESKOM公司合作研制的高压设备绝缘状况在线监测系统能够连续监测油纸绝缘劣化的动态特性,并能对绝缘状况进行定量分析。以下将对其工作原理及系统应用等方面加以详细介绍。2绝缘在线监测系统2.1影响tg󰀁的因素绝缘介质劣化或损坏与以下因素有关: 介质损耗增大,加上其它的热源,可能会最终造成热击穿。用tg󰀁确定介质损耗程度。 局部放电和树枝状放电。tg󰀁可以反映局部放电的增大程度。局部放电通常发生在雷电或操作过电压之后和绝缘故障之前或在其间。 对温度变化(即温度系数增大)的灵敏度增加。影响温度的因素包括,介质损耗、室温,以及影响程度更大的负荷波动。用tg󰀁表示如下:tg󰀁2=tg󰀁1!e󰀂(T2-T1)其中,tg󰀁1∀温度为T1时的tg󰀁tg󰀁2∀温度为T2时的tg󰀁󰀂∀绝缘的温度系数,即绝缘类型、尺寸和状态的函数。图1示出tg󰀁随温度变化的两条曲线,其中一条的绝缘温度系数为0.01#-1(绝缘状态良好),另一条的温度系数为0.025#-1(绝缘状态不好)。温度系数高时,tg󰀁的非线性程度和灵敏度将会增大,不同的电压等级和绝缘设计有不同的数值。2.2工作原理CSIR研制的绝缘状态在线监测系统是根据西林(Schering)电桥(图2)的原理构成的,通过电压UR和UX之差可算出tg󰀁和电容值CX。通过接在每个试验物上的传感器采集UR和UX信号,在计算机中进行处理,可计算出绝对的tgd和电容值。如果CR是另外一个-24-国际电力1997年第3期设备的电容,那么所计算出的tg󰀁和电容值则是相对于这个设备的相对值。这一原理可以扩展用于变电站中多个设备的测量。这种相对测量的突出优点是消除了诸如室温、运行电压和负荷状态等共性因素的影响,更加强调设计上的差别和对绝缘温度变化的灵敏度方面的差别。图3示出通过这种绝缘监测系统追踪的tg󰀁相对值随负荷变化的典型曲线。图4示出构成容性绝缘高压设备绝缘在线监测系统的基本元件。在高压设备的测量抽头上接有一个电容器,构成一个分压器,可提供测量信号。该系统可处理256个信号通道,但目前至多只需96个。2.3系统应用这种绝缘在线监测系统具有通用性,还可用于其它参数的监测。但到目前为止,仅研究和开发了对tg󰀁和电容值的监测,现场安装的监测系统可以连续测量绝缘的tg󰀁和电容,将测量结果贮存起来,并可连续测得长达28天的tg󰀁和电容数据,测量数值反映了设备的绝缘状况,并也可作为历史统计数据留作参考。该系统测得的tg󰀁和电容值是两个设备之间的相对测量值,可在变电站中任意两个设备之间进行测量。如果在设备与参考电容之间进行测量获得的是绝对值。绝对值意味着要与一个最大临界值进行比较。然而,由于CT、特别是套管的在线tg󰀁波动很大,一般要超出可接受的程度,所以运行中绝缘的绝对tg󰀁的判定标准是不确定的。相反,相对tg󰀁的测量则不需要参考电容器,同时也消除了某些共性因素(如2.2中所述)的影响。因此,无论运行条件如何变化,可在相同的基础上对设备进行比较。在一个三相平衡的系统中,同一相上两个设备之间或相邻相上两个设备之间的相对tg󰀁测量值是需要修正的,否则,会出现其中一个设备对条件变化的灵敏度不一样的现象。这种相互参照原理可用于整个变电站的测量。此外,由于系统是闭环回路,可以进行所有的测量,判别出有缺陷的设备。2.4在线测量的诊断通过在线测量,选出代表绝缘劣化的特征值,这些特征值会随运行条件的变化而改变,如负荷变化等。这些特征值包括: tg󰀁测量值; 电容测量值(反映内层电容击穿); 综合了3次和5次谐波时的tg󰀁值(非线性作用)。求出每个设备的特征矢量,便可求出代表整个变电站的特征矢量图2监测系统模拟西林电桥的工作原理

图3根据相对tg󰀁14天来的波动情况可以了解运行中高压设备的绝缘状况图4接到CT上的在线电容和tg󰀁监测系统的基本接线图电网技术-25-国际电力1997年第3期***矩阵。由于我们知道这些特征代表绝缘的状况,因而可预测出良好绝缘状况下对应的参考矩阵。通过矩阵运算,可确定变电站中每个设备绝缘状况的正常状态值。图5是变电站设备按绝缘劣化程度分为三类的屏幕显示。被测设备的数量越多,对设备绝缘状况的评价也就越准确。此外还要借助于现场经验,对特征值分析进行修正,从而提高监测系统对绝缘状态进行定量评估的能力。2.5系统安装如果容性绝缘高压电器设备没有试验接点,则必须在容性绝缘设备的最后一层接上试验点。有些CT就是这种情况,必须将其底座与变电站的接地隔离。可在CT底座和支架之间进行电气隔离,这种电气隔离很容易进行,甚至可带电操作。然而,对于带电容抽头的套管,必须在停电状态下去掉顶盖,接上信号电缆。但不需要物理上或电气上的隔离处理。在所有情况下,电容分压器和其它保护电路都应接到试验点上,保护电路可提供冲击电压和电流保护,并通过单根和多根屏蔽的双绞电缆将信号传送到控制室的中央监测系统。信号电缆的长度可达500m,且不影响信噪比。3在线监测现场经验对任何电力公司而言,是否让可疑设备退出运行都需要经过反复讨论才能决定。要考虑停电成本、时间、维修或更换费用、以及让可疑设备继续运行可能危及人员和设备安全等多方面的因素。绝缘在线监测系统将电气设备按绝缘劣化程度分类,并把现场或遥测到的信息通过调制解调装置传送给负责变电站安全和运行的工作人员。新安装的绝缘监测系统经过一天左右的试运行便可趋于稳定,而且监测处理过程的启动速度很快、同时能迅速提供设备的相对绝缘状况,并能连续监测设备绝缘状态的发展情况。以下是南非两家电力公司安装这种绝缘在线监测系统的应用实例: 实例一:南非Mersey变电站安装这种监测系统,经两星期运行后,发现400kVCT虽表面稳定,但tg󰀁相对值波动过大。将设备拆下后试验,证实其绝缘已劣化。 实例二:南非Fordsburg变电站的88kV穿层套管经在线监测发现,大约在5个月的时间内tg󰀁持续上升,后经试验室试验证实了这一测量结果(图6)。实例二的情况是在两次常规检修试验之间发现的。绝缘劣化过程仅发生在4个月之内,除非定期检修周期少于4个月,否则可能注意不到绝缘最终故障的过程。

4结论连续绝缘在线监测是发现高压电气设备绝缘故障的重要手段。在测量中选取相对测量值的方法可使测量数值更加准确。目前,有许多关于利用计算机进行分析处理测量参数的研究。由于监测技术的不断发展,可改进和完善对电气设备的绝缘动态监测和定量分析,因此供电可靠性将会进一步提高。参考文献1Fricker,K.:MonitoringHVinsulationintegrityon-line∃Transmission&DistributionWorld%1996,(4)2Tian,Z.:Partialdischargemeasurmentandinsulationdiagnosesofsolidinsulatingcomposites∃TheSeventhInternationalConferenceonTransmissionandDistributionConstructionandLiveMaintenance%19953姚文冰等:变电站一次设备绝缘在线监测系统研究,∃高电压技术%1996,(3)4黄本雄等:高压设备绝缘在线监测数据采集的研究,∃华中理工大学学报%1996,(2)5乐玲凤:电容型设备绝缘监测参数的修正方法,∃供用电%1996,(2)作者:于然图5屏幕显示出变电站中所有设备的绝缘劣化程度分类图688KV穿层套管的红相tg󰀁近5个月来持续上升情况电网技术

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高压电动机绝缘状态在线监测装置

高压电动机绝缘状态在线监测装置

说 明 书 CN 216351042 U 1/5 页

2 1

高压电动机绝缘状态在线监测装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及高压电动机绝缘状态检测领域，具体涉及一种高压电动机绝缘状态在线监测装置。

背景技术

[0002] 随着高压电动机设备运行时间的增加，绝缘老化、磨损、设备受潮、机械损伤等现象逐渐严重，传统的定期巡检方案往往难以达到及时掌握设备缺陷的问题，安全隐患问题更是工作之重，只有高压电动机安全稳定地运行才能推动各行各业生产力度，从而给社会经济带来发展，因此，对于高压电动机的安全问题，电力运维部门要格外重视，这不仅仅关系到社会经济的发展，也是给人们的生命财产安全带来保障。

[0003] 高压电机绝缘状态在线监测装置是对高压电动机状态进行监测、记录、分析的一体化智能设备。当电机处于投运状态时，装置连续监测电动机电参量特征信息（包括3相电压、3相电流、频率、泄漏电流、接地电流等）；当电机处于备用状态时，装置按照设定的间隔时间测量电动机的绝缘特征信息（包括绝缘电阻、介质损耗因数）；装置还具备采集物理特征信息（包括环境温度、湿度），并将温湿度数据与电机监测数据综合分析，防止误报；装置实现高压电动机全面状态监测，故障记录，能及时有效的发现电动机潜在故障，精准故障预警；为运维人员寻找故障、制定科学巡检计划，实现智能运维提供数据依据和技术支持。

[0004] 研发高压电机绝缘状态在线监测装置，给运维人员提供了强有力的分析工具及技术支撑。对高压电动机可靠运行，有效降低故障发生概率，提高企业经济效益、安全生产具有重要意义。

[0005] 目前，高压电动机的检修主要是通过专用仪器定期测量绝缘电阻是否超标来判断 故障，由于仪器专业性导致智能有专人来负责进行测试，而且专业仪器体积大，质量重，无法随时携带，每次操作都耗时耗力，工作和检测效率低，且进行测量时电机需要停止运转， 正常的工作会由于检测而停止，会给工作本身带来极大的不便。

试述绝缘在线监测技术的发展应用

试述绝缘在线监测技术的发展应用

环球市场信息导报ｅｒｏｓ９５８６＠１６３．ｃｏｒｎ　技术与科教创新　

试述绝缘在线监测技术的发展应用　

陈世昌（东莞市供电局广东东莞５２３０００）　

摘要：该文介绍了高压电气设备绝缘在线监测技术的发展，进一步对绝缘在线监测技术所监测的量进行了一定的介绍，　

针对不同类型的设备还作了相应绝缘在线监测的分析。通过开展高压电气设备的绝缘在线监测工作将高压电气设备状态检修　

开展得更好。　

关键词：在线监测技术；状态；检修；绝缘；高压电气设备；变电站　

ｌ，前言　对于所辖变电站较多的变电局来说，电压等级从１０ｋＶ到　

５００ｋＶ均覆盖，高压电气设备的数量很多，要按照常规的停电预　

防性试验来检查高压电气设备的绝缘情况基本上不能在规定的时　

间内将所有管辖设备的绝缘状况通过预防性试验方法来进行检　

查，而且有可能发生在两个试验周期间隔内发生电气设备绝缘老　

化而危及电网稳定运行的情况。所以在线监测技术的开展显得非　

常重要，现阶段我局针对部分断路器、电容型电力设备、避雷器　

等设备开展了在线监测的试运行。　

２．高压电气设备绝缘在线监测技术发展的基本情况　从上个世纪７Ｏ年代开始，国外许多电力公司就开始研究并推　

广应用变电设备在线监测技术，主要目的就是减少停电预防性试　

验的时间和次数，提前排除故障隐患，提高供电可靠性。随着计　

算机技术的飞速发展，并在电力系统的充分应用，在线监测设备　

产品得到不断更新、升级、完善，在线监测技术得到不断提高。到　

目前为止，许多国家已广泛使用微机多功能在线监测系统，实现　

了绝缘参数在线监测。据笔者了解，该技术的发展大体经历了三　

个历史阶段。　

第～阶段是带电测试阶段。这一阶段起始于７Ｏ年代左右，仅　

仅是为了不停电而对电气设备的某些绝缘参数（如泄露电流）进　

行直接测量。当时电力部门的监测设备简单，测试项目少，灵敏　

度较差。　

第二阶段是从８０年代开始，研制出各种专用的带电测试仪　

器，使在线监测技术从传统的模拟量测试走向数字化测量。这一　

高压电容型设备绝缘的在线监测

高压电容型设备绝缘的在线监测

Ⅸ自动化技术与应用》２００７年第２６卷第５期　计算机应用　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　高压电容型设备绝缘的在线监测　许提海　（国电双鸭山发电有限公司黑龙江双鸭山１５５１００）　摘要：本文详细介绍了高电压电容型设备绝缘在线监测的核心难点问题，即设备介质损耗角的测量，分析传统测量方法和结构形式　存在的问题，为准确提取信号的基波分量，提出了基于电容分压原理的采样方法，给出了一种基于人工神经网络的介损计算方　法，采用浏览器／服务器（Ｂ／Ｓ）模式，实现基于ｗｅｂ方式的绝缘监测信息查询系统。　关键词：高压电容型设备；在线监测；电容分压；浏览器／服务器　中图分类号；ＴＭ８３５　文献标识码；Ｂ　文章编号；１００３—７２４１（２００７）０５—００６６—０４　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｏｎ－ｌｉｎｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｏｆ　Ａ　Ｈｉｇｈ－Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ＸＵ　Ｔｉ—ｈａｌ　（Ｇｕｏ　Ｄｉａｎ　Ｓｈｕａｎｇ　Ｙａ　Ｓｈａｎ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　ＣＯ．，ＬＴＤ　Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｓｈｕａｎｇｙａｓｈａｎ　１５５　１００　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｏｎ—ｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｈａｓｅ　ａｎｇｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ａ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｐｉｃｋ　ｕｐ　ｔｈｅ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｗａｖｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ．Ａ　ｎｅｗ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌｏｓｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＮＮ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．Ａ　ＷＥＢ—ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎｑｕｉｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅＢ／Ｓ　ｍｏｄｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；Ｏｎ—ｌｉｎｅ　ｍＯｎｉｔＯｒｉｎｇ；ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｉｖｉｄｉｎｇ；Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｂｒｏｗｓｅｒ／ｓｅｒｖｅｒ　１　引言　电气设备的在线监测，是实时监测并能及时发现电　力设备绝缘隐患的优点，被越来越多的电力部门所采　用，实践表明，在线监测高压设备的绝缘参数，既可以　及时发现潜伏性故障、预防事故发生，保证供电的可　靠性，又可以避免因停电所造成的损失、节约定期检　修的费用，具有良好的经济性。　电容型设备绝缘在线监测系统，简称ＣＥＩＯＭＳ系统　（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　Ｏｎ—ｌｉｎｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒ—　ｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）。电容型高压设备是指绝缘可等效成若　干电容串联的电气设备，主要包括电流互感器（ＣＴ）、　套管（Ｂｕｓｈｉｎｇ）及耦合电容器（ＯＹ）等，数量约占变　电站设备总量的４０％～５０％，电容型设备在变电站中　具有重要地位，其绝缘状况是否良好直接关系到整个　收稿日期：２　０　０　６一ｌ　２—２　８　变电站的安全运行。因此，研究高压电容型设备绝缘的　在线监测技术并开发在线监测系统对于保障电网安全　运行具有十分重要的意义。　２高压电容型设备绝缘在线监测技术　研究的意义及应用现状　对于电力一次设备，国外一般不进行定期测试，而　是集中于对系统运行参数的监测。较少研究电容型设　备介损的在线测量问题，这也同国外较先进的生产水平　和严格的工艺控制能保证设备足够的运行安全性有关。　受国内生产工艺的限制，设备故障率较高，国内电容型　设备带电测试及在线监测工作开展得较早，在线检测技　术的应用已经有十年多了，对及时发现电气设备绝缘缺　陷，保证设备安全运行起到了积极的作用。对于电容型　高压电气设备，主要监测其交流泄漏电流Ｉ，等值电容量　Ｃ、介质损耗角ｔａｎ　值。

高压电气设备绝缘在线监测技术浅论

高压电气设备绝缘在线监测技术浅论

第２５卷第５期　

２０　０６年１　０月　四川水力发电　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　

１　０　；水电科技：

高压电气设备绝缘在线监测技术浅论　

贺兴容　

（Ｉ￣Ｊ　ＪＩ省电力公司建设集团公司，ｌｌｇＪｌＩ成都６１００４１）　

摘要：本文着重对高压电气设备绝缘在线监测技术的意义以及国内外发展现状进行阐述。简单介绍了绝缘在线监测技术　的基本原理和系统组成及功能特点等，并提出了在线监测技术今后的发展方向。　

关键词：高压；电气设备；绝缘；在线监测　中图分类号：ＴＭ８５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１－２１８４（２００６｝０５－０１２３－０２　

１　开展高压电气设备绝缘在线监测技术研究的　

意义　

目前，我国水、火电系统对高压设备的维护仍　

一直沿用预防性维修制，即定期维修体制。这种　

维修体制存在的主要问题有：　

１、设备必须停电试验，从而不能有效地提高　

设备的运行效率。显然在经济高速发展的今天，　

因停电所带来的经济损失和社会影响都是巨大　

的；　

２、需要配备高性能的试验设备、大量的专业　

技术人员、工作量大、工作时间长以及繁琐的停电　

工作手续等，造成了资源的浪费和不合理分配；　

３、对设备进行定期维修带有一定的盲目性，　

以及设备是否该进行维修缺乏必要的科学依据，　

而且制定的周期往往比较保守，以致出现了过多　

不必要的停电检修，甚至因拆卸、组装等过多而出　

现过早损坏；　

４、试验陛质本身决定了该体制难以全面地、　

真实地反映设备存在的潜伏性故障。在预防性维　

修制的非破坏性试验中，一般所加的交流试验电　

压不超过１０　ｋＶ，这比目前的３５—５００　ｋＶ电网的　

运行电压低得多，即使在运行电压下设备存在局　

部缺陷，而在预防性试验中不易发现，但这种局部　

缺陷在运行电压下却在不断发展，以致在预防性　

试验周期内可能导致重大事故。　

因此，这种维修体制在很大程度上制约着电　

收稿日期：２００６－０８－２０　力技术的发展，特别是电压等级越高的设备，预防