电气设备绝缘故障诊断技术1-3.ppt

电气设备绝缘故障诊断技术 高电压与绝缘技术研究生课程 第1章 绪论 绝缘诊断技术的含义 绝缘诊断技术的意义 绝缘诊断技术的发展概况 参考书 1.1 绝缘诊断技术的含义 电气设备绝缘诊断 在设备运行中和停机时，通过对电气绝缘试验和各种特性的测量，掌握设备绝缘参数，根据参数判定设备绝缘状态或故障的部位、原因和严重程度，预测设备绝缘的可靠性和寿命，并提出治理对策。 诊断对象（按绝缘类型划分） 电机、油浸绝缘设备、CV电缆（XLPE电缆）、气体绝缘设备。 诊断过程 信号采集、特征提取（信号及数据处理）、状态识别、预报决策 1.2 绝缘诊断技术意义 绝缘事故比例高 大型电气设备的重要性 定期预防性维修体制的不足 状态监测的科学性 1.3 绝缘诊断的发展现状 故障诊断技术最早出现在军工和机械行业。 技术背景：传感、计算机和通讯技术的发展。 电力行业对提高供电可靠性以及行业科学化管理的要求。 技术发展迅猛，但依旧困难重重。 1.4 参考书 朱德恒，谈克雄主编，电绝缘诊断，中国电力出版社。1999 雷铭主编，电力设备诊断手册，中国电力出版社，2001 第2章 绝缘材料及老化 绝缘材料 电机、油浸绝缘、交联聚乙烯电缆、气体绝缘设备 绝缘材料的老化 电老化、热老化、机械老化、环境老化 2.1 绝缘材料 本课程涉及电机（发电机、电动机）、变压器、电容器等电气设备以及充油电缆、充气管道中输电线和交联聚乙烯电缆等。 电气设备绝缘材料：固体绝缘、液体绝缘和气体绝缘。对于大型电气设备，主要以组合绝缘方式为主。 一、电机 高压线圈主绝缘材料：云母－绝缘性、耐热性和解理性良好。 线圈是在纸、玻璃布丝、聚酯薄膜等材料中加入多层云母片，再在线槽中填充环氧树脂等热固性材料而构成。 云母：54％；树脂36％。 二、油浸绝缘 用于变压器、充油电缆和电容器等设备中。 绝缘构成是以纤维纸、塑料薄膜和层压板等绝缘绕制并浸渍低粘度绝缘油构成。 两类：浸泡在绝缘油中、油浸复合绝缘。 三、交联聚乙烯电缆 绝缘层用塑料挤出的完整绝缘体。 主绝缘：交联聚乙烯；外护层：PVC护套。 无油、使用方便、介损小。 结构：主绝缘层、半导体层、屏蔽层及护套。 四、气体绝缘设备 SF6气体绝缘。 金属微粒危害重大。 2.2 绝缘材料的老化 受到多种因素的影响，共同作用，相互影响。 一种复杂的物理、化学变化，具有不可逆性。 渐进的、长期的过程。 老化特征量：直接和间接特征量。 一、电老化 在长期电场作用下绝缘中发生的老化称为电老化。 固体绝缘 本征击穿场强非常高。 电器设备中绝缘材料击穿场强比本征击穿场强低。 原因：厚度效应、杂质及气孔。 绝缘击穿机理：电击穿、热击穿、电－机械击穿。 油浸绝缘 很少的水分及纤维杂质的混入，将是击穿电压下降。 1、电压－寿命特性 关系1： 关系2： k为常数，n 为寿命指数，U0为局部放电起始放电电压。 2、局部放电老化 巴申定律： 固体绝缘中气泡或气隙发生局部放电遵循巴申定律。 油浸绝缘与交联聚乙烯相比，后者内部发生局部放电时危害更大。 局部放电使高分子材料老化的机理： 1）带电质点的轰击；2）热效应；3）活性生成物 ；4）辐射效应；5）机械力作用。 2、局部放电老化 （1）电树枝 气隙表面材料受局部放电的腐蚀 2、局部放电老化 树枝状放电的发展 2、局部放电老化 树枝状放电的发展 2、局部放电老化 二、热老化 有机绝缘材料若老化的主要过程是热降解。热降解是一系列复杂的化学反应，特别是指氧化反应。 绝缘的热老化遵循Arrhenius方程： 聚乙烯类材料若老化特征：材料的伸长率、拉伸强度等机械性能下降；电气性能下降。 二、热老化 油浸纸材料 1）固体绝缘材料老化特征：反应纤维机械强度的性能指标下降，如反应抗拉强度的指标聚合度；生成CO、CO2、H2O以及丙酮和糠醛等产物。 2）绝缘油老化过程中产生气体（低分子烃类气体、 CO、CO2 等）、有机酸和X-腊等。 第3章 常用的绝缘诊断方法 旋转电机 变压器 电缆 3.1 旋转电机 旋转电机的绝缘老化过程是典型的在机械力、热和电效应下的多种因素作用下的老化过程。 电机转动系统的不平衡会造成机械系统的异常噪声，是造成绝缘材料机械负荷加剧的主要原因。 测量电机的振动情况，并根据振动传感器的信号频谱分析是判断异常噪声的重要手段。 绝缘系统的运行温度也是影响绝缘老化的重要因素。 3.1 旋转电机 1、绝缘电阻试验 目的：确认绝缘层 表面或内部受潮、污损程度。 测量参数：定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数，转子绕组的绝缘电阻。 3.1 旋转电机 2、泄漏电流试验 目的：绝缘内部老化判断。 测量参数：泄漏电流