電氣診斷概論電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷教學(xué)課件

電氣診斷概論ElectricalFaultDiagnosis

電氣故障的主要原因制造工藝存在缺陷惡劣的環(huán)境和苛刻的運(yùn)行條件材料的劣化缺乏良好的管理及維護(hù)

現(xiàn)代電氣設(shè)備的造價(jià)及運(yùn)行可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。電力設(shè)備金屬材料絕緣材料

絕緣介質(zhì)緊固支撐冷卻媒介

絕緣結(jié)構(gòu)的作用

絕緣材料液體絕緣:絕緣油固體絕緣：絕緣紙、電瓷、云母交聯(lián)聚乙烯等氣體絕緣:空氣、SF6

真空絕緣

實(shí)際絕緣結(jié)構(gòu)通常是由幾種電介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成的組合絕緣。

固-液絕緣固-氣絕緣絕緣劣化及其影響因素

電氣因素機(jī)械因素溫度和熱穩(wěn)定性受潮化學(xué)穩(wěn)定性和抗生物特性

為了使設(shè)備的外形尺寸保持在可以接受的水平，現(xiàn)代變壓器相對(duì)于以往的設(shè)計(jì)采用了更為緊湊的絕緣方式，因此在運(yùn)行中其內(nèi)部各組件間的絕緣所需承受的熱和電應(yīng)力水平顯著提高。

圖1有機(jī)絕緣的伏秒特性及運(yùn)行中各種電壓下的場(chǎng)強(qiáng)

1

油紙電氣強(qiáng)度；

2

膠紙電氣強(qiáng)度；

3

運(yùn)行中各種電壓下的場(chǎng)強(qiáng)；

E0

長(zhǎng)期工作場(chǎng)強(qiáng)1.電氣影響

長(zhǎng)期工作電壓

短時(shí)的過電壓

2.機(jī)械影響

機(jī)械負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)短路應(yīng)力

圖2不同耐熱等級(jí)的絕緣材料在各種運(yùn)行溫度下長(zhǎng)期運(yùn)行的壽命3.溫度影響

季節(jié)變化長(zhǎng)期過負(fù)荷熱老化表1電介質(zhì)的耐熱等級(jí)耐熱等級(jí)工作溫度(℃)電介質(zhì)O90木材、紙、紙板、棉纖維、天然絲；聚乙烯；聚氯乙烯；天然橡膠A105油性樹脂漆及其漆包線；礦物油及浸入其中的纖維材料E120酚醛樹脂塑料；膠紙板、膠布板；聚酯薄膜；聚乙烯醇縮甲醛漆B130瀝青油漆制成的云母帶、玻璃漆布、玻璃膠布板；聚酯漆；環(huán)氧樹脂F(xiàn)155聚酰亞胺漆及其漆包線；改性硅有機(jī)漆及其云母制品及玻璃漆布H180聚酰胺聚酰亞胺漆及其漆包線；硅有機(jī)漆及制品；硅橡膠及玻璃漆布C>180聚酰亞胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纖維；聚四氟乙烯熱老化規(guī)律——6度規(guī)則試驗(yàn)表明，對(duì)于常用的A級(jí)絕緣，如油紙絕緣，則溫度每超過6℃，則壽命約縮短一半。而對(duì)于

B、H級(jí)絕緣則分別約為10℃及12℃。

水分被吸收到電介質(zhì)內(nèi)部或吸附到電介質(zhì)的表面以后，它能溶解離子類雜質(zhì)或使強(qiáng)極性的物質(zhì)解離，嚴(yán)重影響介質(zhì)內(nèi)部或沿面的電氣性能：在外施電壓下，或者在電極間構(gòu)成通路，或者在高溫下汽化形成“汽橋”而使擊穿電壓顯著降低。

4.受潮局部電弧水帶絕緣介質(zhì)5.化學(xué)穩(wěn)定性及抗生物特性

在戶外工作的絕緣應(yīng)能長(zhǎng)期耐受日照、風(fēng)沙、雨霧冰雪等大氣因素的侵蝕。在含有化學(xué)腐蝕氣體等環(huán)境中工作時(shí)，選用的材料應(yīng)具有更強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，如耐油性等。工作在濕熱帶和亞濕熱帶地區(qū)的絕緣還要注意材料的抗生物（霉菌、昆蟲）特性，如有的在電纜護(hù)層材料中加入合適的防霉劑和除蟲涂料等。

絕緣介質(zhì)的電氣特性

可以將不同電場(chǎng)強(qiáng)度下，電介質(zhì)中所呈現(xiàn)的電氣現(xiàn)象分為兩類：1.在強(qiáng)電場(chǎng)下（當(dāng)外施場(chǎng)強(qiáng)大于該介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度時(shí)），將出現(xiàn)放電、閃絡(luò)、擊穿等現(xiàn)象，這在氣體中表現(xiàn)最為明顯。2.在弱電場(chǎng)下（當(dāng)外施場(chǎng)強(qiáng)比該介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)小得多時(shí)），主要是介質(zhì)中的極化、電導(dǎo)、介質(zhì)損耗等。以下將分析氣體放電及液、固體介質(zhì)的電氣性能。

圖1有機(jī)絕緣的伏秒特性及運(yùn)行中各種電壓下的場(chǎng)強(qiáng)氣隙擊穿的三個(gè)必要條件式中δ即為介質(zhì)損耗角。圖550%伏秒特性ElectricalFaultDiagnosisεr—相對(duì)介電常數(shù)可以隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。根據(jù)電源容量大小，放電轉(zhuǎn)變?yōu)榛鸹ǚ烹娀螂娀》烹?。定義

通過對(duì)電氣設(shè)備的試驗(yàn)和各種特性的測(cè)量，

了解其特征，

評(píng)估設(shè)備在運(yùn)行中的狀態(tài)(老化程度)，

從而能早期發(fā)現(xiàn)故障的技術(shù)

作用

提高電氣設(shè)備及電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性

明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益異常與缺陷的原因、程度離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè)4常用液、固體介質(zhì)tgδ值（20℃，工頻）同時(shí)由于監(jiān)測(cè)手段的進(jìn)步，也將使過去無法發(fā)現(xiàn)的故障隱患被挖掘出來，所以一勞永逸的方法是不存在的，故障診斷技術(shù)的研究將是一個(gè)永無止境的探索過程。惡劣的環(huán)境和苛刻的運(yùn)行條件離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè)A—電極面積（cm2）圖9盤形絕緣子串在雨下的可能閃絡(luò)路徑為了使設(shè)備的外形尺寸保持在可以接受的水平，現(xiàn)代變壓器相對(duì)于以往的設(shè)計(jì)采用了更為緊湊的絕緣方式，因此在運(yùn)行中其內(nèi)部各組件間的絕緣所需承受的熱和電應(yīng)力水平顯著提高。放電（Discharge)圖12介質(zhì)在交流電壓下的等值電路分析氣體放電的基本過程

放電（Discharge)擊穿(Breakdown)閃絡(luò)(Flashover)火花放電(Sparkover)

電弧(Arc)湯遜放電理論外界電離因子陰極表面電離氣體空間電離氣體中的自由電子電場(chǎng)中加速碰撞電離電子崩（α過程）正離子陽極表面二次發(fā)射（γ過程）巴申曲線圖3棒-棒及棒-板空氣間隙的工頻擊穿電壓Ub與間距d的關(guān)系的試驗(yàn)曲線（1,2,4為棒-棒；3,5為棒-板）

氣隙擊穿的三個(gè)必要條件

足夠高的電壓。在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致?lián)舸┑挠行щ娮?。需要一定的時(shí)間讓放電得以逐步發(fā)展直至擊穿。

沖擊電壓下的擊穿電壓與直流或工頻電壓下的擊穿電壓不同。當(dāng)外施電壓快速升高，于時(shí)t1雖已達(dá)在持續(xù)作用電壓下的擊穿電壓Us，但擊穿過程并不立即開始，要過ts（統(tǒng)計(jì)時(shí)延）才出現(xiàn)第一個(gè)有效電子；再經(jīng)過碰撞電離、電子崩到完成擊穿，還須tf（放電形成時(shí)延）。

圖4放電時(shí)間的組成沖擊擊穿電壓及過電壓保護(hù)ut0s1s2

圖550%伏秒特性

1.0%伏秒特性；2.100%伏秒特性；

3.50%伏秒特性；圖6伏秒特性間的配合

因?yàn)閠s和tf都帶有統(tǒng)計(jì)性，所以沖擊下?lián)舸╇妷号c放電時(shí)間的關(guān)系——伏秒特性具有較大的分散性，工程上常用50%伏秒特性來表征。以避雷器保護(hù)變壓器為例，就必須根據(jù)伏秒特性進(jìn)行絕緣（強(qiáng)度）配合，如在圖2中S2就能較好地保護(hù)S1。

氣體中的沿面放電(cm)圖7不同材料的工頻下沿面閃絡(luò)電壓（峰值）

1—純氣隙；2—石蠟；3—膠紙筒；4—電瓷

沿著固體介質(zhì)表面的閃絡(luò)電壓不但遠(yuǎn)低于固體介質(zhì)的擊穿電壓，而且也比相同極間距離的純氣隙的擊穿電壓低。如果表面潮濕、臟污時(shí)，沿面閃絡(luò)電壓更低。這是選擇輸電線路和變電所外絕緣時(shí)的關(guān)鍵因素。

輸電線和變電站所用的絕緣子大多在戶外運(yùn)行，因此還要考慮濕閃及污閃的情況，這時(shí)的放電電壓遠(yuǎn)低于乾閃。

圖8沿套管表面放電示意圖(a)電暈；(b)輝光；(c)滑閃；(d)套管表面等值電容1—導(dǎo)桿；2—法蘭

當(dāng)電壓不太高時(shí)，接地法蘭邊緣先出現(xiàn)電暈而形成光圈，隨著電壓的升高，電暈延伸成火花細(xì)線，電流密度仍很??；當(dāng)外施電壓超過某臨界值時(shí)，很亮、帶紫色的火花緊貼介質(zhì)表面此起彼伏，這時(shí)電流密度已較大，電壓再增不多常就形成表面閃絡(luò)。根據(jù)電源容量大小，放電轉(zhuǎn)變?yōu)榛鸹ǚ烹娀螂娀》烹?。圖9盤形絕緣子串在雨下的可能閃絡(luò)路徑

在有污穢的地區(qū)，污閃所造成的損失很大，因它可在工作電壓下發(fā)生，且引起大面積停電。常用的防污措施：增大泄漏距離。定期或不定期的清掃。使用憎水性涂料。改用防污性能好的絕緣子。

防污措施A—電極面積（cm2）油中氣體分析DGA(DissolvedGasAnalysis)對(duì)發(fā)現(xiàn)油浸電力設(shè)備中的電弧放電、局部過熱等潛伏性故障相當(dāng)有效；可以將不同電場(chǎng)強(qiáng)度下，電介質(zhì)中所呈現(xiàn)的電氣現(xiàn)象分為兩類：因此僅僅依靠單一的檢測(cè)項(xiàng)目，對(duì)故障的分析是不全面的，需要對(duì)各種試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合推理。絕緣試驗(yàn)及檢測(cè)的特點(diǎn)固體絕緣：絕緣紙、電瓷、云母交聯(lián)聚乙烯等在高壓電氣設(shè)備中常以幾種絕緣材料組成，這時(shí)應(yīng)注意到串聯(lián)介質(zhì)在交變電壓下場(chǎng)強(qiáng)分布與介電常數(shù)成反比，即圖9盤形絕緣子串在雨下的可能閃絡(luò)路徑圖7不同材料的工頻下沿面閃絡(luò)電壓（峰值）需要一定的時(shí)間讓放電得以逐步發(fā)展直至擊穿。沖擊試驗(yàn)：考核設(shè)備在雷電及操作過電壓下的特性。同時(shí)由于監(jiān)測(cè)手段的進(jìn)步，也將使過去無法發(fā)現(xiàn)的故障隱患被挖掘出來，所以一勞永逸的方法是不存在的，故障診斷技術(shù)的研究將是一個(gè)永無止境的探索過程。以避雷器保護(hù)變壓器為例，就必須根據(jù)伏秒特性進(jìn)行絕緣（強(qiáng)度）配合，如在圖2中S2就能較好地保護(hù)S1。介電常數(shù)ε（或電容C）電介質(zhì)的電氣特性，主要表現(xiàn)為它們?cè)陔妶?chǎng)下的導(dǎo)電性能、介電性能和電氣強(qiáng)度。離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè)壽命預(yù)測(cè)技術(shù)─對(duì)已識(shí)別的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，指出故障的發(fā)展趨勢(shì)及其后果，估算設(shè)備的剩余壽命，確定檢修周期，提出控制故障發(fā)展和消除故障的維修策略。但交流設(shè)備用直流試驗(yàn)不夠真實(shí)，例如油紙串聯(lián)時(shí)，交流下電場(chǎng)分布取決于介電常數(shù)ε，而直流卻取決于電阻率ρ。定期或不定期的清掃。相對(duì)介電常數(shù)（工頻，20℃）液體及固體介質(zhì)的電氣特性

電介質(zhì)的電氣特性，主要表現(xiàn)為它們?cè)陔妶?chǎng)下的導(dǎo)電性能、介電性能和電氣強(qiáng)度。常以以下四個(gè)特征參數(shù)來表示：

電導(dǎo)率γ（或絕緣電阻率ρ）介電常數(shù)ε（或電容C）介質(zhì)損耗角正切（介質(zhì)損耗因子）tgδ

擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度Eb。

電介質(zhì)極化圖10極化現(xiàn)象示意圖(a)極間為真空；(b)極間為介質(zhì)A—電極面積（cm2）d—電極間距（cm）εr—相對(duì)介電常數(shù)表2常用電介質(zhì)的εr值材料類型名稱相對(duì)介電常數(shù)（工頻，20℃）氣體介質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)大氣條件）空氣1．00058

液體介質(zhì)弱極性變壓器油硅有機(jī)液體2.2～2.52.2～2.8極性蓖麻油氯化聯(lián)苯4.54.6～5.2強(qiáng)極性丙酮酒精水223381

固體介質(zhì)中性或弱極性石蠟聚苯乙烯聚四氟乙烯瀝青2.0～2.52.5～2.62.0～2.22.6～2.7極性纖維素膠木聚氯乙烯6.54.53.0～3.5離子性云母電瓷5～75.5～6.5

如絕緣紙板中存在氣泡時(shí)，氣泡耐壓低但分到的場(chǎng)強(qiáng)卻比紙要高4～5倍，這也是組合絕緣中局部放電問題突出的重要原因之一。

在高壓電氣設(shè)備中常以幾種絕緣材料組成，這時(shí)應(yīng)注意到串聯(lián)介質(zhì)在交變電壓下場(chǎng)強(qiáng)分布與介電常數(shù)成反比，即圖11直流電壓作用于雙層介質(zhì)(a)示意圖；(b)等值電路

對(duì)于多種材料組成的絕緣結(jié)構(gòu)，或者采用不均勻的介質(zhì)時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)夾層極化。當(dāng)t=0時(shí)，電壓與電容成反比到達(dá)穩(wěn)態(tài)，電壓與電阻成反比

因此存在一電荷重新分配的過程。于是夾層的界面上有電荷積聚（即吸收電荷），表現(xiàn)為等值電容增大。這樣的吸收過程比其它的極化過程要慢得多。

電介質(zhì)的電導(dǎo)

固體介質(zhì)的電導(dǎo)包括兩方面：體積電導(dǎo)及表面電導(dǎo)，后者受濕度、染污的影響更大。因此在測(cè)量固體絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣電阻時(shí)，如不采取相應(yīng)措施，就難以將內(nèi)部的及表面的絕緣電阻分開，特別在天氣潮濕時(shí)表面電阻往往顯著降低。

隨著溫度的升高，解離的離子數(shù)往往呈指數(shù)增大，如

所以在測(cè)量絕緣電阻或泄漏電流時(shí)，必須注意溫度的影響。同一物體在相近溫度下的絕緣電阻的比較才能說明是否真有顯著變化。電介質(zhì)的損耗圖12介質(zhì)在交流電壓下的等值電路分析(a)示意圖；(b)等值電路；(c)相量圖在交流電壓下，試品電流包括有功分量及無功分量介質(zhì)損耗衡量絕緣結(jié)構(gòu)的性能。式中δ即為介質(zhì)損耗角。與絕緣結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸無關(guān)，僅取決于該介質(zhì)的損耗特性。因此國際上都直接用它來評(píng)估絕緣材料的質(zhì)量，表2.4常用液、固體介質(zhì)tgδ值（20℃，工頻）電介質(zhì)tgδ(%)電介質(zhì)tgδ(%)變壓器油0.05～0.5聚乙烯0.01～0.02蓖麻油1～3交聯(lián)聚乙烯0.02～0.05瀝青云母帶0.2～1聚苯乙烯0.01～0.03電瓷2～5聚四氟乙烯<0.02油浸電纜紙0.5～8聚氯乙烯5～10環(huán)氧樹脂0.2～1酚醛樹脂1～10圖13氣體tgδ與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系圖14極性液體介質(zhì)tgδ與溫度的關(guān)系

1.對(duì)應(yīng)于頻率f1的曲線2.對(duì)應(yīng)于頻率f2的曲線(頻率f2>f1)以避雷器保護(hù)變壓器為例，就必須根據(jù)伏秒特性進(jìn)行絕緣（強(qiáng)度）配合，如在圖2中S2就能較好地保護(hù)S1。擊穿(Breakdown)火花放電(Sparkover)氣隙擊穿的三個(gè)必要條件以避雷器保護(hù)變壓器為例，就必須根據(jù)伏秒特性進(jìn)行絕緣（強(qiáng)度）配合，如在圖2中S2就能較好地保護(hù)S1。圖4放電時(shí)間的組成當(dāng)外施電壓快速升高，于時(shí)t1雖已達(dá)在持續(xù)作用電壓下的擊穿電壓Us，但擊穿過程并不立即開始，要過ts（統(tǒng)計(jì)時(shí)延）才出現(xiàn)第一個(gè)有效電子；隨著溫度的升高，解離的離子數(shù)往往呈指數(shù)增大，如油中氣體分析DGA(DissolvedGasAnalysis)對(duì)發(fā)現(xiàn)油浸電力設(shè)備中的電弧放電、局部過熱等潛伏性故障相當(dāng)有效；沖擊試驗(yàn)：考核設(shè)備在雷電及操作過電壓下的特性。相對(duì)介電常數(shù)（工頻，20℃）電化學(xué)擊穿：因長(zhǎng)期局部放電而引起。圖10極化現(xiàn)象示意圖壽命預(yù)測(cè)技術(shù)─對(duì)已識(shí)別的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，指出故障的發(fā)展趨勢(shì)及其后果，估算設(shè)備的剩余壽命，確定檢修周期，提出控制故障發(fā)展和消除故障的維修策略。實(shí)際絕緣結(jié)構(gòu)通常是由幾種電介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成的組合絕緣。同時(shí)由于監(jiān)測(cè)手段的進(jìn)步，也將使過去無法發(fā)現(xiàn)的故障隱患被挖掘出來，所以一勞永逸的方法是不存在的，故障診斷技術(shù)的研究將是一個(gè)永無止境的探索過程。電介質(zhì)的電氣特性，主要表現(xiàn)為它們?cè)陔妶?chǎng)下的導(dǎo)電性能、介電性能和電氣強(qiáng)度。根據(jù)電源容量大小，放電轉(zhuǎn)變?yōu)榛鸹ǚ烹娀螂娀》烹?。需要一定的時(shí)間讓放電得以逐步發(fā)展直至擊穿。交流耐壓試驗(yàn)：一般僅在交接試驗(yàn)及大修后進(jìn)行，因?yàn)樗m然考驗(yàn)很嚴(yán)格，有利于發(fā)現(xiàn)某些缺陷，但可能產(chǎn)生嚴(yán)重的“副作用”。電介質(zhì)的擊穿

如是極其純凈的液體及固體介質(zhì)，發(fā)生電擊穿的電壓將很高。

但工程電介質(zhì)材料中不可避免地會(huì)含有一些雜質(zhì)，如氣泡、水分、纖維、炭粒等，它們對(duì)介質(zhì)的擊穿過程及擊穿電壓有很大影響。

電擊穿：由于電場(chǎng)作用所直接引起。熱擊穿：僅靠增加絕緣厚度以提高擊穿電壓已難以奏效。電化學(xué)擊穿：因長(zhǎng)期局部放電而引起。絕緣試驗(yàn)及檢測(cè)的特點(diǎn)

破壞性試驗(yàn)及非破壞性試驗(yàn)直流耐壓及交流耐壓離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè)電氣方法與非電方法1.破壞性試驗(yàn)及非破壞性試驗(yàn)絕緣試驗(yàn)絕緣特性試驗(yàn)絕緣電阻試驗(yàn)介質(zhì)損失角正切值(tgδ)試驗(yàn)局部放電試驗(yàn)絕緣耐壓試驗(yàn)交流電壓試驗(yàn)直流電壓試驗(yàn)雷電沖擊電壓試驗(yàn)操作沖擊電壓試驗(yàn)絕緣試驗(yàn)的分類

如需進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，必須在非破壞試驗(yàn)即絕緣特性試驗(yàn)合格后才進(jìn)行。2.交流耐壓、直流耐壓及沖擊試驗(yàn)

沖擊試驗(yàn)：考核設(shè)備在雷電及操作過電壓下的特性。比較真實(shí)、可靠的，特別對(duì)變壓器等繞組結(jié)構(gòu)的而言。難于在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

交流耐壓試驗(yàn)：一般僅在交接試驗(yàn)及大修后進(jìn)行，因?yàn)樗m然考驗(yàn)很嚴(yán)格，有利于發(fā)現(xiàn)某些缺陷，但可能產(chǎn)生嚴(yán)重的“副作用”。

直流耐壓試驗(yàn)：

1.

對(duì)電容很大的試品

2.交流耐壓試驗(yàn)所帶來的殘余破壞遠(yuǎn)大于直流耐壓。

圖15油紙電纜的壽命曲線

1-粘性浸漬；2-充油電纜

但交流設(shè)備用直流試驗(yàn)不夠真實(shí)，例如油紙串聯(lián)時(shí)，交流下電場(chǎng)分布取決于介電常數(shù)ε，而直流卻取決于電阻率ρ。因此兩者并不等效。

3.離線試驗(yàn)及在線監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)高壓設(shè)備上所加的是運(yùn)行電壓，比停電試驗(yàn)電壓高得多，因此測(cè)得的參數(shù)更真實(shí)、靈敏；可以隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。在線監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)造價(jià)高；可測(cè)試項(xiàng)目較少；易受環(huán)境因素影響。4.電氣方法與非電方法

絕緣介質(zhì)的劣化過程，常伴有熱、聲、化學(xué)等參數(shù)的變化。而有些參數(shù)較易于測(cè)到、或外界干擾少，更應(yīng)充分予以利用。油中氣體分析DGA(DissolvedGasAnalysis)對(duì)發(fā)現(xiàn)油浸電力設(shè)備中的電弧放電、局部過熱等潛伏性故障相當(dāng)有效；紅外熱成象（Thermovision）可用于發(fā)現(xiàn)較小尺寸設(shè)備，如避雷器、互感器、套管等的熱點(diǎn)故障；超聲法對(duì)測(cè)量振動(dòng)以及放電定位相當(dāng)有效。

電氣診斷特點(diǎn)

任何診斷問題都是以征兆為線索的，變壓器故障診斷的困難在于：一般說來，故障和征兆之間并不存在簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，一種故障可能對(duì)應(yīng)多種征兆，而一種征兆也可能對(duì)應(yīng)著多種故障。因此僅僅依靠單一的檢測(cè)項(xiàng)目，對(duì)故障的分析是不全面的，需要對(duì)各種試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合推理。

運(yùn)行電氣設(shè)備

電、熱、機(jī)械、環(huán)境等因素作用

性能逐漸劣化故障事故

巨大損失

故障各種前期征兆

電氣、物理、化學(xué)特性的少量、漸變

特性變化的大小和趨勢(shì)

早期發(fā)現(xiàn)故障電氣診斷εr—相對(duì)介電常數(shù)瀝青油漆制成的云母帶、玻璃漆布、玻璃膠布板；確定合理的維修時(shí)間與檢修方案到達(dá)穩(wěn)態(tài)，電壓與電阻成反比1-粘性浸漬；氣體介質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)大氣條件）相對(duì)介電常數(shù)（工頻，20℃）隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，制造工藝逐步得到改進(jìn)，舊問題將不斷被解決，而隨著電壓等級(jí)和容量的不斷提高，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，新的問題也會(huì)不斷產(chǎn)生；實(shí)際絕緣結(jié)構(gòu)通常是由幾種電介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成的組合絕緣。破壞性試驗(yàn)及非破壞性試驗(yàn)異常與缺陷的原因、程度圖3棒-棒及棒-板空氣間隙的工頻擊穿電壓Ub與間距d的關(guān)系的試驗(yàn)曲線而有些參數(shù)較易于測(cè)到、或外界干擾少，更應(yīng)充分予以利用。在高壓電氣設(shè)備中常以幾種絕緣材料組成，這時(shí)應(yīng)注意到串聯(lián)介質(zhì)在交變電壓下場(chǎng)強(qiáng)分布與介電常數(shù)成反比，即圖9盤形絕緣子串在雨下的可能閃絡(luò)路徑紅外熱成象（Thermovision）可用于發(fā)現(xiàn)較小尺寸設(shè)備，如避雷器、互感器、套管等的熱點(diǎn)故障；固體絕緣：絕緣紙、電瓷、云母交聯(lián)聚乙烯等診斷推理技術(shù)─根據(jù)各種檢測(cè)方法得出的初步結(jié)論，結(jié)合具體設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合考慮設(shè)備的運(yùn)行歷史（包括運(yùn)行紀(jì)錄、故障經(jīng)歷及維修紀(jì)錄）和各種環(huán)境因素的影響，對(duì)設(shè)備發(fā)生的故障進(jìn)行分析?？梢詫⒉煌妶?chǎng)強(qiáng)度下，電介質(zhì)中所呈現(xiàn)的電氣現(xiàn)象分為兩類：fD1(x)和fD2(x)分離

在a，b區(qū)間中

選擇閾值x0定義

通過對(duì)電氣設(shè)備的試驗(yàn)和各種特性的測(cè)量，

了解其特征，

評(píng)估設(shè)備在運(yùn)行中的狀態(tài)(老化程度)，

從而能早期發(fā)現(xiàn)故障的技術(shù)

作用

提高電氣設(shè)備及電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性

明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益檢測(cè)表征工作狀態(tài)的信號(hào)

進(jìn)行信號(hào)處理

提取信號(hào)特征

根據(jù)信號(hào)特征

分析故障類型、性質(zhì)及嚴(yán)重程度

對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位電氣診斷的功能根據(jù)設(shè)備特征推斷設(shè)備的狀態(tài)

特征變量Kj，j=1,2,…,n

特征函數(shù)G(K1,K2,…,Kj,…,Kn)

狀態(tài)變量Di，i=1,2,…,m

狀態(tài)函數(shù)F(D1,D2,…,Di,…,Dm)

診斷規(guī)則E

特征與狀態(tài)不一一對(duì)應(yīng)需要診斷規(guī)則

E(K1,K2,…,Kn；D1,D2,…,Dm)

特征和狀態(tài)間的相互關(guān)系

工程診斷

找到三者間關(guān)系

由特征函數(shù)、診斷規(guī)則推斷設(shè)備狀態(tài)

特征變量分布的隨機(jī)性

完好絕緣D1和故障絕緣D2

特性參數(shù)x的概率密度曲線

fD1(x)及fD2(x)

fD1(x)和fD2(x)分離

在a，b區(qū)間中

選擇閾值x0fD1(x)和fD2(x)相交

確定x0可能錯(cuò)判(虛報(bào)或漏報(bào))

增大x0

減小虛報(bào)增大漏報(bào)

減小x0

減小漏報(bào)增大虛報(bào)

考慮上述各種因素

合適的診斷規(guī)則

損失最小

環(huán)境因素

劣化、故障

故障機(jī)理

M(t)

性能、強(qiáng)度

傳輸機(jī)理

H(t)

設(shè)備診斷原理圖

綜合診斷

1.

異常與缺陷的原因、程度.

2.

確定合理的維修時(shí)間與檢修方案.

3.

可靠性、壽命的預(yù)測(cè).

4.

性能、強(qiáng)度檢測(cè)分析

1.

性能、強(qiáng)度檢測(cè).

2.

性能、強(qiáng)度評(píng)價(jià).

劣化、故障檢測(cè)分析

1.

故障的位置與種類.

2.

故障的程度與原因.

運(yùn)行環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)

1.

環(huán)境參數(shù)檢測(cè).

2.

環(huán)境分析.

因果

故障診斷相應(yīng)于故障發(fā)展因果關(guān)系的逆問題狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

─實(shí)時(shí)采集反映設(shè)備運(yùn)行情況的各種信號(hào)和參數(shù)，并對(duì)設(shè)備的狀態(tài)加以記錄，為設(shè)備的故障分析、性能評(píng)估及合理使用提供基礎(chǔ)信息。故障識(shí)別技術(shù)

─根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)獲得的信息，對(duì)異常狀態(tài)做出報(bào)警，并對(duì)故障類型進(jìn)行初步分析，以便運(yùn)行人員及時(shí)了解設(shè)備的工作情況。診斷推理技術(shù)

─

根據(jù)各種檢測(cè)方法得出的初步結(jié)論，結(jié)合具體設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合考慮設(shè)備的運(yùn)行歷史（包括運(yùn)行紀(jì)錄、故障經(jīng)歷及維修紀(jì)錄）和各種環(huán)境因素的影響，對(duì)設(shè)備發(fā)生的故障進(jìn)行分析。確定故障的性質(zhì)、程度以及部位，推測(cè)誘發(fā)故障的直接原因。壽命預(yù)測(cè)技術(shù)

─

對(duì)已識(shí)別的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，指出故障的發(fā)展趨勢(shì)及其后果，估算設(shè)備的剩余壽命，確定檢修周期，提出控制故障發(fā)展和消除故障的維修策略。

隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，制造工藝逐步得到改進(jìn)，舊問題將不斷被解決，而隨著電壓等級(jí)和容量的不斷提高，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，新的問題也會(huì)不斷產(chǎn)生；同時(shí)由于監(jiān)測(cè)手段的進(jìn)步，也將使過去無法發(fā)現(xiàn)的故障隱患被挖掘出來，所以一勞永逸的方法是不存在的，故障診斷技術(shù)的研究將是一個(gè)永無止境的探索過程。

擊穿(Breakdown)圖12介質(zhì)在交流電壓下的等值電路分析水分被吸收到電介質(zhì)內(nèi)部或吸附到電介質(zhì)的表面以后，它能溶解離子類雜質(zhì)或使強(qiáng)極性的物質(zhì)解離，嚴(yán)重影響介質(zhì)內(nèi)部或沿面的電氣性能：在外施電壓下，或者在電極間構(gòu)成通路，或者在高溫下汽化形成“汽橋”而使擊穿電壓顯著降低。氣體介質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)大氣條件）改用防污性能好的絕緣子。木材、紙、紙板、棉纖維、天然絲；因此存在一電荷重新分配的過程?？梢噪S時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。紅外熱成象（Thermovision）可用于發(fā)現(xiàn)較小尺寸設(shè)備，如避雷器、互感器、套管等的熱點(diǎn)故障；火花放電(Sparkover)電化學(xué)擊穿：因長(zhǎng)期局部放電而引起?？梢噪S時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。但工程電介質(zhì)材料中不可避免地會(huì)含有一些雜質(zhì)，如氣泡、水分、纖維、炭粒等，它們對(duì)介質(zhì)的擊穿過程及擊穿電壓有很大影響。而有些參數(shù)較易于測(cè)到、或外界干擾少，更應(yīng)充分予以利用。當(dāng)電壓不太高時(shí)，接地法蘭邊緣先出現(xiàn)電暈而形成光圈，隨著電壓的升高，電暈延伸成火花細(xì)線，電流密度仍很小；當(dāng)t=0時(shí)，電壓與電容成反比對(duì)應(yīng)于頻率f2的曲線(頻率f2>f1)在含有化學(xué)腐蝕氣體等環(huán)境中工作時(shí)，選用的材料應(yīng)具有更強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，如耐油性等。氣體介質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)大氣條件）氣隙擊穿的三個(gè)必要條件謝謝

Http\\\ee電氣診斷概論ElectricalFaultDiagnosis

現(xiàn)代電氣設(shè)備的造價(jià)及運(yùn)行可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。電力設(shè)備金屬材料絕緣材料

實(shí)際絕緣結(jié)構(gòu)通常是由幾種電介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成的組合絕緣。

固-液絕緣固-氣絕緣

水分被吸收