吴笃贵20120810配电设备局状态检修技术的理论与实践(中国电科院).

0主讲：吴笃贵研发总监厦门红相电力设备股份有限公司2011年11月01日1吴笃贵厦门红相电力设备股份有限公司研发总监，研发中心主任；研究方向：电力系统保护及自动化技术;电力设备在线监测和故障诊断技术;FACTS、定制电力技术以及HVDC技术;电能质量监测和治理技术;联系方式：13906055835、0592-8126149电子邮件：[e-mail]主讲人简介2第一篇、基础理论第二篇、技术释疑第三篇、案例解析第一篇、基础理论第二篇、技术释疑第三篇、案例解析3设备检修体制不仅是技术问题，更是经济问题；前言4检修体制的发展过程：BMRCMRBMPMPDMCBM前言5分析是核心检测是手段应用是目的状态检修的指导纲领：前言6七分靠管理三分靠技术十二分靠数据状态检修的基本要义：前言7国内配电设备状态检修的现状：重输电，轻配电；不分主次，胡子眉毛一把抓；重设备，轻分析；重技术，轻管理；迷信导则，轻视方法论；前言8第一篇、基础理论第二篇、技术释疑第三篇、案例解析9内容提要一、高压开关柜的故障特征;二、高压开关柜局放实用检测技术;三、高压开关柜局放数据的分析技术;四、高压开关柜状态检修的管理问题；五、结束语;10内容提要一、高压开关柜的故障特征;二、高压开关柜局放实用检测技术;三、高压开关柜局放数据的分析;四、高压开关柜状态检修的管理问题；五、结束语;111、开关柜承担直接向用户馈电的任务，大多数馈电线路难以像输电线路按照“N-1”可靠性原则配置。因此，开关柜设备的可靠性直接决定了用户供电的可靠性。一、高压开关柜的故障特征122、状态检修是提高供电设备可靠性的重要技术手段。但是，开关柜不可能采取像高压变压器、GIS设备那样的在线监测技术路线，实现全面、实时的在线监测。高压开关柜数量众多;开关柜的设备造价低;监测设备的成本很高;一、高压开关柜的故障特征2005年度国家电网公司高压开关设备运行情况66%16%2%11%4%0%1%0%12kV(24)40.5kV72.5kV126kV252kV363kV500kV800kV133、开关柜属于多种电气设备的组合体,种类繁多,结构复杂。不同电器元件放电特性的差异,如电缆终端、母排、CT、避雷器、绝缘子等;不同结构导致的传输特性差异，GCD、GCK、KYN、GXN、HGXN等;紧凑型设计不可能固定安装大型监测装置;一、高压开关柜的故障特征144、开关柜故障已经导致严重后果。开关柜爆炸导致供电中断;引发火灾事故;一、高压开关柜的故障特征155、电力企业肩负的社会责任要求其必须重点预防非计划停电事故的发生：设备损失：可能仅有数十万元；生产企业的损失如何评价？电力企业如何适应经济转型？伴随着中国国际化水平的提高，电力企业如何脚色转型？北京奥运保供电；上海世博保供电；广州亚运保供电；一、高压开关柜的故障特征166、非计划停电导致生产过程中断也会产生惊人的经济损失。一次电压暂降而使某生产线重新启动需花费50,000美元；某玻璃制品厂因短时间电压中断，造成损失约200,000美元；某计算机中心因供电中断引起约600,000美元的损失；一、高压开关柜的故障特征17一、高压开关柜的故障特征开关柜究竟有哪些类型的故障？开关柜的主要故障形式又是什么？186、开关柜的故障类型及统计结果。拒动故障，主要是机构等机械原因;误动故障，主要是二次控制回路原因;绝缘故障，主要是缺陷、爬电、闪络等；开断与关合故障，多种原因；载流故障，主要是接触不良、插件偏心；外力或其它故障，如加工工艺不良等；2004-2005年度中高压开关设备故障统计39%0%26%4%3%28%拒动误动绝缘故障载流故障开断与关合故障其他故障一、高压开关柜的故障特征根据中国电科院开关设备故障统计结果分析得出，不含40.5kV以上。绝缘与载流故障约占30％~40%！1989~1997开关柜故障统计结果29%7%9%8%11%36%拒动误动开断与关合绝缘故障载流故障外力其他197、1992年～2002年广东电网开关设备故障统计结果。一、高压开关柜的故障特征10%0%48%18%9%15%拒动误动绝缘故障载流故障开断与关合故障其他故障绝缘与载流故障约占66％！20一、高压开关柜的故障特征绝缘与载流故障都是与放电现象密切有关的！绝缘与载流故障比率约在30％～50％之间！对中压开关设备实施放电检测可显著减少故障概率！218、英国中低压真空开关故障统计结果。一、高压开关柜的故障特征8%30%26%9%3%6%11%6%1%MaloperationMechanicalDischargeVTCTCableBoxVacuumLightningWater30%–38%26%–44%22一、高压开关柜的故障特征Upto44%ofallfaultscanbedetectedbypartialdischargetechniques85%ofalldisruptivefailuresarepartialdischargerelated23内容提要一、高压开关柜的故障特征;二、高压开关柜局放实用检测技术;三、高压开关柜局放数据的分析;四、高压开关柜状态检修的管理问题；五、结束语;24二、高压开关柜局放实用检测技术局部放电既是设备故障的征兆，也是造成绝缘劣化的重要原因。局部放电检测和监测是实现状态监测的重要技术手段。25二、高压开关柜局放实用检测技术局部放电产生的原因介质内部或表面的电场强度过高绝缘层洞穴内部放电电晕放电表面放电26导致设备局部放电的因素运行状态的影响运行过电压：轻载、电缆或电容器投切；雷电波冲击；谐波畸变；设备本身的原因绝缘材料不均匀；内部存在空洞和杂质；导体表面存在凸出部；绝缘强度设计裕量不足；环境因素的影响：潮湿、过热。二、高压开关柜局放实用检测技术27二、高压开关柜局放实用检测技术局部放电的伴生现象电磁波的发射：HF~VHF～UHF～SHF声音信号：可闻噪声～超声波（振动）气体生成物：氮化物、碳化物、氟化物光：红外、紫外、可见光发热：局部温度过高；电流行波：高频脉冲电流，1MHz以下。28二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放检测实用技术电磁测量法；声音测量法；气体测量法；光测量法；温度测量法；脉冲电流法；29二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的电磁测量法(1)局部放电发生时，电子快速由带电体向接地的非带电体迁移，如柜体；放电点产生高频电流波，并向两个方向传播；受集肤效应的影响，电流波仅集中在金属柜体内表面传播，而不会直接穿透；在金属断开或绝缘连接处，电流波转移至外表面，并以电磁波形式进入自由空间；电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压(TransientEarthVoltage)。30二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的电磁测量法(2)暂态对地电压可用TEV传感器进行测量；其幅值与放电量和传播途径的衰减程度有关；衰减量主要取决于放电点位置、设备的内部结构以及开口大小有关，如垫圈的厚度。利用装设在金属柜体外表面上的两个TEV传感器所测量的信号到达时差，可以实现粗略的局部放电定位。31二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的电磁测量法(3)暂态对地电压传感器类似于RF耦合电容器；外壳兼作绝缘与保护的双层功效；开关柜壳体上暂态对地电压的变化会在传感器的金属极板上感应出高频电流，感应电流的大小与放电脉冲的前沿陡峭程度有关；对传感器输出的高频电流进行处理，可以间接获得局部放电的强度和频度。开关柜金属盘传感器绝缘层传感器主体引出线带电体32二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的声音测量法(1)局部放电前，放电点周围的电场应力、介质应力、粒子力处于相对平衡状态。局部放电是一种快速的电荷释放或迁移过程，导致放电点周围的电场应力、机械应力与粒子力失去平衡状态而产生振荡变化过程；机械应力与粒子力的快速振荡，导致放电点周围介质的振动现象，从而产生声波信号；33二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的声音测量法(2)放电强度的大小决定了电场应力、机械应力和粒子力的振荡幅度，直接决定了振动的程度和声波的相度；对于同种程度的放电，振动幅度与介质的弹性系数有关，固体与液体振动小，气体振动大；振动和声波的传播过程是有损耗的，传播途径的差异导致超声波强度与放电强度之间复杂的比例关系；34二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的声音测量法(3)电缆终端、接头等部件的内部放电导致的振动幅度较小，难以采用超声波方法测量；绝缘子、母排导致的表面放电导致的振动幅值较大，方便使用超声波方法进行测量；超声波传感器的类型对检测结果也有一定的影响，压电式与开放式各有优势；35电磁测量与声音测量的对比电磁测量法对脉冲的变化速度比较敏感，比较适合介质内部放电；对放电频谱较低的套管、终端、绝缘子表面放电不敏感；易受外界电磁干扰的影响；能够精确定位，但分辨率不高，主要是设备精度限制；传播过程衰减较小；声音测量法对介质类型比较敏感，适合检测空气介质放电；比较适合检测套管、终端、绝缘子的表面放电；易受现场机械振动的干扰；定位精度受内部反射、折射等现象的影响，但对设备精度要求较低；传播过程衰减大；二、高压开关柜局放实用检测技术36声－电联合测试是开关柜局部放电检测的最佳选择！二、高压开关柜局放实用检测技术2009年4月，北京供电局现场对比试验；2009年5月，福建电科院试验室物理模型测试；37二、高压开关柜局放实用检测技术沿面放电模型瓷绝缘子表面放电模型开裂瓷绝缘子内部放电模型超声波检测有效，电磁检测不敏感；超声波检测有效，电磁检测不敏感；电磁法检测有效，超声波检测基本无信号；38内容提要一、高压开关柜的故障特征;二、高压开关柜局放实用检测技术;三、高压开关柜局放数据的分析;四、高压开关柜局放数据的管理；五、结束语;39三、高压开关柜局放数据的分析40对《电力设备带电检测技术规范》的质疑：传感器参数对测试结果的影响？信号处理电路设计参数对测试结果的影响如何？信号分析技术对测试结果的影响？不同年代设备制造水平对放电程度的影响？不同电压等级设备放电水平的差异？环境因素的影响：郊区和市区变电站能够采用同样的标准吗？不同制造商的设备制造水平一样吗？不同电力公司开关设备的配备情况统一吗？三、高压开关柜局放数据的分析41TEV测试原理：dtduCidtduRCRivC表示传感器参数，决定了传感器单元检测的灵敏度；EA：5pF；IPEC：150pF；RedPhase：20pFR为检测设备的检测阻抗，一般设定为50欧姆；不同设备信号处理电路的适用频率范围也会造成测试结果的差异；三、高压开关柜局放数据的分析42来自不同测量仪器的检测结果，能够采用统一的标准来衡量开关设备是否异常吗？三、高压开关柜局放数据的分析43简单的阈值判断是远远不够的，必须寻找更为有效的分析方法！！！三、高压开关柜局放数据的分析44局部放电数据分析技术不是简单地回答“Yes”与“No”，其目标是在海量数据中发现“异常者”，总结出指导检修的普遍性规律；三、高压开关柜局放数据的分析信息知识检测技术诊断技术45对高压开关柜局放数据进行分析，需要遵循下列基本原则：基于任何检测技术的数据都是有用的；基于任何检测技术的数据都有其局限性；规律隐藏在长期、连续的测试数据当中；实施状态检修，既需要充分利用现有的规律，更需要对现有规律的持续完善和补充；三、高压开关柜局放数据的分析46标准／导则仅是经验的总结，而非判断故障与否的唯一依据；指导变压器／电抗器状态检修的DGA方法，其基本依据来源于6000台服役变压器测试数据的统计分析：三、高压开关柜局放数据的分析设备名称气体组分注意值（ppm）所占比例变压器及电抗器总烃1505.6％乙炔55.7％氢1503.6％47高压开关柜局放数据