电力设备在线监测第三章

第三章第三章第三章第三章电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测米米米米彦彦彦彦2008年年年年9月月月月电气设备在线监测技术的典型应用电气设备在线监测技术的典型应用电气设备在线监测技术的典型应用电气设备在线监测技术的典型应用

电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测
金属氧化物避雷器的在线监测金属氧化物避雷器的在线监测金属氧化物避雷器的在线监测金属氧化物避雷器的在线监测
变压器油中溶解气体的在线监测变压器油中溶解气体的在线监测变压器油中溶解气体的在线监测变压器油中溶解气体的在线监测
变压器局部放电的在线监测变压器局部放电的在线监测变压器局部放电的在线监测变压器局部放电的在线监测
GIS局部放电的在线监测局部放电的在线监测局部放电的在线监测局部放电的在线监测
绝缘子泄漏电流在线监测绝缘子泄漏电流在线监测绝缘子泄漏电流在线监测绝缘子泄漏电流在线监测
电力系统过电压在线监测电力系统过电压在线监测电力系统过电压在线监测电力系统过电压在线监测第三章第三章第三章第三章电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测电容型设备的在线监测
第一节第一节第一节第一节概述概述概述概述一一一一、、、、电容型设备的监测项目电容型设备的监测项目电容型设备的监测项目电容型设备的监测项目二二二二、、、、电容型设备在线监测的意义电容型设备在线监测的意义电容型设备在线监测的意义电容型设备在线监测的意义三三三三、、、、电容型设备介质损耗的理论知识电容型设备介质损耗的理论知识电容型设备介质损耗的理论知识电容型设备介质损耗的理论知识
第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测一一一一、、、、电桥法电桥法电桥法电桥法二二二二、、、、相位差法相位差法相位差法相位差法三三三三、、、、数字分析法数字分析法数字分析法数字分析法第一节第一节第一节第一节概述概述概述概述一一一一、、、、电容型设备的监测项目电容型设备的监测项目电容型设备的监测项目电容型设备的监测项目
电容型设备电容型设备电容型设备电容型设备包括包括包括包括：：：：高压套管高压套管高压套管高压套管、、、、电容式电流互感器电容式电流互感器电容式电流互感器电容式电流互感器（（（（CT）、）、）、）、电容式电压电容式电压电容式电压电容式电压互感器互感器互感器互感器（（（（CVT）、）、）、）、耦合电容器耦合电容器耦合电容器耦合电容器（（（（OY）、）、）、）、电力电容器等电力电容器等电力电容器等电力电容器等。。。。特点特点特点特点：：：：电容型设备的高压端对地有较大的等值电容电容型设备的高压端对地有较大的等值电容电容型设备的高压端对地有较大的等值电容电容型设备的高压端对地有较大的等值电容。。。。110kV及以上的电容型设备的高压端对地电容约在及以上的电容型设备的高压端对地电容约在及以上的电容型设备的高压端对地电容约在及以上的电容型设备的高压端对地电容约在500～～～～5000pF范围内范围内范围内范围内。。。。
电容型设备的主要监测项目电容型设备的主要监测项目电容型设备的主要监测项目电容型设备的主要监测项目介质损耗角正切介质损耗角正切介质损耗角正切介质损耗角正切——tgδ电容值电容值电容值电容值——C电流值电流值电流值电流值——IX第一节第一节第一节第一节概述概述概述概述二二二二、、、、电容型设备在线监测的意义电容型设备在线监测的意义电容型设备在线监测的意义电容型设备在线监测的意义
监测监测监测监测tgδtgδδδδ是设备绝缘的局部缺陷中介质损失引起的是设备绝缘的局部缺陷中介质损失引起的是设备绝缘的局部缺陷中介质损失引起的是设备绝缘的局部缺陷中介质损失引起的有功电流有功电流有功电流有功电流分分分分量量量量IR和设备和设备和设备和设备总电容电流总电容电流总电容电流总电容电流IC之比之比之比之比。。。。监测监测监测监测tgδδδδ对发现绝缘的对发现绝缘的对发现绝缘的对发现绝缘的整体劣化整体劣化整体劣化整体劣化（（（（例如绝缘均匀受潮例如绝缘均匀受潮例如绝缘均匀受潮例如绝缘均匀受潮））））较较较较为灵敏为灵敏为灵敏为灵敏，，，，而对而对而对而对局部缺陷局部缺陷局部缺陷局部缺陷则不太灵敏则不太灵敏则不太灵敏则不太灵敏。。。。
监测监测监测监测C、IX能给出有关可引起能给出有关可引起能给出有关可引起能给出有关可引起极化过程极化过程极化过程极化过程改变的介质结构变化的信息改变的介质结构变化的信息改变的介质结构变化的信息改变的介质结构变化的信息（（（（例如例如例如例如：：：：均匀受潮或严重缺油均匀受潮或严重缺油均匀受潮或严重缺油均匀受潮或严重缺油））））还能发现严重的还能发现严重的还能发现严重的还能发现严重的局部缺陷局部缺陷局部缺陷局部缺陷（（（（绝缘部分击穿绝缘部分击穿绝缘部分击穿绝缘部分击穿）。）。）。）。第一节第一节第一节第一节概述概述概述概述三三三三、、、、电容型设备介质损耗的理论知识电容型设备介质损耗的理论知识电容型设备介质损耗的理论知识电容型设备介质损耗的理论知识XI•RI•CI•ϕ有绝缘缺陷的电容型试品有绝缘缺陷的电容型试品有绝缘缺陷的电容型试品有绝缘缺陷的电容型试品(a)等效电路等效电路等效电路等效电路(b)相量图相量图相量图相量图CRIItg=δ介质损耗介质损耗介质损耗介质损耗：：：：电介质的能量损耗电介质的能量损耗电介质的能量损耗电介质的能量损耗第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测
电桥法电桥法电桥法电桥法
相位差法相位差法相位差法相位差法
数字分析法数字分析法数字分析法数字分析法第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测
电桥法电桥法电桥法电桥法优点优点优点优点：：：：比较准确比较准确比较准确比较准确、、、、可靠可靠可靠可靠；；；；与电源波形的频率无关与电源波形的频率无关与电源波形的频率无关与电源波形的频率无关；；；；数据重数据重数据重数据重复性较好复性较好复性较好复性较好。。。。缺点缺点缺点缺点：：：：需改变设备原有运行状态需改变设备原有运行状态需改变设备原有运行状态需改变设备原有运行状态；；；；操作比较复杂操作比较复杂操作比较复杂操作比较复杂；；；；是一种是一种是一种是一种间接测量方法间接测量方法间接测量方法间接测量方法。。。。电桥法很少用于介质损耗的在线监测电桥法很少用于介质损耗的在线监测电桥法很少用于介质损耗的在线监测电桥法很少用于介质损耗的在线监测，，，，常用于常用于常用于常用于电桥法很少用于介质损耗的在线监测电桥法很少用于介质损耗的在线监测电桥法很少用于介质损耗的在线监测电桥法很少用于介质损耗的在线监测，，，，常用于常用于常用于常用于介质损耗的离线测量介质损耗的离线测量介质损耗的离线测量介质损耗的离线测量。。。。介质损耗的离线测量介质损耗的离线测量介质损耗的离线测量介质损耗的离线测量。。。。第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测一一一一、、、、相位差法相位差法相位差法相位差法——过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法1.监测原理监测原理监测原理监测原理——原理框图原理框图原理框图原理框图1.监测原理监测原理监测原理监测原理——电流电流电流电流、、、、电压信号的获取电压信号的获取电压信号的获取电压信号的获取第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测一一一一、、、、相位差法相位差法相位差法相位差法——过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测一一一一、、、、相位差法相位差法相位差法相位差法——过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法1.监测原理监测原理监测原理监测原理——原理波形图原理波形图原理波形图原理波形图msT203600=ΔϕTmsΔ⋅=203600ϕTmsΔ⋅-=-=203609090000ϕδ第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测一一一一、、、、相位差法相位差法相位差法相位差法——过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法2.误差分析误差分析误差分析误差分析——误差来源误差来源误差来源误差来源
频率频率频率频率f的变化的变化的变化的变化当当当当f＝＝＝＝50Hz（（（（周期周期周期周期T＝＝＝＝20ms））））时时时时，，，，设设设设tgδδδδ＝＝＝＝1%，，，，则则则则δδδδ＝＝＝＝0.5730，，，，ΔΔΔΔT＝＝＝＝4.968ms。。。。00000755.0968.404008.203609004008.2036090=×-=Δ×-=msmsTmsδ若若若若f变为变为变为变为49.9Hz（（（（周期周期周期周期T＝＝＝＝20.04008ms），），），），则则则则：：：：tgδδδδ＝＝＝＝1.32%———相对误差相对误差相对误差相对误差：：：：32%！！！！！！！！！！！！对策对策对策对策？？？？？？？？？？？？对策对策对策对策？？？？？？？？？？？？第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测一一一一、、、、相位差法相位差法相位差法相位差法——过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法2.误差分析误差分析误差分析误差分析——误差来源误差来源误差来源误差来源
电压互感器原副边的固有相差电压互感器原副边的固有相差电压互感器原副边的固有相差电压互感器原副边的固有相差为系统误差为系统误差为系统误差为系统误差，，，，可在监测系统的数据处理时加以扣除可在监测系统的数据处理时加以扣除可在监测系统的数据处理时加以扣除可在监测系统的数据处理时加以扣除。。。。
谐波的影响谐波的影响谐波的影响谐波的影响tgδδδδ是由基波来计算的是由基波来计算的是由基波来计算的是由基波来计算的，，，，而电力系统中常存在高次谐波而电力系统中常存在高次谐波而电力系统中常存在高次谐波而电力系统中常存在高次谐波，，，，因此必须要有低通滤波单元因此必须要有低通滤波单元因此必须要有低通滤波单元因此必须要有低通滤波单元，，，，滤去高次谐波滤去高次谐波滤去高次谐波滤去高次谐波。。。。
电流电流电流电流、、、、电压两路信号在处理过程中存在时延差电压两路信号在处理过程中存在时延差电压两路信号在处理过程中存在时延差电压两路信号在处理过程中存在时延差低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波、、、、放大放大放大放大、、、、整形电路均会带来时延差整形电路均会带来时延差整形电路均会带来时延差整形电路均会带来时延差，，，，因此两路信因此两路信因此两路信因此两路信号的处理电路应选用相同参数号的处理电路应选用相同参数号的处理电路应选用相同参数号的处理电路应选用相同参数，，，，并选用性能优良的器件并选用性能优良的器件并选用性能优良的器件并选用性能优良的器件。。。。第二节第二节第二节第二节介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测介质损耗的监测一一一一、、、、相位差法相位差法相位差法相位差法——过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法过零相位比较法3.特点特点特点特点
优点优点优点优点不更改设备的运行情况不更改设备的运行情况不更改设备的运行情况不更改设备的运行情况。。。。
缺点缺点缺点缺点由于上述众多的误差因素由于上述众多的误差因素由于上述众多的误差因素由于上述众多的误差因素，，，，故对各单元电子器件的要求较故对各单元电子器件的要求较故对各单元电子器件的要求较故对各单元电子器件的要求较高高高高，，，，否则会影响监测数据的重复性否则会影响监测数据的重复性否则会影响监测数据的重复性否则会影响监测数据的重复