201509电气绝缘在线检测及诊断技术分解
高电压技术-第五章-电气设备绝缘在线检测与诊断
计 数
N
器
t
i(t)
t1 t2
f0
t
t1
t2
N f0
t T
iu
360
,
t 360
2T
介质损耗角正切值测量——事例
某变电站电容式套管的在线检测和停电预防性检测结果对比 存在一处绝缘缺陷
在线加工作电压（110kV）可发现，预防性试验加10kV不能发现
在线监测更能发现绝缘缺陷，比停电预防试验更有效和及时 绝缘良好部分：在线检测和停电检测值接近。
BP神经网络构成的一般特点
包含：输入层、输出层和隐层 隐层可以是单层，也可是多层。最基本的是单隐层。 各层可有多个神经元或节点， 输入层节点一般与输入参量数相同， 输出层节点一般与输出结果个数相同 第i层神经元只接受第（i-1）层神经元给出的信号，无反馈
BP神经网络的实际建立过程
确定参与诊断的参量（输入量）的类型和数量
加窗傅里叶变换：时域窗口与频率无关 小波分析的特点：
时域、频域同时具有局部分辨率 有效处理突变信号 继承和发展了加窗傅里叶变换，革命性的变化
第五章 电气设备绝缘在线检测与诊断
主要内容
状态检修的一般性知识 两类设备在线检测的具体技术：
电容型设备 MOA
分析方法在绝缘监测与诊断中的应用：
神经网络 小波分析 专家系统
5.1 电气设备绝缘的状态检修
电气设备绝缘维护
绝缘性能是决定电气设备寿命的关键。
绝缘事故是电力系统事故的主要原因。 绝缘年龄：电气设备的寿命不决定于运行的年数，而由 其绝缘状况决定。
MOA的泄露电流测量——全电流法
全电流法：测量总泄漏电流是否增加， 以及增加的程度
容性电流不变，全电流的增加即是阻性 电流的增加。
探讨电力电缆绝缘的在线监测及诊断
探讨电力电缆绝缘的在线监测及诊断电力电缆大都位于地下，造成对电力电缆绝缘检测和维修等工作难度增大，在发生故障后需要花费大量的人力物力对其进行维修。
本文主要对电力电缆绝缘的在线监测和诊断的主要方法进行了介绍，以期为日后电力电缆绝缘的在线监测发展提供理论依据。
标签：电力电缆;绝缘;诊断;在线监测1引言为保障电能安全稳定的传输，相关部门要对电力电缆的绝缘情况进行检查和维护。
我国传统的检测电力电缆绝缘情况的方式是离线检测，该检测方法需要在停电的状态下对设备进行检测。
然而随着社会发展脚步的加快，对电力的需求不断增加同时希望在减少停电的情况下对电力电缆进行检测，在线检测是一种能够在运行状态下对电力电缆的绝缘状况进行监测的方法。
2.电力电缆绝缘在线监测方法2.1直流叠加法直流叠加法指的是通过在电磁式的电压互感器中性点接地的位置添加约50V的低压直流电压源，使接地电压互感器的中性点及运行母线加到电缆的三相中。
因此同时外加有直流电压和工频交流的电缆，再使用LC滤波器，滤除测试回路中的交流成分，只检测由电源E流过电缆绝缘层微弱的直流电流或者计算出电缆中的绝缘电阻从而判定电缆的绝缘情况。
直流叠加法的基本原理图如图1所示。
运用直流叠加法测量的过程中，由于杂散电流的变化比较大，因此所得出的结果测量误差较大。
如果电缆头部位置表面泄漏电阻比较低的时候，测量误差也会增大。
当前存在的解决方法是，在叠加装置和在线检测装置距离较近的时候使用电容阻断的方法可以干扰电流通路。
除此之外还可以通过补偿电动势法避免干扰电流。
如果直流电流长期流经互感器TV，可能会造成电压互感器的磁路处于饱和状态而形成零序电压。
有报告指出，当直流叠加电压为6V时不会出现问题。
但是在实际生活中，该法对于中性点直接接地的电网并不适用。
2.2直流分量法交聯聚乙烯（XLPE）电力电缆中水树枝具备“整流作用”（如图2所示）可以使外加交流电压负半周树枝放电向的绝缘中增加许多负电荷，但是正半周树枝的正电荷比较少，所以不能完全中和负电荷。
电气绝缘在线检测与故障诊断概要
U e U 1
j A
U U 1 e j ( A B ) X jY I1 I
I e j B I 1
tg tg (90 ) X / Y
用pT法带电检测测值
Cx(pF) 6301 tgδ X(%) 0.18
2
3 4
6570
6270 6230
6550
6270 6230
0.2
0.1 0.1
6544
6221 6221
0.2
0.16 0.12
备注：实例中用的低压标准电容器CN为2000pF
4.2.3 tgδ及Cx的在线监测
1）应用硬件的方法 2）应用软件的方法
屏幕显示或打印，也可存盘待用 发现有异常，根据不同的设计可发警报或进行相应的 操作 可以与上一级检测中心相连，即形成多级的监控系统 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)
已被纳入到电力系统综合自动化系统之中
国外常用的绝缘在线监测方法举例
4电气绝缘在线检测与故障诊断
4.1 绝缘预防性试验综述 4.2 电容型试品的在线检测
4.1.1绝缘预防性试验的重要作用
高压电气设备的检验、试验制度和规范
出厂前：型式试验及例行试验 投运前：交接试验 运行中：定期进行预防性试验
预防性试验数据的分析
执行规程 纵比：与同一设备过去的测量数据作比较 横比：与同类被试品进行互相对比
高压标准电容器 电压互感器 同相之间比较CX
G
CN
B R4 C4
D
电容式套管带电检测实例
电气设备的绝缘试验分解课件
目录
• 绝缘试验概述 • 绝缘电阻试验 • 耐压试验 • 介质损耗角正切值试验 • 局部放电试验 • 绝缘试验案例分析
01
绝缘试验概述
绝缘试验的定义
绝缘试验
通过施加一定程度的电压或电流，检测电气 设备绝缘性能的一种试验方法。
目的
评估电气设备的绝缘性能，预防设备损坏和 人身事故。
04
处理措施
对变压器进行大修，更换局部 缺陷的高压线圈，并进行全面 绝缘试验。
电动机绝缘试验案例
处理措施
案例概述
某电动机在运行过程中出现异 常声响和振动，怀疑是绝缘问 题。
试验过程
通过测量电动机的绝缘电阻、 介质损耗因数、耐压试验等参 数。
故障诊断
根据试验结果，发现电动机的 定子绕组存在松动现象，导致 绝缘性能下降。
耐压试验是一种检测电气设备绝缘性能的重要方法，通过施加高电压来模拟设备在实际运行中可能面临的极端 电压条件，以检验设备的绝缘强度和耐受能力。
耐压试验通常在设备制造过程中、安装后、维修后或定期进行，以确保设备在长期使用过程中的安全性和可靠 性。
耐压试验的原理
耐压试验通过施加高于正常额定电压的试验电压，模拟设备 在实际运行中可能面临的极端电压条件，以检测设备的绝缘 性能。
影响绝缘电阻的因素
环境湿度
湿度越高，绝缘材料的吸湿性越强，绝缘电 阻越低。
环境温度
电压和频率越高，电场对绝缘材料的破坏越 严重，绝缘电阻越低。
电压和频率
温度越高，绝缘材料的热老化越严重，绝缘 电阻越低。
机械应力
机械应力会导致绝缘材料变形、开裂或压痕 ，从而影响其绝缘性能。
03
耐压试验
耐压试验的定义
电气绝缘在线检测及诊断技术天津大学作业答案
电气绝缘在线检测及诊断技术天津大学作业答案第一篇：电气绝缘在线检测及诊断技术天津大学作业答案电气绝缘在线检测及诊断技术复习题选择题1．下列不是电介质在强电场作用下呈现的现象是（B）。
A．放电B．极化C．闪络D．击穿2．故障诊断主次图中，主要因素是指占累计相对故障率（C）的因素。
A．0 ~ 80%B．50 ~ 80%C．80 ~ 90%D．90 ~ 100% 3．电磁干扰最基本、最有效的抑制方式是（A）A．接地B．屏蔽C．滤波D．保护 4．1 MHz以下的系统接地，要尽量采用（C）方式。
A．悬浮接地B．混合接地C．单点接地D．多点接地5．下列传感器接入方式中属于磁性耦合方式的是（D）。
A．电容接入式B．电阻接入式C．阻容接入式D．普通CT 6．VLF高压试验是指交流输出频率在（B）及以下的高电压试验。
A．0.01 HzB．0.1HzC．1 HzD．10 Hz 8．喷水分级法表征绝缘子憎水性变化时，（D）级表示憎水性完全丧失。
A．HC1B．HC3C．HC5D．HC7 9．不同悬挂方式下电力系统外绝缘泄漏电流的对比结果正确的是（A）。
A．LCmax-垂直耐受 > LCmax-耐张耐受 > LCmax-V型耐受 B．LCmax-垂直耐受 > LCmax-V型耐受 > LCmax-耐张耐受C．LCmax-耐张耐受> LCmax-V型耐受> LCmax-垂直耐受D．LCmax-耐张耐受 > LCmax-垂直耐受 > LCmax-V型耐受 10．电力变压器油在运行中因受温度、电场、氧气、（C）和钢铁等材料作用，会发生氧化、裂变与碳化等反应。
A．压力B．放电C．水分D．氢气11．阻抗电压是电力变压器的重要参数，其大小主要取决于（B）。
A．空载电流与短路电流的大小B．变压器的设计尺寸 C．电压变比及其稳定性D．空载损耗的大小12．电力变压器油枕内的绝缘油采用（C）可以吸收来自空气中的水分和杂质，以保证变压器绝缘油的良好绝缘性。
第二讲绝缘的监测与诊断
1、局部放电基本概念
局部放电：指由于电气设备内部绝缘里面存在 的弱点，在一定的外施电压下发生的局部重复 击穿和熄灭现象。
这种局部放电发生在一个或几个绝缘内部的气 隙或气泡之中。
绝缘内部气隙局部放电等值电路
气隙 Cg
Ca Cb
Ι Ⅱ
Z
Cg
Ca ~ Um sint
Cb
Ι Ⅱ
C
Ca
CbCg Cb Cg
常用的液体和固体介质为： 液体介质：变压器油、电容器油、电缆油 固体介质：绝缘纸、纸板、云母、塑料、电瓷、 玻璃、硅橡胶
在电场作用下，电介质中出现的电气现象 可分为两大类: ➢ 弱电场—电场强度比击穿场强小得多
极化、电导、介质损耗等 ➢ 强电场—电场强度等于或大于放电起始场强
或击穿场强
放电、闪络、击穿等
第三节 绝缘特性试验项目及其检测方法
一. 绝缘电阻和吸收比
绝缘电阻R：施加直流电压时测得的电阻，通常
指吸收电流衰减完毕后测得的稳态电阻值。
吸收比：
K1
R60 R15
U / I60 U / I15
I15 I 60
K1>1，K1值越大，表示吸收现象越显著，绝缘的性能越好
测试功效 : 可有效地发现：（1）两极间有贯穿性的导电通道
W
1 2
qr (Us
U
r
)＝
1 2
q Cg Cb Cb
(U s
Ur)
设气隙开始出现局部放电（ug Us ）时的外加电压
瞬时值为 U i ，则有：
Us
Cb Cg Cb
Ui
若Ur
W 0
1 2
q
Ui Us
(U s
Ur)
电力系统中的绝缘故障检测与诊断技术
电力系统中的绝缘故障检测与诊断技术电力系统是保证电力供应和电安全的重要设施，而绝缘是电力系统安全稳定运行的重要保障。
然而，由于电力系统工作条件的苛刻和设备老化等因素，绝缘强度会逐渐下降，甚至会发生故障，导致停电、短路等电力事故，给人们带来严重的生产和生活损失。
因此，电力系统中的绝缘故障检测与诊断技术是提高电力系统运行安全可靠性的重要手段。
本文将从绝缘故障的常见类型、检测技术、诊断方法和发展趋势等方面，探讨电力系统中的绝缘故障检测与诊断技术。
一、绝缘故障的常见类型电力系统中的绝缘故障主要分为漏电、绝缘老化、击穿等几种类型。
其中，漏电是指电介质内部的介质强度受到外部因素的破坏而引起不规则的电荷分布，导致绝缘强度下降，从而引起局部放电，并逐渐发展为完全击穿；绝缘老化是指电介质在使用过程中，由于受到电磁场、热量和光线等外部因素的破坏，导致绝缘材料老化断裂，继而引起绝缘强度下降；而击穿则是指电介质内部的电场强度达到绝缘强度以下，出现放电，引起电介质的破坏，可能导致设备彻底失效或起火烧毁。
二、绝缘故障检测技术为了及时发现和修复电力系统中的绝缘故障，必须采用适当的检测技术。
目前，主要的绝缘故障检测技术包括以下几种：1. 直流高压法直流高压法是一种广泛应用的检测绝缘强度的方法。
我的原理是利用直流高电压测试绝缘强度，在保证电流小于安全范围内，测量相电压与地电压的比值，来判断设备的绝缘强度是否符合要求。
这种方法操作简单便捷，但缺点是不容易检测到漏电，而且不能确定故障的位置。
2. 前馈回路法前馈回路法是一种检测漏电故障的方法。
该方法在待测电源上串接了一对独立的感应线圈，检测线圈的电流变化来判断是否存在漏电现象。
由于测量电流很小，所以不容易引起短路或打火，检测灵敏度高，但是其复杂度较高，成本也比较昂贵。
3. 模糊综合评判法模糊综合评判法是一种应用人工智能手段的方法，它将来自不同传感器的绝缘电压、绝缘电阻、局部放电等多个参数进行多源综合评判，通过人工智能算法对故障进行诊断。
探讨电力电缆绝缘的在线监测及诊断
探讨电力电缆绝缘的在线监测及诊断报告指出，当直流叠加电压为6V时不会出现问题。
但是在实际生活中，该法对于中性点直接接地的电网并不适用。
2.2直流分量法交联聚乙烯（XLPE）电力电缆中水树枝具备“整流作用”（如图2所示）可以使外加交流电压负半周树枝放电向的绝缘中增加许多负电荷，但是正半周树枝的正电荷比较少，所以不能完全中和负电荷。
这种方法不用外加电源，而且测量的时候仅需将外皮接地线而不需要接触其它带电的位置，因此在使用的过程中更加的安全方便。
但是由于直流分量很小，因此在护层绝缘电阻数值较低时容易受到其他电流干扰。
所以需要从所测量的数值之中区分出干扰电流和直流分量电流。
如果电缆屏蔽接地化学电动势比较大但护套绝缘电阻比较小时，可能在所监测的回路中形成比较大的干扰电流，造成待测的电流被淹没。
2.3介质损耗因数法电缆的介质损失角正切值tanδ越小，电力电缆绝缘介质的性能越好，绝缘介质损耗也越小。
介质损耗因数法是通过电压互感器、电流互感器对电缆绝缘上的电压及电流进行测量，然后利用特定的方法和装置对电缆的介质损耗因数tanδ进行测量，如图4为损耗因数的在线监测方式。
在对多条电路的电缆做tanδ巡回监测过程中，通过比较各电缆上所得到的电流信息和从母线的电压互感器处获得的电流信息的相对位置，即可完成对全部电缆的损耗因数的测定。
但是由于介质损耗因数法反映的是电力设施或者电缆绝缘的整体性缺陷，在一个较大的电路系统中，某处个别较为集中的缺陷并不会造成tanδ值的明显变化。
2.4局部放电法在绝缘材料的内部出现区域性放电的情况时，在放电点的位置会出现物理现象，包括电现象和非电现象。
其中电现象包括电磁波、电脉冲及其反射以及介质损耗明显提高等，非电现象包括红外光、声、热等。
电力电缆的区域性放电量和绝缘材料状况息息相关，区域性放电量变化表示电缆绝缘可能存在造成电缆故障的缺陷。
2.5低频叠加法低频叠加法的使用是为了减少直流微电流监测的问题，该方法通过将7.5赫兹、20V左右的电压以在线叠加的方式接到电缆绝缘上，再在电缆接地线中接入监测装置，从而得到对应的绝缘电阻的准确数值。
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电气绝缘在线检测及诊断技术》在线作业一
单选题血
血一、单选题（共 20道试题，共100分。
）
l »l »l l.
A. 接地
B. 屏蔽
C. 滤波
D. 保护
A. 传感器的构成
B. 传感器的输入量
C. 传感器的工作原理
D. 传感器的基本效应
满分：5分
[SIS 3.介质损耗角受绝缘结构形状及尺寸的影响，并取决于介质的损耗特性。
A. 对
B. 错
满分：5分
510.串联电介质在交变电压下介质的场强分布与介电常数成反比。
A. 对
B. 错
满分:5分
LMM .下列措施中，不属于减小分流器测量系统误差的措施是（）。
A. 尽量提高分流器本身的自感
试卷总分：100
测试时间:
LiJ- 电磁干扰最基本、最有效的抑制方式是（）。
满分:
LMSJ 2. 电阻式传感器的命名是按照（）给传感器分类命名的。
LSJ
B.采用电动稳定性较高的分流器
C.对外界磁场有良好的屏蔽能力
D.测量系统的信号引线应采用屏蔽线
满分：5分
LLL^G.下列不属于定期维修弊端的是（）。
[B
A.维修周期频繁
B.经济性差
C.检修项目不足
D.易发生人身和设备安全事故
满分：5分
[MB?.下列特性中，不属于传感器静态特性的是（）。
A.阶跃响应特性
B.迟滞
C.重复性
D.线性度
满分:5分
13」釦8.直接感受被测量，并输岀与被测量成确定关系的某一物理量的元件是（）。
A.敏感元件
B.转换元件
C.放大元件
D.测量元件
满分:5分
im 频率高于（）的机械波，称为超声波。
A.2kHz
B.200kHz
C.2MHz
5分
接地就是在电气设备和大地之间实现确实的电气连接。
对于大电容试样，直流耐压试验所带来的残余破坏远大于交流耐压。
A. 对
B. 错
D.20kHz A.对
B.错
满分：
[MB ii. 传感器是一种以一定精确度把被测量转换为之有确定对应关系的、
理量的测量装置。
便于应用的某种物 A.对
B.错
满分：
[um . 采用HC 等级表征绝缘材料表面憎水性时，（）级代表憎水性完全丧失。
A. HC1
B. HC3
C. HC5
D. HC7
满分：
5103. 下列介质击穿中，难以靠增加绝缘厚度以提高击穿电压的是
（）。
A.电击穿
B .
热击穿
C. 化学击穿
D. 电化学击穿
满分： 吋115. 5分
下列不属于电磁干扰危害的是（）。
满分： LLLiJ io. 满分： rm i4.
A.造成测量仪器性能下降
B.导致人员受到伤害
C.导致元器件烧毁或击穿
D.导致机电设备和控制装置误动作
满分：5分
[MB IG.电气绝缘故障诊断最基本的功能就是对设备未知故障的分类问题。
[£|
A.对
B.错
满分：5分
I釦釦17.允许一定频率范围内信号通过的滤波器是（）。
A.高通滤波器
B.低通滤波器
C.带阻滤波器
D.带通滤波器
满分:5分
[MB I B.当干扰频谱成分不同于有用信号的频带时，可以用滤波器将干扰加以滤
除。
A.对
B.错
满分：5分
131釦19.下列传感器接入方式中属于磁性耦合方式的是（）。
A.电容接入式
B.电阻接入式
C.阻容接入式
D.普通CT
满分：5分
[¥7¥120. 影响迟滞的主要因素包括传感器机械结构中的摩擦、后现
游隙、各结构材料受力变形的滞象。
Lk.l
《电气绝缘在线检测及诊断技术》在线作业
HE —、单选题（共 20道试题，共100分。
）
U 国1.确定电力电缆设计是否满足预期使用要求的试验是（）。
A.例行试验
B.交接试验
C. 预防性试验
D. 型式试验
满分:
A.对
B.错
5分 电场及磁场常会影响现场电桥法检测电容型设备 除干扰的方法是（）。
[B
A.采用改变试验电源极性
GIS 中使用SF6气体作为绝缘介质，主要是由于
SF6气体具有很强的电负性。
A.对
B.错
满分:
Em
ACBAA CAADA ADBBC ADADA
试卷总分：100
测试时间:
满分: tand 的平衡及准确，下面不能用于消
r B.采用加移相器
C.采用45或55 Hz异频电源
D.采用较好的接地方式
满分:
SIE4.电力电容器的介质材料主要起到储藏能量和绝缘的双重作
用。
A.对
B.错
满分:
使用0.1Hz交流耐压设备所需功率比使用工频50Hz交流耐压设备小（）。
CH
A.500 倍
B. 50
倍
C. 10 倍
D. 100 倍
满分:
[MB6.阻抗电压是电力变压器的重要参数，其大小主要取决于
（）。
A.空载电流与短路电流的大小
B.变压器的设计尺寸
C.电压变比及其稳定性
D.空载损耗的大小
满分：5分
SIS?.下列不属于电力电缆缺点的是（）。
[E
A.制造工艺复杂
B.造价高
C.输电通道小
D.施工维修麻烦
满分：5分
L、.1$」8.（）是国内人工污秽试验中常用的污秽度参量，被作为利用人工污秽试验来确定某处
r
绝缘子行为的基础。
[5]
A.等值盐密
B.污秽度
C.疏水性
D.泄漏电流
满分：5分
I»l»l9.测量绝缘电阻是检查电缆线路绝缘状态最简便的方法。
A.对
B.错
满分：5分
SIO o.按照用途对外绝缘进行划分，下列不属于线路绝缘子的是（）。
r
A.悬式绝缘子
B.耐张绝缘子
C.套管
D.针式绝缘子
满分：5分
[EO i.根据交联聚乙烯电缆事故原因的分析，其中主要原因是（）。
A.水树
B.电树
C.外力破坏
D.绝缘杂质
满分:5分
⑸釦12.电缆终端是安装在电缆末端，以使电缆与其他电气设备或架空输电线相连接,
绝缘直至连接点的装置。
A.对
B.错
并维持
满分：5分
L、丄$」13.下列检测方法中，不属于目前对油浸电力变压器比较有效的在线检测方法是r
r A.油中溶解气体的色谱分析
B.微量水分的在线检测
C.绕组直流电阻检测
D.局部放电检测
满分：5分
[MB 14.下列不属于变压器常见故障的是（）。
A.绕组故障
B.套管故障
C.电压分接开关故障
D.铁芯故障
满分：5分
5105.介质损耗表示绝缘介质的品质，仅取决于材料的特性与材料尺寸无关的物理量。
A.对
B.错
满分:5分
I釦釦16.下列不属于导致复合绝缘子龟裂的原因是（）。
A.外力破坏
满分:5分
[HO?.下列不属于外绝缘设计试验的是（）。
A.工频湿耐受电压试验
B.雷电冲击耐受电压试验
C.温度循环试验
D.无线电干扰试验
B. 循环热应力
C. 机械疲劳
D. 紧固部位机械应力过大
满分：5分
I »l>l l8.污闪是指线路绝缘子表面积污， 在受潮或爬电比距不足的情况下， 在正常运行电压下 发生的闪络放电现象。
[S
A.对
B.错
满分：5分
SIO Q .避雷管的保护方式是当岀现较高瞬变电压时, 电压迅速降到很低水平，导致大部分瞬态能量被转移掉。
A.对
B.错
满分：5分
⑹釦20.局部放电引发的变压器油发生裂解，产生的气体主要是（）。
DADAA BCAAC AACDB ACAAC
避雷管内气体发生电离， 使避雷管两端 A. H2 和 C2H2
B. C2H4 和 CH4
C. H2 和 CH4
D. H2 和 C2H4。