高压套管在线监测介绍
变压器高压套管综合监测装置
套管故障是导致变压器故障的常见的原因之一，利用在线监测技术使得工程师和资产管理人员能够在设备故障发展到危险级别之前，检测电容式套管的早期恶化情况，进而避免突发性事故的发生。
局部放电(PD,Partial Discharge)是由于高场强区域绝缘不良、带电部件松动或设计缺陷导致微弱放电引起，有些类型局部放电不会导致故障，但多数局部放电可发展为表面放电或其他绝缘故障，进而导致导致套管或变压器故障。
针对某些无法通过常规离线测试及在线介损（PF）监测技术反映的套管缺陷，可以通过结合在线局部放电监测技术加以识别。
InsulBM-1000C型变压器套管综合监测装置结合了套管介质损耗及局部放电两类在线监测技术，大大提高了套管故障的识别率。
该装置同时获得六支高压套管末屏泄露电流并通过复杂的DSP算法计算得到套管的介质损耗数值，并实现将套管的在线局部放电数据与介损数据的实时趋势监测。
该监测装置采用集成式套管末屏传感器同时测量泄漏电流和局部放电，并可以用于高压CT、高压充油电缆或其他具有测试抽头的容性设备。
该装置可连续监测高压套管的介损值、电容C1、泄漏电流、电压值、PD能量与强度值以及三相套管不平衡电流相位和幅值。
该装置的介损监测技术采用了五种算法，其中至少有三种算法同时工作以确保数据的可靠性。
根据变电站的设备配置和变压器数量，可以应用以下算法：·相邻套管相位比较算法计算得出相对介损值；·采用高低压比较法作为相邻相位比较法的补充；·标准参考及比较算法得到真实的介损值；·矢量电流和算法作为补充并用于提高数据精度；·同时应用至少三种算法以避免误报警的发生；介质损耗和电容值可以采用相邻相位法、相对比较法或标准参考法加以确定，其中介损值数据也可以考虑加入数据平滑处理算法。
此外，该InsulBM-1000C装置备有额外的输入通道用于监测变压器其他参数，如负载电流（3个输入量）、变压器温度（3个输入量）、环境温度和湿度等，这些参数为套管状态提供了更为可靠的参考数据。
W-PD2套管在线监测装置快速调试指南_V2.1
W-PD2快速调试指南I 说明A装置的调试需要在变压器带电且达到正常运行温度时进行。
B调试人员在进行W-PD2装置调试前，请准备好以下资料和工具：1、变压器高压套管最近一次的预防性试验数据，包括：介损值、电容值和试验温度；2、一字及十字小螺丝刀各一把、万用表一个C W-PD2装置可通过面板上8个小孔内按键设置。
建议使用直径3mm的绝缘塑料棍操作，切勿用力过度，以免损坏按键。
各按键的功能定义如下：ESC－用于取消命令以及返回前一页面或者返回上一级子菜单；ÃÅÆÄ－用于更改参数值以及更改菜单选项；ENT－用于选择菜单或者进入设置并且确认参数更改；MEM－用于进入内存模式读取数据；MOD－用于进入手动设置模式。
II 调试操作调试流程见右图。
调试步骤见下页表。
操作显示屏1. 拆除短接片在进行调试前，请先将W-PD2监测仪箱内左侧端子排1－2，3－4，5－6端子之间的短接片已拆除。
如不拆下短接片，将无法进入初始平衡调试，并且装置屏幕上将显示：“Error Low Signal ”。
2. 进入设置模式按《MOD 》键进入设置模式。
装置将要求输入密码，屏幕显示<1> 按方向键输入密码：5421并按《ENT 》键确认，等待约20s 。
如果等待的时间超过30秒并且没有显示设置模式，请按《ESC 》键返回并重新输入密码<2>Â 注意！该密码已经固化在装置内存中不可更改。
123. 设置日期时间W-PD2中日期格式为DD/MM/YY （日/月/年）。
按《ENT 》键进入日期设置。
光标闪烁的为当前正在更改的项目。
使用《←》《→》键选择另一个项目或者试验使用《↑》《↓》键更改数值。
设置完毕，按《ENT 》键确认或者按《ESC 》键不保存修改退出<3>W-PD2中时间格式为HH/MM/SS （时/分/秒）。
设置步骤与日期设置类似<4>344. 设置装置地址W-PD2中地址最大可设置为255。
变压器高压套管绝缘在线监测装置
W-PD2变压器套管在线监测装置使用说明书Ver 3.12006年4月变压器高压套管绝缘在线监测系统使用说明书目录第一章概述 (3)1.1 概要 (3)1.2 工作原理 (4)1.3 重要参数和选项 (5)1.3.1 规格 (5)1.3.2 显示，操作键盘和外部接线 (6)1.3.3 报警 (7)1.3.4 趋势计算 (7)1.3.5 G AMMA对温度的变化系数计算 (8)1.3.6 持续监测功能 (8)1.3.7 时间模式 (8)1.3.8 装置地址 (8)1.3.9自检和自校验 (8)1.3.10 辅助输入 (8)1.3.11停止监测 (8)1.3.12 软件 (8)第二章安装 (9)2.1 应用问题 (9)2.1.1 被监测变压器的型号与技术参数 (9)2.1.2 噪声和接地方式 (9)2.1.3 装置位置和环境因素 (10)2.1.4网络和装置通信 (10)2.1.5 W-PD2装置附件 (10)2.1.6 W-PD2接线图 (10)2.2 安装 (13)2.2.1 重要安全提示 (13)2.2.2安装W-PD2 (14)2.2.3 套管、温度以及电流传感器 (14)2.2.4 装置运行以及变压器运行 (15)第三章硬件设置步骤 (16)3.1 操作键盘 (16)3.2 通过操作键盘设置W-PD2 (16)2变压器高压套管绝缘在线监测系统使用说明书3第一章 概 述1.1 概要35~45%的变压器电气故障都与套管故障有关，尤其是套管的绝缘故障。
潮气入侵、绝缘油变质以及绝缘纸老化都会造成套管绝缘介损的升高，随之将引起绝缘过热及快速老化以至最终导致绝缘崩溃。
在一些绝缘老化的过程中，甚至早期都会出现局部放电。
绝缘老化导致介损增大以致破坏绝缘。
有些放电可能是由金属碎屑、数层绝缘纸穿孔引起的，当油污堆积在套管底部的瓷瓶上时，可能可以看到放电的痕迹。
通常铁芯上的绝缘退化时套管电容C1（高压棒与测试末屏之间的电容）也会增加。
在线监测的原理及方法
高压设备绝缘在线监测原理及方法目录第一章概述 (3)1.1高压电气设备绝缘在线（带电）监测目的和意义 (3)1.2带电测试、在线监测项目与预防性试验规程的对比 (4)1.3 输变电设备在线监测的技术要求 (7)第2章电气设备油中溶解气体监测原理及方法 (9)2.1变压器油中溶解气体在线监测的油气分离技术原理 (9)2.1.1真空脱气法 (9)2.1.2振荡脱气法 (10)2.1.3高分子平板膜脱气法 (10)2.1.4动态顶空脱气（吹扫－捕集） (11)2.1.5中空纤维膜脱气 (12)2.2混合气体分离技术 (13)2.3变压器油中溶解气体在线监测的气体检测技术原理 (13)2.4 典型装置及应用实例 (15)2.5 以油中特征气体法诊断故障的方法及应用 (17)2.6 油中特征气体组分比值诊断方法 (18)第3章变压器局部放电在线监测原理及方法 (21)3.1 脉冲电流法 (21)3.2 超声法 (22)3.3 超高频法 (24)3.4 局部放电监测抗干扰技术 (27)3.5 典型应用实例 (27)第4章变压器套管（容性）设备绝缘在线监测 (29)4.1 电容性设备绝缘结构及绝缘参数 (29)4.2 电容性设备在线监测的基本原理及方法 (29)4.2.1 过零比较法（相位差法） (29)4.2.2 谐波分析法 (30)4.2.3小波分析法 (31)4.2.4相对差法 (31)4.3 介损监测的稳定性分析 (31)4.4 典型应用实例 (32)第一章概述1.1高压电气设备绝缘在线（带电）监测目的和意义随着电网的不断扩大，电网故障的影响面也将不断增大。
输变电设备是构成电力网的基本要素（元件），也是构成电力网事故的主要源头。
部分运行时间较长的设备，因外部环境、制造中留下的缺陷、运行中的电、热、机械力等应力长期作用，其绝缘强度不断下降，产生的潜伏性故障发展到一定程度，必将引起设备故障并有可能扩大为电力网事故。
高压电力设备在线监测技术
讨论介质损耗角正切tg的意义
绝缘结构设计时，必须注意到绝缘材料的tg。如 果tg过大会引起严重发热，是绝缘材料迅速老化， 进而导致热击穿。
在绝缘预防性试验中， tg是基本测试项目，当绝 缘受潮或劣化时， tg将急剧上升。绝缘内部是否存
在可疑的放电现象，也可以通过测量 tg - U的关系 曲线加以判断（随电压增高， tg应不变，若变化，
Hale Waihona Puke 750kV 电容式电压互感器
均
瓷
中
压
套
心
环
导
体
悬浮 电位 屏蔽
接 地 屏
法 兰
支 撑 绝
蔽
缘
750kV断路器充SF6引线套管结构图
变电站中的主要电容性设备
▪ 电力电容器 ▪ 电容式套管 ▪ 高压电流互感器（CT） ▪ 高压电压互感器（PT） ▪ 电容式电压互感器（CVT）
数量约占变电站设备总台数的40%～50%。 电容型设备在变电站中具有重要地位，它们的绝缘状态
如果要求信噪比至少为2（SNR>2） 则 Y 230.150.9时，才能较准确地测量，这显然是
Y 不合要求的。
因此在实际测量中，需将谐波滤去，尤其是三次谐波，抑制 比应为300倍(50dB) ，才能保证 Y 0.003 时, 既可测出。
Y
影响因素
由于这种方法必须在一次回路中接入取样电阻R，虽然已并 有保护元件，但一次侧接地线一旦断开，则设备浮地，后果 不堪设想。
在线检测tg电桥法
一般采用正接法，对运行设备进行 检测。
CN为高压标准电容，通常存在一
定的损耗tgN（已知）。当电桥平衡
时，测量值为tgm，有
tgm ICc 4R4 tg(X N)
变压器套管故障的在线监测技术
变压器套管故障的在线监测技术摘要：本文介绍了利用光纤传感器监测变压器外壳故障的原理，提出了基于光纤传感器的套管故障实时在线监测管理系统的应用方案。
关键词：变压器；套管；光纤传感器；在线监测引言在变压器结构中，外壳是一个重要的组成部分，它将变压器内部的高压和低压引线引至油箱外部，充当接地绝缘和固定引线。
一般要求套管除符合规定的电气强度和足够的机械强度外，还必须在运行中具有良好的热稳定性和密封性，并能承受短路过热的瞬间。
变压器套管通常因各种原因导致失效，主要失效模式为局部放电，漏电，内部绝缘问题。
一旦套管失效，就有可能造成大面积停电，严重影响整个电网的安全运行。
因此，有必要监测和诊断变压器套管的状况。
传统的变压器外壳通过离线检测进行监控。
这样就很难在短时间内或无限期地发现故障，从而不可能及时发现故障，及时判断并及时修复故障。
随着技术的发展，红外测温，油色谱分析，介电绝缘测试等一些在线监测方法也逐步引入到维护工作中。
这些试点项目可以帮助人们及时了解套管的运行状况，并使维护或事故诊断更有针对性。
上述检测技术取得了不同程度的成功，但也具有局限性，包括强电磁场干扰和环境噪声，气体传感器选择性差等。
由于其体积小，灵敏度高，抗电磁干扰，复用能力强，可在恶劣环境下工作，更适合在复杂的电磁环境中工作。
本文采用全光纤传感器监测变压器套管的实时状态，结合计算机技术，信息处理技术，设计一套完整的实时在线综合智能监测系统进行实时监测进行套管操作，诊断和预警，消除事故发生，尽量减少事故造成的损失。
1变电检修中使用在线监测技术的重要意义在不断的检查和实践中，在线检测技术的合理性得到了验证，这种技术的推广，非常有利于变电站的维护工作。
在线监测技术可称为一种非常新型的监测方法，目的是获取数据，然后分析数据带来的故障维修参考价值。
我们都知道设备的性能与运行状况有关，设备故障的概率比较大。
一般情况下，设备故障造成的损失是无法估算的，而在线监测技术可以很好地处理这个问题。
高压电气设备绝缘在线监测技术
试论高压电气设备绝缘在线监测技术【摘要】运用高压电气设备绝缘在线监测技术可有效地保障高压电气设备的安全运行。
本文就高压电气设备在线监测技术的基本原理、在线绝缘监测设备的要点以及在线监测数据分析、诊断进行了探讨。
【关键词】高压电气；绝缘；在线监测1 高压电气设备在线监测技术的基本原理1.1 内涵高压电气设备在线监测技术是指利用电子技术、传感器技术、计算机及信号处理技术、网络技术等对处于运行状态中的高压电气设备绝缘之各种相关参数进行实时动态监测，从而有效地分析诊断出高压电气设备运行状态好坏的技术。
1.2 在线监测技术设备高压电气设备在线监测技术设备包含硬件和软件两部分。
硬件部分主要功能包括数据信号的采集以及信号处理；而软件部分依据传输收集到的实时数据，通过傅立叶变换、合理的数学模型等，计算出电容、频率、泄露电流、介损、母线电压、绝缘电阻以及三相不平衡信号等相关电气参数，然后对高压电气设备进行故障诊断分析。
1.3 在线监测系统高压电气设备在线监测系统主要包括信号采集系统、传感器系统、分析诊断系统。
信号采集系统主要负责信号处理和传输，即利用过零整形等数字滤波技术对信号进行滤波处理，把模拟量转化为数字量，并把数据信息输入到计算机；传感器系统主要负责监测和变换实时数据；分析诊断系统的主要任务是分析和诊断数据信息，并依据高压电气设备绝缘监测的要求，显示并储存所测量的各种相关数据和结果，如果有超标准的就向上一级控制中心传输信息。
1.4 在线监测技术的优点相比较传统的定期停电预防性试验，高压电气设备绝缘在线监测技术不仅提高了设备数据的真实性、针对性和实时性，还使检修更具有可操作性。
绝缘在线实时监测不但不需停电，而且可做到随时发现设备的绝缘缺陷，及时掌握设备绝缘的变化趋势，并据此进行诊断分析以及设备状态检修，防止突发事故。
2 监测设备要点分析2.1 避雷器当前，绝大部分变电站使用的氧化锌避雷器不再有串联间隙，在moa运行期间，总会有一定的泄漏电流经过阀片，加速阀片的老化；而moa阀片劣化的主要原因就是老化和受潮。
变压器高压套管在线监测数据阐述
变压器高压套管在线监测数据阐述电气设备在线监测技术是一种在运行状态下对电气设备的绝缘参数进行监测的方法，充分利用了传感器、计算机、数字信号处理等技术，连续或周期性地采集设备运行过程中的绝缘参数，能够准确地监测运行设备的绝缘状态，为电气设备的状态检修提供依据，为电力系统的安全可靠运行提供保障。
目前，西双版纳供电局在线监测系统主要对变压器高压套管、电流互感器、电容式电压互感器、避雷器等容性设备进行绝缘监测，通过定期对绝缘监测数据进行收集分析来判断设备的运行状况。
1 变压器高压套管在线监测高压套管作为电力变压器的重要设备，它能使变压器高压导线安全地穿过变压器箱盖，与其他电气设备连接，它的安全稳定运行对变压器来说具有重要意义。
当高压套管内部绝缘发生劣化、受潮时都会导致介损值增加，所以根据介损值的变化可以较灵敏地反映出绝缘受潮和其他某些局部缺陷。
高压套管在线监测系统技术原理是通过高精度传感器，测出高压套管末屏电流的幅度和相位，通过系统电压测量单元测得系统电压的幅度和相位。
由于损耗等效电阻的存在，流经末屏接地线的漏电流与系统电压间相位差并不是90°，而是存在δ的偏差。
介损P与δ关系为：P=UIctanδ=U2ωCtanδ，因此一般用tanδ来表征介损值，并且电容C变化导致的Ic的改变也会在δ中表现出来。
2 故障发现2014年9月25日，某110kV变电站容性设备在线监测系统进行检查维护，当调取在线监测数据进行查看时，发现110kV 1号主变110kV高压套管C相介损值有明显增加的趋势，而A相及B相套管却未见异常，通过调取2011～2014年同一月份时间节点的在线监测数据进行对比，如表1所示。
调取2014年近5个月在线监测数据进行对比，如表2所示：分析以上数据及变化趋势，C相套管介损值在2014年较前三年发生明显突变，而且在2014年近5个月内有明显增长的趋势，通过检查C相套管在线监测系统的装置及接线情况，未发现任何异常，且C相在线监测系统与另外A、B两相套管在线监测系统运行于同样的外部环境中，可以排除系统受干扰造成的数据异常情况，初步判断C相套管介损值真实存在明显增长趋势，套管内部可能存在绝缘劣化或受潮情况。
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4、中法兰
② 高压套管的常规预试项目及试 验方法
高压套管的常规预试项目及试验方法
要求 周期 试验项目1
a) 采用2500V兆欧表 b) 主绝缘的绝缘电阻 值一般不应低于下 列数值： 110kV及以上： 10000MΩ 35kV： 5000MΩ c) 末屏对地的绝缘电 阻不应低于1000MΩ
电容量测量原理：从套管末屏接地线上取得电流信 号；从电压互感器取得相同相的电压信号；计算可 得电容量：
C=I/（ωU）
高压套管在线监测的原理及方法
b) SIM2系统 ：
SIM-2绝缘状态监测系统是一套针对110kV及以上电 压等级的电气设备，实施绝缘状态在线监测及诊断 的完整解决方案，适应于监测运行中电力变压器、 互感器、耦合电容器、避雷器等高压电气设备的绝 缘状况。 采用分布式结构、就地测量、数字传输，在被监测 设备上安装智能化的本地测量单元LC（相当于智能 传感器），实现就地测量，通过现场总线把监测数 据传送到中央监控器SC（相当于主机）。用户（PC， 用户端的计算机）利用局域网或电话线可随时获取 监测数据和诊断结果。
SIM绝缘监测系统的构成
高压套管在线监测的原理及方法
c)
电流信号的获取：
内置传感器的取样方式，即通过2×2.5mm2的双绞屏 蔽电缆把本地测量单元的取样传感器串接在末屏接 地端，并在设备的末屏与地之间安装取样保护装置， 这样可有效防止由于双绞屏蔽电缆意外开断造成末 屏开路。
C相 B相 A相
本地测量单元接线端
1.0 1.0
1.0
1.0 1.0
非 电 容 型
充油
充胶 胶线
3.5
3.5 3.5
1.5
2.0 2.0
/
/ /
高压套管的常规预试项目及试验方法
其他试验项目：
带电测试tanδ及电容量 油中溶解气体色谱分析 局部放电测量 红外测温
讨论：
为什么当电容型套管末屏对地绝缘电阻小于 1000MΩ时，应测量末屏对地tanδ？
① 高压套管
高压套管
定义：用于导电体穿过电器外壳、接地隔板或墙 壁的绝缘部件，如变压器绕组的出线套 管、穿墙套管等。 运行特点：外电极（如套管的中间法兰）边缘处 的电场十分集中，放电常从这里开始。 分类：充油套管；电容式套管（胶纸套管、油纸 套管）
为什么中间法 兰处电场最强？
1、导杆
2、绝缘层
高压套管在线监测的原理及方法
PC
基准电压 A B C 容性设备 A B C A 避雷器 B C 变压器 H2 H2O It1 It2 环境参数 Iw1 Iw2 T RH
局 域 网 或 电 话 线
LC-PT
LCD
LC-CT/TB/OY/CVT
LC-AR
LC-TR
LC-EN
220V电源
现场总线(电源+通讯)
③ 高压套管在线监测的原理及方 法
高压套管在线监测的原理及方法
a) tanδ及电容量测量及计算原理：
tanδ测量原理：从套管末屏接地线上取得电流信号， 转换为电压信号；从电压互感器取得同相的电压信 号；两个信号经过滤波、放大及整形处理后，运用 数字电路计算得电流电压的相位差φ；则有：
tanδ= δ=0.5π- φ
主绝缘及电容 型套管末屏对 地tanδ与电容 量
1） 3 年 2）变压器套管、 电抗器套管在 变压器、电抗 器大修后 3）必要时
20℃时的tanδ（％）值应不大于下表中数值：
电压等级 kV 油纸 电 容 型 20、35 1.0 110 1.0 220、500 0.8
胶纸
气体 干式
3.0
/H 220kV：211YH
高压套管在线监测的原理及方法
e) 现场实图:
讨论：
x日x时我厂#4B联变220kV侧套管在线监 测采集到设备电流为15.19 mA，电压为 135.25kV，试计算高压套管电容量？
⑤ 案例分析
案例分析
2007年5月27日2时55分，500kV天平Ⅰ线电抗 器5013DK高压套管在线监测数据中A相套管电 容量由440.35pF增加至465.83pF，增加了约6%， 其它无异常 ； 2007年6月9日凌晨，该套管电容量又有两次增 长，分别增长至469.19pF和474.83pF。
高压套管在线监测介绍
课程目的
通过本课程的学习，学员能够： • 说出高压套管的常规预防性试验项目 • 掌握高压套管常规预防性试验方法 • 说出高压套管在线监测的原理 • 掌握高压套管在线监测数据的分析方法
课程目录
① ② ③ ④ ⑤ 高压套管 高压套管的常规预试项目及试验方法 高压套管在线监测的原理及方法 高压套管在线监测数据分析与处理 案例分析
主绝缘及电容 型套管末屏对 地绝缘电阻
1） 3 年 2）变压器套管、 电抗器套管在 变压器、电抗 器大修后 3）必要时
高压套管的常规预试项目及试验方法
要求 周期 试验项目2
a) 测量变压器套管 tanδ时，与被试套 管相连的所有绕组 端子连在一起加压 ，其余绕组端子均 接地，末屏接电桥 ，正接线测量 b) 试验结果要求： c) 当电容型套管末屏 对地绝缘电阻小于 1000MΩ时，应测量 末屏对地tanδ，其 值不大于2％
末屏 N 电源 L 红 A相 A 通讯 B R B R 黑 红 B相 B R 黑 红 C相 B 黑 R B E 保护器 R 保护器 B E R B E 保护器 末屏 末屏
R :红色导线
CT或套管信号取样接线图
B :黑色导线 E :屏蔽铜网
高压套管在线监测的原理及方法
d) 基准电压信号的获取：
从电压互感器（PT）的二次端子箱获取基准PT信号 的取样方式 ，使用PT二次电压作为相位测量的基准 ， 采用在PT二次柜内部安装取样保护器，通过独立的 本地测量单元取样并就地测量的方式。
案例分析
在线监测数据：