電氣設備絕緣在線監(jiān)測和狀態(tài)維修

前言

第1章 概論

1 電氣設備絕緣在線監(jiān)測技術在電力系統(tǒng)中的重要性

2 電氣設備絕緣的特征量

3 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)功能

4 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)基本結構

5 電氣設備絕緣在線監(jiān)測項目與預防性試驗項目比較

6 電氣設備絕緣在線監(jiān)測和狀態(tài)維修技術應用

第2章 絕緣在線監(jiān)測傳感器

1 電壓傳感器的基本原理

2 電流傳感器的基本原理

3 電流傳感器鐵芯

4 早期絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的取樣方式

5 常用電流傳感器

6 電流傳感器誤差分析

7 電流傳感器檢測方法

8 傳感器的屏蔽與保護

第3章 絕緣在線監(jiān)測量的模-數(shù)轉換

1 模-數(shù)轉換基本概念

2 模-數(shù)轉換電路

3 絕緣在線監(jiān)測量的模-數(shù)轉換

4 絕緣在線監(jiān)測模-數(shù)轉換誤差分析

第4章 多路模擬開關、數(shù)字量輸入輸出接品

1 一般介紹

2 電子模擬開關的基本原理

3 多路模擬開關的應用

4 數(shù)字量輸入輸出接品板

第5章 測量電纜、電源凈化系統(tǒng)

1 測量電纜

2 隔離變壓器

3 電源尖峰波濾波器

4 電源穩(wěn)壓系統(tǒng)

第6章 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)

1 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)原理

2 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件包

3 電氣設備信號取樣方法

第7章 電氣設備介質損耗因數(shù)在線監(jiān)測方法

1 概述

2 在線監(jiān)測值時幾種計算方法比較

第8章 在線監(jiān)測介質損耗因數(shù)誤差分析

1 電壓互感器誤差

2 電流傳感器、電壓傳感器誤差

3 A/D采樣誤差

4 測量電纜引起的誤差

5 采用其他在線監(jiān)測方法測量及其誤差分析

6 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)標準的建立

第9章 變壓器、電抗器套管絕緣在線監(jiān)測

1 電容型套管

2 電容型套管預防性試驗與絕緣在線監(jiān)測數(shù)據(jù)比較

3 利用三相套管抽頭的不平衡電流作套管理緣在線監(jiān)測

第10章 耦合電容器絕緣在線監(jiān)測

1 耦合電容器介紹

2 耦合電容器絕緣在線監(jiān)測

第11章 電流互感器、電壓互感器絕緣在線監(jiān)測

1 概述

2 電流互感器絕緣在線監(jiān)測

3 電磁式電壓互感器絕緣在線監(jiān)測

4 電容式電壓互感器絕緣在線監(jiān)測

5 電容式電壓互感器在線監(jiān)測介質損耗因數(shù)測量結果分析

第12章 避雷器絕緣在線監(jiān)測

第13章 絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)實施方案比較

第14章 電氣設備局部放電測量原理

第15章 變壓器局部放電在線監(jiān)測

第16章 電纜、互感器、發(fā)電機及GIS局部放電在線監(jiān)測

第17章 油中氣體在線監(jiān)測

第18章 電力外絕緣污穢度在線監(jiān)測

第19章 電力系統(tǒng)電氣設備狀態(tài)維修

附錄 局部放電檢測儀視在放電量校準器自檢定方法

參考文獻

本書較全面地介紹了絕緣在監(jiān)測系統(tǒng)各部件工作原理、監(jiān)測系統(tǒng)及其誤差來源，電氣設備局部放電在線監(jiān)測技術，還著重介紹了變壓器局部放電在線監(jiān)測及定位技術。書中闡明了絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)維修的關系，狀態(tài)維修專家決策系統(tǒng)的構成以及設備狀態(tài)維修在電力系統(tǒng)中的重要性。

本書適用于電力系統(tǒng)、工業(yè)企業(yè)供電部門的技術人員和管理人員閱讀，也可作高等院校相關專業(yè)學生及教師的參考書。

電氣設備絕緣在線監(jiān)測是當前電力行業(yè)最具活力的技術領域之一。本書是作者多年來講授“電氣設備在線監(jiān)測”及相關課程以及長期從事電氣設備絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測研究的工作經(jīng)驗總結，介紹了相關的在線監(jiān)測的原理和技術。本書主要內(nèi)容包括電氣設備中固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)絕緣材料的電性質；電氣設備絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測的系統(tǒng)構成；電氣設備絕緣材料各狀態(tài)參量在線監(jiān)測的原理和方法。

本書注重從系統(tǒng)的角度描述電氣設備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測的基本原理和實現(xiàn)方法，注重知識體系的全局性、完整性，注重基本概念的闡述和基本原理的分析。適合作為高等學校電氣工程大類專業(yè)課程的教學用書，也可作為電力行業(yè)相關技術人員的參考用書。

前言

對電力設備進行在線監(jiān)測是實現(xiàn)設備故障診斷、預知性維修的前提，是保證設備安全可靠運行的關鍵，也是對傳統(tǒng)的離線預防性試驗的重大補充和拓展。近幾十年來，在線監(jiān)測技術在世界各國得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。國內(nèi)出版了多部相關的教材和著作，對于普及和推動我國電氣設備狀態(tài)監(jiān)測技術起到重要作用，特別是對高等學校電氣工程專業(yè)的教學和研究發(fā)揮了積極作用。為了適應本技術的發(fā)展需要，作者在多年講授“電氣設備在線監(jiān)測”及相關課程以及長期從事電氣設備絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測研究工作的基礎上，編寫了本教材。

本教材從較為新穎的角度介紹了電氣設備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測的知識體系，首先介紹了電氣設備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測的理論基礎，分別對固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)絕緣材料在電作用下的微觀和宏觀表現(xiàn)進行闡述； 其次介紹電氣設備狀態(tài)在線監(jiān)測的系統(tǒng)構成，并描述在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成模塊及各模塊的功能； 最后介紹電氣設備絕緣材料各狀態(tài)參量在線監(jiān)測的原理和方法，即對局部放電、泄漏電流、介質損耗角正切值以及電阻和溫度等狀態(tài)參量的監(jiān)測原理和方法進行詳細介紹。

本教材在編寫過程中遵循以下原則。

1. 知識體系創(chuàng)新

本書創(chuàng)新了電氣設備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測教材的內(nèi)容體系，提出了從原理到系統(tǒng)構成到實現(xiàn)方法的知識結構，有利于電氣工程大類學生對于該專業(yè)課程內(nèi)容的吸納，以及相關專業(yè)教師在教學活動中使用。

2. 理論聯(lián)系實際

本書將電氣絕緣的理論與電氣設備絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測技術聯(lián)系起來，將電氣設備絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測技術與相應的工程實例聯(lián)系起來，有利于學生從系統(tǒng)的角度，從實用化的角度理解和掌握該專業(yè)課程。

3. 內(nèi)容更加全面

本書針對電氣設備絕緣的各種相關狀態(tài)參量的在線監(jiān)測技術和實現(xiàn)方法進行較為完備的歸納、綜述，適當引入該領域中的新方法和新成果，有助于讀者從宏觀上把握技術發(fā)展的方向和趨勢，并在分析現(xiàn)有技術成果的基礎上對未來的發(fā)展進行判斷。

4. 面向教學

本書從教學活動的實際要求出發(fā)，一方面從系統(tǒng)和應用的角度，提出相對完備而合理的知識體系； 另一方面是注重對于基本概念和基本原理的透徹講解和分析。本書提供了電子課件和相關教學資料。

本教材的特點是： 注重從系統(tǒng)的角度描述電氣設備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測的基本原理和實現(xiàn)方法，注重知識體系的全局性、完整性，注重基本概念的闡述和基本原理的分析。適合作為高等學校電氣工程大類專業(yè)課程的教學用書，也可作為電力行業(yè)相關技術人員的參考用書。

本書作者的研究工作得到了國家科技型中小企業(yè)技術創(chuàng)新基金項目（No.09C26225115524）、重慶市科技攻關計劃項目（No.CSTC2011AC2179）、重慶市科學技術委員會自然科學基金重點項目（No.CSTC2007BA2023，No.CSTC2007BA3001）、重慶市科學技術委員會自然科學基金項目（No.CSTC2005BB2077）、重慶市教育委員會科學技術研究項目（No.KJ070605，No.KJ060613）等的資助，在此表示謝意！

本書由余成波負責全書的統(tǒng)稿和審校。其中，第1、2章，第5章和第8章由雷紹蘭負責； 第3、4章，第6、7章和第9、10章由陳學軍負責； 緒論和第11~14章由王士彬、余斐負責。參加各章節(jié)編寫的還有李彥林、李洪兵、熊飛、唐海燕、余磊、譚俊、李芮、何強、劉天寶、曾一致、晏紹奎、田引黎、趙西超、代琪怡、肖丹、楊翼駒、柯艷紅、王帥等。

本書在編寫過程中參考了大量文獻和資料，在此對原作者深表感謝，恕不一一列舉。同時，本書在編寫過程中得到了眾多高等學校、科研單位、廠礦企業(yè)等的大力支持和幫助，并獲得了許多寶貴的意見，在此一并表示衷心的感謝。

本書內(nèi)容全面而實用，適用面廣，不僅適合作為高等學校電氣工程大類專業(yè)課程的教學用書，也可作為電力行業(yè)相關技術人員的參考用書。

熱忱地期望各位讀者和同仁對本書中的疏漏和不足提出指正和建議。

編著者

2013年2月

第0章緒論

0.1電氣設備絕緣預防性試驗的重要性

0.2絕緣預防性試驗的回顧和不足

0.3電氣設備在線監(jiān)測和狀態(tài)維修的必要性和意義

0.4電氣設備在線監(jiān)測技術的國內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢

第1章絕緣材料的基本概念

1.1絕緣材料的概念及性能

1.1.1絕緣材料的定義

1.1.2絕緣材料的特性

1.1.3絕緣材料的主要性能指標

1.1.4絕緣材料的耐熱等級

1.2固體絕緣材料

1.2.1固態(tài)絕緣材料的分類

1.2.2缺陷狀態(tài)下的固態(tài)絕緣材料

1.3液體絕緣材料

1.3.1液體絕緣材料類型及特性

1.3.2污染后的液態(tài)絕緣材料

1.3.3提高液體絕緣材料絕緣的主要措施

1.4氣體絕緣材料

1.4.1氣體絕緣材料的類型及特性

1.4.2空氣

1.4.3六氟化硫

1.4.4氮氣

第2章電介質的老化和擊穿

2.1電介質老化及其類型

2.1.1概述

2.1.2電介質老化的類型

2.1.3固體電介質的老化

2.1.4液體電介質的老化

2.1.5電介質老化試驗

2.2電介質的擊穿及其類型

2.2.1概述

2.2.2氣體電介質的擊穿

2.2.3液體電介質的擊穿

2.2.4固體電介質的擊穿

第3章在線監(jiān)測系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)組成及分類

3.1.1系統(tǒng)的組成

3.1.2系統(tǒng)的分類

3.2變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)

3.2.1變電站主要設備的在線監(jiān)測

3.2.2變電站其他監(jiān)測系統(tǒng)

第4章傳感器

4.1溫度傳感器

4.1.1熱敏傳感器

4.1.2數(shù)字溫度傳感器

4.1.3紅外溫度傳感器

4.1.4光纖溫度傳感器

4.2濕度傳感器

4.2.1濕度的定義

4.2.2濕度傳感器的分類

4.2.3濕度傳感器的應用

4.2.4濕度傳感器的發(fā)展方向

4.3電流傳感器

4.3.1互感器型電流傳感器

4.3.2霍爾電流傳感器

4.3.3光電式電流傳感器

4.4電壓傳感器

4.4.1電阻式電壓傳感器

4.4.2電容分壓式電壓互感器

4.4.3電磁感應式電壓互感器

4.5振動傳感器

4.5.1振動傳感器的力學原理

4.5.2振動傳感器分類

4.6超聲傳感器

4.6.1超聲波特性

4.6.2超聲波傳感器

4.7超高頻傳感器

4.7.1天線接收原理

4.7.2超高頻傳感器的設計原則

4.8光敏傳感器

第5章電磁兼容及其抗干擾技術

5.1電磁兼容概述

5.1.1電磁兼容的定義

5.1.2電磁兼容主要技術術語

5.1.3電磁干擾的三要素

5.1.4電磁干擾的危害

5.2電磁干擾抑制措施

5.2.1濾波技術

5.2.2屏蔽技術

5.2.3接地技術

5.3電力系統(tǒng)的電磁兼容技術

5.3.1電力系統(tǒng)中電磁干擾的三要素

5.3.2電力系統(tǒng)的電磁兼容問題

第6章局部放電在線監(jiān)測

6.1局部放電特征

6.1.1局部放電機理

6.1.2局部放電特征

6.2局部放電在線監(jiān)測的系統(tǒng)要求

6.2.1硬件

6.2.2軟件

6.2.3抗干擾

6.3局部放電分析及模式識別

6.3.1局部放電分析

6.3.2局部放電模式識別系統(tǒng)

6.3.3模式識別方法

6.3.4模式識別的應用

6.4局部放電定位

6.4.1電氣定位法

6.4.2超聲定位法

6.4.3光定位

6.4.4熱定位

6.4.5超高頻定位

6.5220kV/600kVA電力變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

第7章介質損耗角正切值的在線監(jiān)測

7.1介損的參量特征

7.1.1電介質的極化現(xiàn)象

7.1.2電介質的極化類型

7.1.3電介質極化的意義

7.1.4電介質損耗及介質損耗角正切

7.2介損在線監(jiān)測的系統(tǒng)要求

7.2.1電場干擾對介損測試結果的影響

7.2.2介質損耗測量時電場干擾的抑制

7.3介損的在線測量方法

7.3.1測量原理

7.3.2介損測試電橋

7.4220kV電流互感器介損的在線監(jiān)測系統(tǒng)

7.4.1基本概念

7.4.2正立式電容型電流互感器介質損耗因數(shù)及電容量測量

第8章泄漏電流的在線監(jiān)測

8.1泄漏電流的參量特征

8.1.1泄漏電流的定義

8.1.2表征污穢絕緣子的特征量

8.2泄漏電流在線監(jiān)測的系統(tǒng)要求

8.2.1硬件要求

8.2.2軟件要求

8.3泄漏電流的在線測量方法

8.3.1絕緣子污穢在線監(jiān)測

8.3.2氧化鋅避雷器在線監(jiān)測

第9章特殊氣體的在線監(jiān)測

9.1油中氣體的產(chǎn)生機理

9.1.1油劣化及氣體產(chǎn)生

9.1.2固體絕緣材料的分解及氣體

9.1.3氣體的其他來源

9.2油中溶解氣體分析與檢測

9.2.1油氣分離技術

9.2.2混合氣體檢測技術

9.2.3在線監(jiān)測產(chǎn)品

9.3變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)

9.3.1氣相色譜法的原理

9.3.2在線監(jiān)測系統(tǒng)

9.4變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測與故障診斷

9.4.1溶解氣體

9.4.2故障診斷

9.4.3應用意義

9.5SF6氣體參量的在線監(jiān)測

9.5.1SF6氣體

9.5.2SF6測試技術

9.5.3在線監(jiān)測系統(tǒng)

第10章微水的在線監(jiān)測

10.1微水的來源及危害

10.1.1變壓器油中的微水

10.1.2SF6中的微水

10.2微水的監(jiān)測方法

10.2.1變壓器油中含水量的測量方法

10.2.2紙絕緣含水量測量方法

10.2.3SF6含水量測量方法

10.3變壓器油微水在線監(jiān)測系統(tǒng)

10.3.1基本原理

10.3.2濕度傳感器及安裝

10.3.3在線監(jiān)測系統(tǒng)

10.3.4在線監(jiān)測系統(tǒng)應用產(chǎn)品案例

第11章溫度的在線監(jiān)測

11.1溫度監(jiān)測的方法

11.1.1接觸式測量

11.1.2非接觸式測溫

11.2溫度監(jiān)測系統(tǒng)的要求

11.2.1多通道溫度巡回檢測系統(tǒng)

11.2.2智能化溫度檢測系統(tǒng)

11.3600MW發(fā)電機定子溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

11.3.1監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理

11.3.2系統(tǒng)的整體結構

第12章電阻及阻抗的在線監(jiān)測

12.1直流電阻

12.1.1直流電阻的定義

12.1.2直流電阻檢測

12.2絕緣電阻

12.2.1絕緣電阻的定義

12.2.2絕緣電阻測量

12.3接地電阻

12.3.1接地電阻的定義

12.3.2接地電阻測量的基本原理

12.3.3接地阻抗測量方法

12.4接觸電阻

12.4.1接觸電阻的定義及形成原理

12.4.2接觸電阻測試原理

12.4.3影響接觸電阻的因素

12.4.4接觸電阻的問題研討

12.5短路阻抗

12.5.1短路阻抗的定義

12.5.2變壓器短路阻抗與繞組結構的關系

12.5.3造成短路的主要原因

12.5.4短路阻抗的測量方法

12.5.5測量儀器的選擇

12.6交流阻抗

12.6.1交流阻抗的定義

12.6.2交流輸出阻抗的測試

12.710kV電力電纜絕緣電阻在線監(jiān)測系統(tǒng)

12.7.1差頻法在線監(jiān)測技術原理及方法

12.7.2兩正弦電壓疊加的超低頻調幅特性分析

第13章電容型設備的在線監(jiān)測

13.1概述

13.2常規(guī)在線檢測方法

13.2.1電橋法

13.2.2電壓電流表法

13.2.3雙電壓表法

13.2.4數(shù)字電容表法

13.3三相電容型設備不平衡信號的在線檢測

13.3.1幾個絕緣特性參數(shù)分析

13.3.2三相電流之和的在線檢測工作原理

13.3.3中性點不平衡的電壓在線檢測

13.4電容型電流互感器的在線監(jiān)測系統(tǒng)

13.4.1諧波分析法原理及檢測系統(tǒng)結構

13.4.2AD7656性能及主控芯片

13.4.3硬件電路設計

13.4.4軟件設計

第14章其他相關參量的在線監(jiān)測

14.1振動

14.1.1旋轉機械振動監(jiān)測和分析

14.1.2變壓器振動監(jiān)測和分析

14.1.3大跨越導線測振及監(jiān)測技術

14.2紫外光

14.2.1方法原理

14.2.2紫外驗電儀

14.2.3試驗與結果分析

14.3光聲光譜

14.3.1光聲光譜技術的物理機制

14.3.2氣體中的光聲效應

14.3.3光聲光譜技術在電氣設備SF6氣體檢測中的應用

參考文獻 2100433B

本書在總結大量研究成果和實際操作經(jīng)驗的基礎上，重點闡述了研制四類在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術內(nèi)容，分別為SF6電氣設備中SO2含量及SF6純度在線監(jiān)測系統(tǒng)、一拖三SF6電氣設備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)、GIS氣體組分光聲光譜在線監(jiān)測系統(tǒng)和SF6GDWD泄漏分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)。這四類系統(tǒng)可靠性高，能有效監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，保證SF6電氣設備的安全運行，從而提高設備的維護和檢修水平，為設備狀態(tài)監(jiān)測技術發(fā)展提供參考，保證電力系統(tǒng)的供電可靠性。

本書可供電力行業(yè)相關人員使用，也可供高等院校相關專業(yè)師生參考。