GIS和高压断路器的在线监测与故障诊断.ppt
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1、 GIS和高压断路器的在线监测与故障诊断n1.GIS概述n2.高压断路器故障的监测n3.高压断路器检测和诊断技术n4.GIS绝缘故障的监测与诊断n5.SF6气体泄漏的监测1.GIS概述一、一、GIS1.什么是什么是GIS?以以SF6作绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备简称为作绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备简称为GIS。该设备将断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母该设备将断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接管和过渡元件(如电缆头、空气套管和油套管)线、连接管和过渡元件(如电缆头、空气套管和油套管)全封全封闭在一个接地的金属外壳内,壳内充以闭在一个接地的金属外壳内,
2、壳内充以SF6气体作为绝缘和灭气体作为绝缘和灭弧介质。弧介质。2、GIS优越性优越性尺寸比常规电气设备小得多尺寸比常规电气设备小得多可以避免水雾对设备得影响从而提高设备运行可以避免水雾对设备得影响从而提高设备运行得可靠性得可靠性SF6断路器开断性能好,检修周期长断路器开断性能好,检修周期长安装方便,可以缩短建设周期安装方便,可以缩短建设周期3、劣势、劣势所有设备被完全封闭,难以发现故障的早期症状所有设备被完全封闭,难以发现故障的早期症状各设备之间距离紧凑,易于互相影响,导致故障扩大各设备之间距离紧凑,易于互相影响,导致故障扩大故障定位较难进行,增加处理故障的困难度及时间故障定位较难进行,增加处
3、理故障的困难度及时间二、二、GIS监测的主要内容监测的主要内容高压部位高压部位断路器的动作特性断路器的动作特性绝缘特性绝缘特性接地点接地点接地故障引起振动接地故障引起振动2.高压断路器故障的监测电力系统中使用的额定电压为电力系统中使用的额定电压为3kV及以上的断路器为高压断路及以上的断路器为高压断路器,是电力系统中最重要的控制设备和保护设备。器,是电力系统中最重要的控制设备和保护设备。高压断路器在电网中作用有二:高压断路器在电网中作用有二:1、控制作用、控制作用根据电网运行需要,用高压断路器把一部分电力设备或线路投根据电网运行需要,用高压断路器把一部分电力设备或线路投入或退出运行入或退出运行2
4、、保护作用、保护作用可以在电力线路或设备发生故障时将故障部分从电网快速切除,可以在电力线路或设备发生故障时将故障部分从电网快速切除,保证电网中的无故障部分正常运行保证电网中的无故障部分正常运行高压断路器的基本结构操动机构高压断路器的电气性能指标 额定电压及最高工作电压额定电压及最高工作电压1.绝缘性能绝缘性能 绝缘强度及额定绝缘水平绝缘强度及额定绝缘水平 额定开断电流额定开断电流2.开断性能开断性能 瞬态恢复电压与工频恢复电压瞬态恢复电压与工频恢复电压 开断时间开断时间3.关合性能关合性能 额定关合电流额定关合电流 额定电流额定电流4.通流性能通流性能 额定短时耐受电流额定短时耐受电流(热稳定
5、电流)(热稳定电流)额定峰值耐受电流(动稳定电流)额定峰值耐受电流(动稳定电流)小电流开断性能断路器的开断和关合小电流开断性能断路器的开断和关合5.其他条件下其他条件下 近区故障开断性能近区故障开断性能的开断性能的开断性能 失步开断性能失步开断性能 异相接地开断性能异相接地开断性能 发展性故障开断性能发展性故障开断性能机械性故障机械性故障 7080%拒分、拒合和误动作拒分、拒合和误动作 46%变电所中对负荷的停、送电的操作,关键的设备是高压断路变电所中对负荷的停、送电的操作,关键的设备是高压断路器器 1、高压断路器无法正常合闸送电,此现象称为高压断路器开、高压断路器无法正常合闸送电,此现象称为
6、高压断路器开关的拒合现象,此现象在事故现场中经常出现。关的拒合现象,此现象在事故现场中经常出现。2、高压断路器无法正常分闸停电,此现象称为高压断路器的、高压断路器无法正常分闸停电,此现象称为高压断路器的拒分现象,在现场事故处理中,此现象较普遍存在。拒分现象,在现场事故处理中,此现象较普遍存在。1、断路器和操动机构机械特性的监测、断路器和操动机构机械特性的监测合分闸线圈电流合分闸线圈电流-根据电流波形掌握机械操作系统情根据电流波形掌握机械操作系统情况况断路器的行程监测断路器的行程监测-得出操作时的运动速度和时间得出操作时的运动速度和时间振动信号监测振动信号监测-根据机械振动波形根据机械振动波形2
7、、合分闸线圈回路通路监测、合分闸线圈回路通路监测将合分闸线圈电路用高值电阻与电源连接,根据电路中将合分闸线圈电路用高值电阻与电源连接,根据电路中的电流判断线圈回路是否有断路的电流判断线圈回路是否有断路高压断路器的监测内容3、操动机构的储压系统、操动机构的储压系统包括压力监测和电动机启动时间间隔及转动时间监测包括压力监测和电动机启动时间间隔及转动时间监测4、灭弧室和灭弧触头电磨损监测、灭弧室和灭弧触头电磨损监测通过分断电流累计值或加权分段累计间接估计电磨损程度通过分断电流累计值或加权分段累计间接估计电磨损程度5、绝缘监测、绝缘监测局部放电的监测局部放电的监测6、断路器主触头及导电部分检测、断路器
8、主触头及导电部分检测包括包括壳体温升的监测和壳体振动的监测壳体温升的监测和壳体振动的监测暂时性状态监测技术暂时性状态监测技术即断路器暂时退出运行处于离线状态,但不需将断路器解体,即断路器暂时退出运行处于离线状态,但不需将断路器解体,运用体外检测技术来诊断其内部状态运用体外检测技术来诊断其内部状态1、分合过程中壳体或外壳机械振动的检测、分合过程中壳体或外壳机械振动的检测2、动态回路电阻的检测,从而监测触头磨损情况、动态回路电阻的检测,从而监测触头磨损情况3、液压机构低速驱动时的驱动力的监测、液压机构低速驱动时的驱动力的监测机械故障的检测和诊断1.断路器合闸、分闸线圈电流监测断路器合闸、分闸线圈电
9、流监测分合闸线圈电流是表征断路器操作机构动作性能的关键特征,分合闸线圈电流是表征断路器操作机构动作性能的关键特征,电流波形中蕴含丰富的信息电流波形中蕴含丰富的信息。断路器操作的第一级控制元件为电磁铁断路器操作的第一级控制元件为电磁铁铁心铁心线圈线圈衔铁衔铁总结:总结:分析分析i的波形和不同时刻及对应的电流等特征值可以计算出铁的波形和不同时刻及对应的电流等特征值可以计算出铁心启动时间、铁心运动时间、线圈通电时间等参数,得出操心启动时间、铁心运动时间、线圈通电时间等参数,得出操动机构的工作状态从而预告故障的前兆动机构的工作状态从而预告故障的前兆I1、I2 、I3电流值反映电源电压、线圈电阻及电磁铁
10、铁心运电流值反映电源电压、线圈电阻及电磁铁铁心运动的速度信息。动的速度信息。电流有两个峰值和一个谷值点。电流有两个峰值和一个谷值点。操动机构操动机构直线式行程传感器安装在操动机构的直线运动的连杆上直线式行程传感器安装在操动机构的直线运动的连杆上旋转式光电编码器安装在断路器或操动机构的转动轴上旋转式光电编码器安装在断路器或操动机构的转动轴上通过传感器测量分合闸操作动触头的运动信号通过传感器测量分合闸操作动触头的运动信号根据测得得行程曲线可以计算动触头分(合闸)操作的运动时根据测得得行程曲线可以计算动触头分(合闸)操作的运动时间、动触头行程、动触头运动的平均速度等。间、动触头行程、动触头运动的平均
11、速度等。2.断路器操动机构行程及速度的监测断路器操动机构行程及速度的监测断断路路器器合合闸闸操操作作过过程程特特性性曲曲线线断断路路器器分分闸闸操操作作过过程程特特性性曲曲线线3.断路器振动信号监测断路器振动信号监测机械振动信号是一个丰富的信息载体,包含机械振动信号是一个丰富的信息载体,包含有大量的设备状态信息,它由一系列瞬态波有大量的设备状态信息,它由一系列瞬态波形构成,每个瞬态波形都是断路器操作过程形构成,每个瞬态波形都是断路器操作过程内部内部“事件事件”的反映。的反映。断路器机械系统的运动,将导致振动信号的断路器机械系统的运动,将导致振动信号的变化。通过适当的检测手段和信号处理方法,变化
12、。通过适当的检测手段和信号处理方法,可以识别振动的激励源,从而找出故障。可以识别振动的激励源,从而找出故障。高压断路器分合闸操作过程中,机构部件的运动和撞击都会引高压断路器分合闸操作过程中,机构部件的运动和撞击都会引起振动响应,所以监测外部振动信号,可以进行高压断路器机起振动响应,所以监测外部振动信号,可以进行高压断路器机械状态监测(局部放电也会产生振动信号)械状态监测(局部放电也会产生振动信号)振动幅值与冲击作用力大小成正比,振动频率及衰减时间常数振动幅值与冲击作用力大小成正比,振动频率及衰减时间常数与高压断路器机械结构有关与高压断路器机械结构有关选择合适的测试位置和传感器的安装方向非常重要
13、选择合适的测试位置和传感器的安装方向非常重要时域分析法和频域分析法时域分析法和频域分析法3.高压断路器检测和诊断技术一一 状态检测技术状态检测技术电流检测技术电流检测技术直流式(开环式)直流式(开环式)磁平衡式(闭环式)磁平衡式(闭环式)主触头状态检测技术主触头状态检测技术(1)合分闸状态检测)合分闸状态检测采用计算机技术检测合分闸状态采用计算机技术检测合分闸状态抗干扰措施:抗干扰措施:1 对周围电磁场辐射,采用金属机箱对周围电磁场辐射,采用金属机箱 对主机进行屏蔽对主机进行屏蔽 2对母线感应的感应电压,采用光耦对母线感应的感应电压,采用光耦 隔离法隔离法 (2)动触头位移检测)动触头位移检测
14、利用位移检测传感器检测动触头位移利用位移检测传感器检测动触头位移SF6气体微水含量检测技术气体微水含量检测技术SF6气体中的微量水分对高压断路器的影响较大。气体中的微量水分对高压断路器的影响较大。一旦大气中的水分浸入或与一旦大气中的水分浸入或与SF6气体直接接触的气体直接接触的固体介质表面受潮,则电气强度会显著下降。超固体介质表面受潮,则电气强度会显著下降。超高压、特高压断路器有很多都安装在室外,当气高压、特高压断路器有很多都安装在室外,当气温骤降时,温骤降时,SF6气体中过量的水分可能会凝结在气体中过量的水分可能会凝结在固体介质表面而发生闪络,严重时造成断路器发固体介质表面而发生闪络,严重时
15、造成断路器发生爆炸事故。生爆炸事故。当气体中含有水分时,由于水分的存在而使当气体中含有水分时,由于水分的存在而使SF6分解物不能正常复合,而电弧分解物和分解物不能正常复合,而电弧分解物和SF6经过经过水解可产生腐蚀性很强的化学物质,危及维护人水解可产生腐蚀性很强的化学物质,危及维护人员的生命安全,对断路器的绝缘材料或金属材料员的生命安全,对断路器的绝缘材料或金属材料造成腐蚀,使绝缘劣化,甚至发生设备爆炸。造成腐蚀,使绝缘劣化,甚至发生设备爆炸。传统测量方法:便携式的微水测量仪传统测量方法:便携式的微水测量仪常用离线预防式检测方法:常用离线预防式检测方法:1、质量法质量法根据高酸镁吸收一定量气体
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- 关 键 词:
- GIS 高压 断路器 在线 监测 故障诊断
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