（1）密封于固体内的气泡。例如：铁芯环氧绑扎带内的气泡。 （2）油和固体包围的气泡。例如：纸板夹层的气泡。

悬浮放电
（1）悬浮导体处于电场中，按电容分压取得一定电位，当体积
足够大时积聚一定的能量。 （2）悬浮导体的存在引起电场畸变，使局部绝缘上的作用场强 超过耐受电场强度。 例如：套管均压球悬浮放电、金属异物悬浮放电

声发射（AE）法：检测局部放电产生的超声 振动信号。
良好的抗电磁干扰能力。
良好的局部放电定位能力。
传感范围较小。

特高频（UHF）法：检测局部放电的UHF频 段电磁波信号
抗电磁干扰能力较强。 能够实现局部放电定位
检测灵敏度较高
传感范围较大


固体和气体内放电的波长为几十到几百纳秒，主要能量频率 为几十兆到几兆，故采样频率取100MHz，此时可以比较准确 地记录信号波形 在此频段下，各种干扰及不同种类局放的波形上有较大差别 ，从而可以根据波形特征首先分离分类所测信号及干扰
对分离后“干净”的局放信号，已有大量识别和诊断经验， 此方法是目前最好的。
气体分离及检 测器
气敏传感器
TAM_VI
TRANSFIX
动态顶空平衡
光声光谱技术 （PAS） He做载气，双 柱，热导 纳米晶半导体 检测器 压缩空气作载 气 气敏传感器 微桥式检测器 氮气做载气
TM8
半透膜，采样间隔4 小时
MGA2000
宁波理工
毛细管平衡渗透
检测气体种类及 指标 H2,CO,CH4,C2H6,C2 H4,C2H2 单一色谱柱，单 一传感器 H2,CO,CH4,C2H6,C2 H4,C2H2,CO2,O2,八 种气体加水分 H2,CO,CH4,C2H6,C2 H4,C2H2,CO2,O2,八 种气体加水分和 油温 H2,CO,CH4,C2H6,C2 H4,C2H2,CO2,七种 气体加水分 分析周期最小1小 时
振动法

变压器本体振动来源

硅钢片磁滞伸缩引起铁芯振动 硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁引起的电磁吸引力， 从而引起铁芯振动 绕组中负载电流与漏磁场之间的作用引起绕组振动

高压开关监测

机械特性
分、合闸时间、速度 分、合闸线圈电流 行程、超行程、弹跳 同期性 振动 累计操作次数


在线监测的意义

不需要设备停电就可以了解设备的绝缘状况。
监测时的电压就是设备的运行电压，较预防性 试验时的电压更能灵敏地发现绝缘缺陷。

绝缘在线监测得到的大量数据以及对数据的判 断分析可以为状态检修提供依据，克服传统预
防性检修的不足。
变电设备的在线监测
变电设备的在线监测



对于高压断路器来说，操作过程中振动信号的主要频率在 1kHz以上。
机械振动监测
高压导体、触头温度监测

主要问题：绝缘、供电
方法：无线（射频、红外）、光纤
①母线电流 ②磁场 ③组件。a 温度传感器， b 感应线圈，c 电子线路 ④红外发光二极管 ⑤红外光接收器 ⑥温度信息接收器
高压开关柜局部放电的监测
电气设备的在线监测 与故障诊断
高胜友 2013年12月18日
电气设备状态监与故障诊断的意义

电气设备的组成：绝缘材料、导电材料、导磁材料等。 绝缘材料大多为有机材料：矿物油、绝缘纸、各种有机合成 材料，运行中受电、热、机械、环境等各种因素的作用，容 易发生劣化，造成设备故障。——设备绝缘结构性能的好坏， 成为决定整台设备寿命的关键。 由于大型电气设备发生故障而造成突发性停电事故，会造成 巨大的经济损失和不良的社会影响。 提高设备可靠性的方法:（1）提高设备的质量；（2）对设备 进行必要的检查和维修。


电化学检测器
半导体微桥式检测器 光谱技术
变压器油中溶解气体分析
诊断方法
变压器油中溶解气体分析
变压器油中溶解气体分析
变压器油中溶解气体分析

人工神经网络方法

模糊聚类方法
变压器油中溶解气体监测装置
型号 生产厂家 加拿大BravTech 铂睿克 英国Kelman 凯尔曼 美国Serveron公 司 脱气方式 超声一体化气室+膜 渗透平衡脱气
脉冲电流法监测变压器局部放电
脉冲电流法监测变压器局部放电
脉冲电流法监测变压器局部放电
声发射方法监测变压器局部放电
声发射方法监测变压器局部放电
特高频方法监测变压器局部放电
特高频方法监测变压器局部放电
宽带脉冲电流法局部放电监测

现场局放检测的核心要求：取得最多的放电信息，排除现场 干扰 从信息量来说，脉冲电流法为首选，但在其频段内各种干扰 杂波较多
储能电机电流也可以通过穿 心式电流互感器进行测量。
动触头行程、速度的检测

动触头的行程信号，可以反映分合闸操作中触头的 运动过程。与分合闸线圈电流波形结合，可以得出 分合闸时间、速度等重要的操作参数。

动触头的行程可以通过旋转编码器进行监测。
旋转光电编码器
高压断路器的操作时的机械振动

高压开关设备的操作起始于分、合闸电磁铁线圈的上
放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未
击穿。

在绝缘结构中局部场强集中的部位，出现局部缺 陷时，将导致局部放电。
局部放电监测的意义

局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的主 要原因。这是一个“日积月累”的过程，可谓“冰冻 三尺非一日之寒”。
刷形树枝
丛林状树枝
变压器中局部放电类型

气隙放电

出口短路 （1）短路过程中绕组出现由固有和强迫振荡所构成的复 杂振动。 （2）绕组变形具有累积效应。

运输中的冲击
变压器绕组变形的监测
变压器绕组变形的监测

离线检测方法：短路阻抗测量法、频响分析法、低
压脉冲法、径向漏磁场测试法

在线监测方法：短路电抗法、振动信号分析法、频 响分析法
短路电抗法
d1)
c) 局放特征谱图
局放B
d2)
局放A
宽带脉冲电流法局部放电监测
波形数据 (相位谱图) 特征提取
sF
特征谱图 分类
sF
#1
波形数据
sT
干扰识别
sT
模式#1
#2
sF
局放种类识别 （专家系统）
模式#2
sT
变压器油中溶解气体分析

气体的产生
多数电气设备选用油纸或油和纸板组成的绝缘结构，当设备内部发生热故障、 放电性故障或者油、纸老化时均会产生各种气体。这些气体会溶解于油中，不 同类型的气体及其浓度可以反映不同类型的故障。所以对油中溶解气体的检测
变压器中局部放电类型

尖端放电
位于电场中的尖端, 不论其本身的电位高低,包括处于地电位, 都会引起电场畸变, 使尖端附近的电场强度增大, 这种作用称
为尖端效应。由尖端效应引起的局部放电, 简称尖端放电。

夹层放电
变压器局部放电监测方法

介质迁移过程—>脉冲电流法
机械振动—>声发射法 电磁辐射—>特高频法 化学分解—>色谱法
气敏传感器
七种气体
油中溶解气体分析发现220kV变压器过热缺陷
油中溶解气体分析发现220kV变压器过热缺陷

35kV B相套管温度高于其他两相，B相低压绕组直 流电阻明显偏大
打开35kV手孔法兰检查，发现B相套管导电板与引 线连接部分过热灼伤形成焦炭，下部紧固螺栓用手 可轻松转动，引线与导电板之间有1mm左右间隙。


设备维修体制的发展

事后维修（CM，Correction Maintenance）：对设备 使用直到发生故障。
预防性维修（TBM，Time-Based Maintenance）：定 期试验和维修。 状态检修（CBM，Condition-Based Maintenance）： 以状态监测和故障诊断为基础。
电，之后通过一些列的机械联动实现储能机构中能量 的释放，进而通过力的传递和方向控制，带动动触头 运动。

整个操作过程中，零部件之间的机械撞击、摩擦，
以及机械力、电动力等的作用均可以激发机械振动。

机械振动通过设备零部件之间的连接向外传播，可
以在传播路径和开关的机座、外壳上测得。
机械振动的监测

机械振动按频率可分为三种类型：
七种气体加微水 七种气体
特色 空气做载气（部 分型号） 无载气，无色谱 柱，无半导体传 感器
技术文档很全面
膜渗透平衡时间 大大缩短 单一色谱柱 单一气敏传感器 分析周期短
GTCA-3600 中分3000
珠海原铭 河南中分
电磁激振与平板膜 渗透 动态顶空（吹扫-捕 集）
TROM-600
上海思源
真空脱气

暂态地电压（Transient Earth Voltages， TEV） 声发射（AE）
间 隙 金属表 面

高压母线
电磁波
局部放电
电磁波
PDM 电磁波
高压开关柜局部放电的监测
TEV传感器 超声传感器 液晶屏
电源开关
外部传感器
键盘
耳机接口 充电接口 充电指示
高压开关柜局部放电的监测
GIS局部放电在线监测
高压开关监测

储能系统
储能电机工作时间、工作电压、电流 压缩泵的启动频率 储能弹簧的位置或拉力、液压油的压力

绝缘状态
局部放电 泄漏电流 SF6气体压力、温度、密度、组分、微水 真空灭弧室真空度