电气设备绝缘在线监测

第0章绪论

0.1电气设备绝缘预防性试验的重要性

0.2绝缘预防性试验的回顾和不足

0.3电气设备在线监测和状态维修的必要性和意义

0.4电气设备在线监测技术的国内外发展概况及趋势

第1章绝缘材料的基本概念

1.1绝缘材料的概念及性能

1.1.1绝缘材料的定义

1.1.2绝缘材料的特性

1.1.3绝缘材料的主要性能指标

1.1.4绝缘材料的耐热等级

1.2固体绝缘材料

1.2.1固态绝缘材料的分类

1.2.2缺陷状态下的固态绝缘材料

1.3液体绝缘材料

1.3.1液体绝缘材料类型及特性

1.3.2污染后的液态绝缘材料

1.3.3提高液体绝缘材料绝缘的主要措施

1.4气体绝缘材料

1.4.1气体绝缘材料的类型及特性

1.4.2空气

1.4.3六氟化硫

1.4.4氮气

第2章电介质的老化和击穿

2.1电介质老化及其类型

2.1.1概述

2.1.2电介质老化的类型

2.1.3固体电介质的老化

2.1.4液体电介质的老化

2.1.5电介质老化试验

2.2电介质的击穿及其类型

2.2.1概述

2.2.2气体电介质的击穿

2.2.3液体电介质的击穿

2.2.4固体电介质的击穿

第3章在线监测系统

3.1系统组成及分类

3.1.1系统的组成

3.1.2系统的分类

3.2变电站在线监测系统

3.2.1变电站主要设备的在线监测

3.2.2变电站其他监测系统

第4章传感器

4.1温度传感器

4.1.1热敏传感器

4.1.2数字温度传感器

4.1.3红外温度传感器

4.1.4光纤温度传感器

4.2湿度传感器

4.2.1湿度的定义

4.2.2湿度传感器的分类

4.2.3湿度传感器的应用

4.2.4湿度传感器的发展方向

4.3电流传感器

4.3.1互感器型电流传感器

4.3.2霍尔电流传感器

4.3.3光电式电流传感器

4.4电压传感器

4.4.1电阻式电压传感器

4.4.2电容分压式电压互感器

4.4.3电磁感应式电压互感器

4.5振动传感器

4.5.1振动传感器的力学原理

4.5.2振动传感器分类

4.6超声传感器

4.6.1超声波特性

4.6.2超声波传感器

4.7超高频传感器

4.7.1天线接收原理

4.7.2超高频传感器的设计原则

4.8光敏传感器

第5章电磁兼容及其抗干扰技术

5.1电磁兼容概述

5.1.1电磁兼容的定义

5.1.2电磁兼容主要技术术语

5.1.3电磁干扰的三要素

5.1.4电磁干扰的危害

5.2电磁干扰抑制措施

5.2.1滤波技术

5.2.2屏蔽技术

5.2.3接地技术

5.3电力系统的电磁兼容技术

5.3.1电力系统中电磁干扰的三要素

5.3.2电力系统的电磁兼容问题

第6章局部放电在线监测

6.1局部放电特征

6.1.1局部放电机理

6.1.2局部放电特征

6.2局部放电在线监测的系统要求

6.2.1硬件

6.2.2软件

6.2.3抗干扰

6.3局部放电分析及模式识别

6.3.1局部放电分析

6.3.2局部放电模式识别系统

6.3.3模式识别方法

6.3.4模式识别的应用

6.4局部放电定位

6.4.1电气定位法

6.4.2超声定位法

6.4.3光定位

6.4.4热定位

6.4.5超高频定位

6.5220kV/600kVA电力变压器局部放电在线监测系统

第7章介质损耗角正切值的在线监测

7.1介损的参量特征

7.1.1电介质的极化现象

7.1.2电介质的极化类型

7.1.3电介质极化的意义

7.1.4电介质损耗及介质损耗角正切

7.2介损在线监测的系统要求

7.2.1电场干扰对介损测试结果的影响

7.2.2介质损耗测量时电场干扰的抑制

7.3介损的在线测量方法

7.3.1测量原理

7.3.2介损测试电桥

7.4220kV电流互感器介损的在线监测系统

7.4.1基本概念

7.4.2正立式电容型电流互感器介质损耗因数及电容量测量

第8章泄漏电流的在线监测

8.1泄漏电流的参量特征

8.1.1泄漏电流的定义

8.1.2表征污秽绝缘子的特征量

8.2泄漏电流在线监测的系统要求

8.2.1硬件要求

8.2.2软件要求

8.3泄漏电流的在线测量方法

8.3.1绝缘子污秽在线监测

8.3.2氧化锌避雷器在线监测

第9章特殊气体的在线监测

9.1油中气体的产生机理

9.1.1油劣化及气体产生

9.1.2固体绝缘材料的分解及气体

9.1.3气体的其他来源

9.2油中溶解气体分析与检测

9.2.1油气分离技术

9.2.2混合气体检测技术

9.2.3在线监测产品

9.3变压器油色谱在线监测系统

9.3.1气相色谱法的原理

9.3.2在线监测系统

9.4变压器油中溶解气体在线监测与故障诊断

9.4.1溶解气体

9.4.2故障诊断

9.4.3应用意义

9.5SF6气体参量的在线监测

9.5.1SF6气体

9.5.2SF6测试技术

9.5.3在线监测系统

第10章微水的在线监测

10.1微水的来源及危害

10.1.1变压器油中的微水

10.1.2SF6中的微水

10.2微水的监测方法

10.2.1变压器油中含水量的测量方法

10.2.2纸绝缘含水量测量方法

10.2.3SF6含水量测量方法

10.3变压器油微水在线监测系统

10.3.1基本原理

10.3.2湿度传感器及安装

10.3.3在线监测系统

10.3.4在线监测系统应用产品案例

第11章温度的在线监测

11.1温度监测的方法

11.1.1接触式测量

11.1.2非接触式测温

11.2温度监测系统的要求

11.2.1多通道温度巡回检测系统

11.2.2智能化温度检测系统

11.3600MW发电机定子温度在线监测系统

11.3.1监测系统的工作原理

11.3.2系统的整体结构

第12章电阻及阻抗的在线监测

12.1直流电阻

12.1.1直流电阻的定义

12.1.2直流电阻检测

12.2绝缘电阻

12.2.1绝缘电阻的定义

12.2.2绝缘电阻测量

12.3接地电阻

12.3.1接地电阻的定义

12.3.2接地电阻测量的基本原理

12.3.3接地阻抗测量方法

12.4接触电阻

12.4.1接触电阻的定义及形成原理

12.4.2接触电阻测试原理

12.4.3影响接触电阻的因素

12.4.4接触电阻的问题研讨

12.5短路阻抗

12.5.1短路阻抗的定义

12.5.2变压器短路阻抗与绕组结构的关系

12.5.3造成短路的主要原因

12.5.4短路阻抗的测量方法

12.5.5测量仪器的选择

12.6交流阻抗

12.6.1交流阻抗的定义

12.6.2交流输出阻抗的测试

12.710kV电力电缆绝缘电阻在线监测系统

12.7.1差频法在线监测技术原理及方法

12.7.2两正弦电压叠加的超低频调幅特性分析

第13章电容型设备的在线监测

13.1概述

13.2常规在线检测方法

13.2.1电桥法

13.2.2电压电流表法

13.2.3双电压表法

13.2.4数字电容表法

13.3三相电容型设备不平衡信号的在线检测

13.3.1几个绝缘特性参数分析

13.3.2三相电流之和的在线检测工作原理

13.3.3中性点不平衡的电压在线检测

13.4电容型电流互感器的在线监测系统

13.4.1谐波分析法原理及检测系统结构

13.4.2AD7656性能及主控芯片

13.4.3硬件电路设计

13.4.4软件设计

第14章其他相关参量的在线监测

14.1振动

14.1.1旋转机械振动监测和分析

14.1.2变压器振动监测和分析

14.1.3大跨越导线测振及监测技术

14.2紫外光

14.2.1方法原理

14.2.2紫外验电仪

14.2.3试验与结果分析

14.3光声光谱

14.3.1光声光谱技术的物理机制

14.3.2气体中的光声效应

14.3.3光声光谱技术在电气设备SF6气体检测中的应用

参考文献 2100433B

电气设备绝缘在线监测是当前电力行业最具活力的技术领域之一。本书是作者多年来讲授“电气设备在线监测”及相关课程以及长期从事电气设备绝缘状态的在线监测研究的工作经验总结，介绍了相关的在线监测的原理和技术。本书主要内容包括电气设备中固态、液态和气态绝缘材料的电性质；电气设备绝缘状态的在线监测的系统构成；电气设备绝缘材料各状态参量在线监测的原理和方法。

本书注重从系统的角度描述电气设备绝缘状态在线监测的基本原理和实现方法，注重知识体系的全局性、完整性，注重基本概念的阐述和基本原理的分析。适合作为高等学校电气工程大类专业课程的教学用书，也可作为电力行业相关技术人员的参考用书。

前言

对电力设备进行在线监测是实现设备故障诊断、预知性维修的前提，是保证设备安全可靠运行的关键，也是对传统的离线预防性试验的重大补充和拓展。近几十年来，在线监测技术在世界各国得到了迅速发展和广泛应用。国内出版了多部相关的教材和著作，对于普及和推动我国电气设备状态监测技术起到重要作用，特别是对高等学校电气工程专业的教学和研究发挥了积极作用。为了适应本技术的发展需要，作者在多年讲授“电气设备在线监测”及相关课程以及长期从事电气设备绝缘状态的在线监测研究工作的基础上，编写了本教材。

本教材从较为新颖的角度介绍了电气设备绝缘状态在线监测的知识体系，首先介绍了电气设备绝缘状态在线监测的理论基础，分别对固态、液态和气态绝缘材料在电作用下的微观和宏观表现进行阐述； 其次介绍电气设备状态在线监测的系统构成，并描述在线监测系统的组成模块及各模块的功能； 最后介绍电气设备绝缘材料各状态参量在线监测的原理和方法，即对局部放电、泄漏电流、介质损耗角正切值以及电阻和温度等状态参量的监测原理和方法进行详细介绍。

本教材在编写过程中遵循以下原则。

1. 知识体系创新

本书创新了电气设备绝缘状态在线监测教材的内容体系，提出了从原理到系统构成到实现方法的知识结构，有利于电气工程大类学生对于该专业课程内容的吸纳，以及相关专业教师在教学活动中使用。

2. 理论联系实际

本书将电气绝缘的理论与电气设备绝缘状态的在线监测技术联系起来，将电气设备绝缘状态的在线监测技术与相应的工程实例联系起来，有利于学生从系统的角度，从实用化的角度理解和掌握该专业课程。

3. 内容更加全面

本书针对电气设备绝缘的各种相关状态参量的在线监测技术和实现方法进行较为完备的归纳、综述，适当引入该领域中的新方法和新成果，有助于读者从宏观上把握技术发展的方向和趋势，并在分析现有技术成果的基础上对未来的发展进行判断。

4. 面向教学

本书从教学活动的实际要求出发，一方面从系统和应用的角度，提出相对完备而合理的知识体系； 另一方面是注重对于基本概念和基本原理的透彻讲解和分析。本书提供了电子课件和相关教学资料。

本教材的特点是： 注重从系统的角度描述电气设备绝缘状态在线监测的基本原理和实现方法，注重知识体系的全局性、完整性，注重基本概念的阐述和基本原理的分析。适合作为高等学校电气工程大类专业课程的教学用书，也可作为电力行业相关技术人员的参考用书。

本书作者的研究工作得到了国家科技型中小企业技术创新基金项目（No.09C26225115524）、重庆市科技攻关计划项目（No.CSTC2011AC2179）、重庆市科学技术委员会自然科学基金重点项目（No.CSTC2007BA2023，No.CSTC2007BA3001）、重庆市科学技术委员会自然科学基金项目（No.CSTC2005BB2077）、重庆市教育委员会科学技术研究项目（No.KJ070605，No.KJ060613）等的资助，在此表示谢意！

本书由余成波负责全书的统稿和审校。其中，第1、2章，第5章和第8章由雷绍兰负责； 第3、4章，第6、7章和第9、10章由陈学军负责； 绪论和第11~14章由王士彬、余斐负责。参加各章节编写的还有李彦林、李洪兵、熊飞、唐海燕、余磊、谭俊、李芮、何强、刘天宝、曾一致、晏绍奎、田引黎、赵西超、代琪怡、肖丹、杨翼驹、柯艳红、王帅等。

本书在编写过程中参考了大量文献和资料，在此对原作者深表感谢，恕不一一列举。同时，本书在编写过程中得到了众多高等学校、科研单位、厂矿企业等的大力支持和帮助，并获得了许多宝贵的意见，在此一并表示衷心的感谢。

本书内容全面而实用，适用面广，不仅适合作为高等学校电气工程大类专业课程的教学用书，也可作为电力行业相关技术人员的参考用书。

热忱地期望各位读者和同仁对本书中的疏漏和不足提出指正和建议。

编著者

2013年2月

本书较全面地介绍了绝缘在监测系统各部件工作原理、监测系统及其误差来源，电气设备局部放电在线监测技术，还着重介绍了变压器局部放电在线监测及定位技术。书中阐明了绝缘在线监测与状态维修的关系，状态维修专家决策系统的构成以及设备状态维修在电力系统中的重要性。

本书适用于电力系统、工业企业供电部门的技术人员和管理人员阅读，也可作高等院校相关专业学生及教师的参考书。

前言

第1章 概论

1 电气设备绝缘在线监测技术在电力系统中的重要性

2 电气设备绝缘的特征量

3 绝缘在线监测系统功能

4 绝缘在线监测系统基本结构

5 电气设备绝缘在线监测项目与预防性试验项目比较

6 电气设备绝缘在线监测和状态维修技术应用

第2章 绝缘在线监测传感器

1 电压传感器的基本原理

2 电流传感器的基本原理

3 电流传感器铁芯

4 早期绝缘在线监测系统的取样方式

5 常用电流传感器

6 电流传感器误差分析

7 电流传感器检测方法

8 传感器的屏蔽与保护

第3章 绝缘在线监测量的模-数转换

1 模-数转换基本概念

2 模-数转换电路

3 绝缘在线监测量的模-数转换

4 绝缘在线监测模-数转换误差分析

第4章 多路模拟开关、数字量输入输出接品

1 一般介绍

2 电子模拟开关的基本原理

3 多路模拟开关的应用

4 数字量输入输出接品板

第5章 测量电缆、电源净化系统

1 测量电缆

2 隔离变压器

3 电源尖峰波滤波器

4 电源稳压系统

第6章 绝缘在线监测系统

1 绝缘在线监测系统原理

2 绝缘在线监测系统软件包

3 电气设备信号取样方法

第7章 电气设备介质损耗因数在线监测方法

1 概述

2 在线监测值时几种计算方法比较

第8章 在线监测介质损耗因数误差分析

1 电压互感器误差

2 电流传感器、电压传感器误差

3 A/D采样误差

4 测量电缆引起的误差

5 采用其他在线监测方法测量及其误差分析

6 绝缘在线监测系统标准的建立

第9章 变压器、电抗器套管绝缘在线监测

1 电容型套管

2 电容型套管预防性试验与绝缘在线监测数据比较

3 利用三相套管抽头的不平衡电流作套管理缘在线监测

第10章 耦合电容器绝缘在线监测

1 耦合电容器介绍

2 耦合电容器绝缘在线监测

第11章 电流互感器、电压互感器绝缘在线监测

1 概述

2 电流互感器绝缘在线监测

3 电磁式电压互感器绝缘在线监测

4 电容式电压互感器绝缘在线监测

5 电容式电压互感器在线监测介质损耗因数测量结果分析

第12章 避雷器绝缘在线监测

第13章 绝缘在线监测系统实施方案比较

第14章 电气设备局部放电测量原理

第15章 变压器局部放电在线监测

第16章 电缆、互感器、发电机及GIS局部放电在线监测

第17章 油中气体在线监测

第18章 电力外绝缘污秽度在线监测

第19章 电力系统电气设备状态维修

附录 局部放电检测仪视在放电量校准器自检定方法

参考文献