PDF《第1章概论》

第1章概论1.

1 电气设备的绝缘故障及其危害性 电气设备是组成电力系统的基本元件, 是保证供电可靠性的基础.无论是大型关键设 备如发电机、 变压器等, 还是小型设备如电力电容器、 绝缘子等, 一旦发生失效, 都可能引起 局部甚至全部地区的停电. 大量资料表明, 绝缘劣化是导致设备失效的主要原因之一.例如,

2 0

0 2―2

0 0 5年间, 国 家电网公司系统1

1 0 k V 及以上等级电力变压器事故统计分析表明, 绕组、 主绝缘和引线等 处绝缘是变压器发生事故的主要部位.各个电压等级的纵绝缘和主绝缘事故占总事故的比 例达到了7 8. 6% [

1 -

3 ] .根据1

9 9 8年1月―2

0 0 3年3月京津唐电网在役1

0 0 MW 以上发电 机的故障、 障碍和缺陷的统计结果, 包括定子绕组端部手包绝缘、 转子绕组匝间短路在内的 绝缘缺陷所占比例高达7 5% [ 4] .2

0 0 0―2

0 0 1年全国共发生了7台次5

0 0 k V 电流互感器在 正常运行电压下的绝缘击穿事故, 包括油浸电容型3台次、 油浸倒置型2台次和 S F 6气体绝 缘型2台次[ 5,

6 ] .湖北省对1

9 8 7年前发生故障的2 2台电压互感器、

4 5台电流互感器和4

5 只套管的统计表明, 绝缘故障占总事故台次的比例分别为8 6%、

6 9%和6 4% [

7 ] . 国外的统计结果也类似.例如, 北美电力系统曾因绝缘故障引起至少三个电力局的

2 3

0 k V 电流互感器爆炸.对美国某4.

8 k V 配电系统在1

9 8 0―1

9 8 9年失效电容器的统计分 析表明, 其中9 2%是因绝缘劣化引起失效[ 8] .日本日新公司对故障变压器的统计结果中, 绝缘故障占4 5%.2

0 0 3年8月1 4日发生的北美电力系统大停电, 波及美国8个州和加拿 大1个省, 估计美国的总损失为4 0亿~1

0 0亿美元, 而加拿大8月份的国内总产值下降了 0. 7%.为研究停电原因和改进措施, 成立了美国 - 加拿大电力系统停电特别工作组, 工作组 的最终分析报告指出:造成停电的最主要原因是俄亥俄州的地区电力局计算机失效和几条 关键的3

4 5 k V 输电线对生长过速的树木放电引起的对地短路事故[

9 ] . 可见电气设备故障中绝缘性故障占有很大的比例.其原因是电气设备的绝缘在运行中 受到电场、 热、 机械应力、 环境等多种因素的作用, 其内部发生复杂的物理或化学变化, 造成 性能逐渐劣化而导致绝缘故障.例如:变压器短路故障产生的巨大电磁力会引起绕组变 形, 使绝缘受损伤而导致匝间击穿;

变压器内局部过热可导致油温上升, 使绝缘过热而发生 裂解, 最后发展为放电性绝缘故障. 电力设备, 特别是大型设备故障会造成巨大的经济损失.例如, 某地区在1

9 9 2年前后 发生的三起重大事故中, 有两起是由于2

2 0 k V 变压器因绝缘故障导致起火, 直接损失费用 ( 包括设备损失和电量损失) 超过

2 0

0 万元, 加上由于停电引 起的间接损 失, 总损失约为500万元.以一台三相5

0 0 k V、

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0 MV・A 的大型变压器为例, 若发生绝缘故障, 其维修费 用应当在数百万元, 停电一天的直接电量损失( 按1 kW・h电0. 4元计) 达2

8 0万元, 而因停 电引起的间接损失( 按1 kW・h电产值为4元计) 可高达2

8 0 0万元.若计入社会损失, 例如, 按我国权威部门指出的直接损失、 间接损失和社会损失的比例为1∶4∶6来估计损失, 那么它给整个社会造成的损失将更大. 有些非大型设备虽自身价值并不昂贵, 但故障后果严重.例如, 以往互感器、 电容器、 避 雷器常因绝缘故障发生爆炸和起火, 不仅会波及邻近设备, 且由于故障的突发性, 会因爆炸 而造成人员伤亡. 鉴于绝缘故障在故障中所占的比重及其故障后果的严重性, 电力运行部门历来十分重 视电气设备的绝缘监督.各省、 市电力公司均设有绝缘监督的专职工程师, 上至总公司, 也 均有相应的机构和人员来管理设备的绝缘监督工作, 并规定每年春天对设备进行一次全面 的绝缘性能检查. 1.2 在线监测与状态维修的必要性和意义