对电力设备进行带电检测、在线监测和故障诊断,是开展设备状态评估和实现设备预知性维修的前提,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40多年来,在线监测和故障诊断技术在世界上得到了迅速发展和广泛应用。为适应这种技术上的发展,清华大学电机工程与应用电子技术系在本科和研究生教学计划上分别安排了“电气设备在线监测”和“电力设备诊断技术”的选修课程。编著者为此于1996年编写了本书第1版的教材。
本书是编著者在讲授上述课程和长期从事在线监测科研工作的基础上,对该教材作了广泛的修改和充实后编写而成。内容以监测技术为主,既论述原理,也介绍具体的监测系统和应用技术。考虑到监测和诊断之间的密切关系,以及知识的系统性、完整性,本书还讲述一些诊断技术和寿命预测的知识,并对有关绝缘结构、绝缘劣化的基本知识作了简单介绍,以便读者更好地理解监测的依据和目的。其中监测技术又以绝缘性能的监测为主,因为绝缘故障是电力设备的主要故障模式。同时,本书针对不同设备的特点,论述了其他一些常用的监测内容,例如电机的振动、温度、气隙间距、气隙磁通密度,以及断路器的机械特性等监测,以使读者对一台电力设备整体性能的监测有较完整的概念。
本书第1版自2006年3月出版以来,深受广大读者的欢迎。这10多年间,带电检测和在线监测技术取得了长足的进步,为了更好地讲述近年来发展的新方法和新技术,对第1版的部分内容进行了修订,在内容编排上也进行了一些调整。主要的变化为: ①新增了输电线路的监测; ②新增了物联网和云技术在在线监测中的应用; ③对红外监测进行了必要的简化; ④对第1版中部分内容进行了调整,补充了一些新技术,删除了一些相对过时的技术和方法; ⑤参照新国标对第1版中部分符号及表达式进行了修改。
本书共10章: 第1章论述发展在线监测技术的必要性和概况; 第2章讨论各种电力设备进行在线监测的共同性问题,包括监测系统的组成、各类传感器的原理和结构、抗干扰技术、数据处理、诊断技术等; 第3~9章按照被监测设备类型分别讲述变压器、电容型设备、避雷器、GIS和高压断路器、电力电缆、输电线路和旋转电机的在线监测和故障诊断技术; 第10章介绍物联网和云技术在电力设备在线监测中的应用。
在取材上,本书尽量介绍国内外先进和成熟的技术,同时重视对国内同行单位和本校近30年来在该领域内的科研成果的介绍。由于在线监测技术尚在发展之中,现场的具体情况也不尽相同,因此不同单位在观点上、技术应用上可能会有所不同,难以做出结论性判断,需通过实践不断总结和完善。本书由李福祺编写第1章,2.3~2.5节,3.1节、3.3节、3.5~3.9节,第7章,9.2.5~9.10节; 高胜友编写3.2节,第4章,第5章,第8章和第10章; 王昌长编写第2章的其余各节,3.4节,9.1~9.2.4节, 9.11节, 第10章。全书由高胜友修订并统稿。
本书在编写过程中得到了高电压和绝缘技术研究所的朱德恒教授、谈克雄教授、陈昌渔教授、钱家骊教授、张节容教授、徐国政教授、刘卫东教授、黄瑜龙副教授,北京电力科学研究院程玉兰高工以及南加州大学电机工程系金显贺博士等许多同事的支持和帮助。在此一并致以衷心的感谢。
由于编者学识水平所限,有些内容也未经亲自实践,难免有谬误或不妥之处,望读者不吝指正。
编著者2017年7月于清华园