61电气设备绝缘预防性试验

电气设备绝缘预防性试验意义是保证电气设备安全运行的重要措施和制度目的掌握电气设备的绝缘状况，及早发现其缺陷，以进行相应的维护与检修作用对防止设备在工作电压或过电压作用下击穿造成的停电及严重损坏设备的事故，起着预防作用如何掌握绝缘状况？绝缘缺陷的产生检测反映绝缘状况的相关参数！•电气设备绝缘缺陷的产生•制造时潜伏下来的•运行中逐步发展起来的•绝缘缺陷的分类•集中性缺陷•瓷质开裂；发电机绝缘局部磨损、挤压破裂；电缆在局部放电作用下绝缘逐渐损坏•分布性缺陷•整体绝缘性能下降，如绝缘中的有机材料的受潮、老化、变质等•预防性试验方法分类•破坏性试验(耐压试验)：严格，但产生损伤•非破坏性试验：电压较低，不会损伤绝缘：容易实现•破坏性试验和非破坏性试验各有其持点3.2绝缘电阻的测量测量绝缘电阻是检查电气设备绝缘状态最简便的辅助方法在现场，普遍采用兆欧表测量绝缘电阻何谓绝缘电阻？＝等效电路中的电阻？3.2.1多层介质的吸收现象双层介质的等值电路吸收曲线当在绝缘上施加直流电压时，流经绝缘的电流会随着时间逐渐下降，最终达到一个稳定值，这就是不均匀介质的吸收现象本质：夹层介质的界面极化这些电荷被介质吸收了！高电压工程基础双层介质的吸收现象A1C2C1R2R1U2UKU双层介质的等值电路gIgIiot吸收曲线211212120CCtUUUUCCCC：12121212RRtUUUURRRR：121212()RRCCRR阴影部分的面积为绝缘在充电过程中逐渐“吸收”的电荷。这种逐渐“吸收”电荷的现象叫做“吸收现象”，对应的电流称为吸收电流。它是由于介质中偶极子逐渐转向，并沿电场方向排列而产生的。3.2.2绝缘电阻和吸收比测量绝缘电阻在设备绝缘上施加确定的直流电压，经过一定时间（通常为60秒）后呈现的电阻值吸收比K=R60“／R15”当绝缘良好时，K常高于某一定值（1.3）绝缘普遍受潮时，K接近1极化指数（10min/1min）兆欧表测量高电压工程基础兆欧表的原理和接线图（摇表）1R1R2RSNEGGLH12111()MIFa222()MIFa12MM平衡时121212()()()()IFaIFafIFaI即'2121()()()xxRRIfffRIR绝缘电阻的测量接线仪器：兆欧表兆欧表一般有三个接线端子被试品接在端子“E”和“L”之间保护端子“G”（与L相连）有时称为屏蔽端子输出电压为负极性直流（why?）有500V、1000V、2500V、5000V等多个等级What’sthis?高电压工程基础试验方法和影响测量结果的因素（1）为了避免被试品上可能存留残余电荷而造成误差，试验前应将试品接地放电一段时间；（2）试验时，将被试品接于L、E之间，如果被试品表面的泄漏电流较大，为避免表面泄漏电流的影响，必须加以屏蔽，屏蔽线应接在兆欧表屏蔽端G上；（3）驱动兆欧表达到额定转速，并保持恒定；（4）测量吸收比时，先驱动兆欧表达额定转速，待指针指到∞时，用绝缘工具将火线迅速接至试品上，同时记录时间，分别读取15s和60s的绝缘电阻值；（5）测试时必须记录温度。3.2.3测量结果的影响因素被试设备绝缘上可能存留残余电荷造成吸收现象不明显试验前应对设备充分放电固体绝缘表面状况绝缘电阻随温度呈指数规律下降测量时必须记录设备温度实例：同步电机干燥前后绝缘电阻的变化干燥前（受潮），15ºC干燥完毕，73.5ºC运行3天，冷却后27ºC本图说明：吸收现象（温度不变）绝缘电阻与温度的关系3.3直流泄漏电流的测量绝缘电阻和吸收比测量简单易行，有时很有效：整体受潮等试验电压相对较低，灵敏度和准确性较低5000/（110×1000）提高试验电压》》直流泄漏电流试验直接测量泄漏电流因试验电压提高，试验灵敏度和准确性较高试验设备要求提高两者试验原理相同直流泄漏电流试验原理接线直流泄漏电流试验和直流耐压试验常利用同一套直流高压发生装置同时进行Time?1min直流高压的产生方式与要求产生利用交流高压经高压硅堆半波整流采用（多级）串级倍压整流电路（实验讲义）要求直流试验电压的脉动系数应不大于3％脉动系数＝[（最高值－最低值）/2倍平均值]×100%测量泄漏电流的影响因素与绝缘电阻测量相同的影响因素残余电荷绝缘表面状况设备温度其它因素外加直流电压的稳定性测量微安表的保护和接入位置高压引线引起的杂散电流带来的测量误差高电压工程基础泄漏电流测量仪表测量泄漏电流的电路图T.O.—被试品；H—高电位电极；L—低电位电极；A—直流电位表；R—保护电阻；P—放电管；T.O.AHLSPKRC某设备绝缘的泄漏电流曲线曲线1：绝缘良好；曲线2：绝缘受潮；曲线3：绝缘中有未贯通的集中性缺陷；曲线4：绝缘有击穿的危险介质损失角正切值tgδ的测量3.4介质损失角正切值tgδ的测量crIItgCXRxxIrIcI当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、脏污或老化，以及绝缘中有间隙发生局部放电时，流过绝缘的有功电流分量IRx将增大，tgδ也增大通过测量tgδ值可以发现绝缘的分布性缺陷若缺陷部分在整个绝缘中的体积较大，则测量tg容易发现绝缘的缺陷。如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的），或缺陷部分在整个绝缘中占很小的体积，则该方法不很有效套管、电力变压器、互感器和某些电容器电机、电缆3.4.1西林电桥的测量原理R4C4R3CXCNCDABGRx34ZZZZnX当电桥平衡时，检流计中无电流流过，各臂阻抗满足关系式：xxxCjRZ11NnCjZ144411CjRZ33RZ＝34411111RCjCjRCjRNxx0144xxCCRR)(4434xxNxCRCRRCRR441RCRCIItgxxcr3423411RCRtgRCRCNNx)(1046444fCCCRtg当电桥平衡时，C4的微法数就等于被试品的tgδ值在电桥的分度盘上，C4的数值直接以tgδ的百分数（％）来表示测量被试品的电容Cx对于判断某些绝缘状况也是有价值的问题：?电容量大了意味着什么故障?电容量小了意味着什么故障3.4.2外界电磁场对电桥的干扰1）外界电场的干扰2）外界磁场的干扰消除干扰的办法将电桥的低压部分全部屏蔽起来，引线也采用屏蔽电缆线采用抗干扰源移相法倒相法改变接线（正、反接法）高电压工程基础2.外界电磁场对电桥的干扰外界电场干扰源~'2CGHABFD'1C13C14C3R4C4RNCxGxCu（1）外界电场的干扰包括试验时的高压电源和试验现象其他高压带电体引起的干扰。高电压工程基础1.西林电桥的基本原理BDCBADCAUUUUGABCD~UNIXIXR3R4RNCXC4C44411CjRZxxxCjRZ1NNCjZ133ZR4334xNxNZZZZZZZZ或43xNRCCR44RCtg410000R4tgC高电压工程基础（2）外界磁场的干扰电桥工作时处在交变磁场中，桥路内将感应出一干扰电势，也会造成测量结果的不准确。，CABDxRxC3R4C4RNCGU3.4.3影响tgδ测量结果的因素被试电气设备的温度试验电压的大小被试电气设备绝缘的电容（试品电容）被试电气设备外绝缘表面的泄漏影响数字化测量方法数字化测量tg，不仅可以很容易地调节电桥平衡，而且可以防止外界干扰。原理：利用传感器从试品上取得所需的电压信号U和电流信号I，经前置A/D转换电路数字化后，送至数据处理计算机或单片机，经数据处理后算出电流电压之间的相位差，最后得到tg的测量值。3.5局部放电的测量测定局部放电，能预示绝缘状况，也是估计绝缘电老化速度的重要根据局部放电伴随发生许多现象电现象：电脉冲，介质损耗的增大和电磁波非电现象：光、热、噪音、气体压力变化和化学变化局部放电检测方法电：电脉冲、介质损耗，可定量非电：灵敏度不够，只能定性电脉冲法检测的参数视在放电量Δq放电能量W放电的重复率(放电频度)等iqUW21gbgbmCCCCCUq3.5.1局部放电的检测回路Cx—被试品的电容Ck—耦合电容Zm、Z’m—测量阻抗Z—低通滤波器U—电压源M—测量仪器A—放大器CX一端接地CX两端绝缘平衡电路3.5.2局部放电的测量阻抗和测量仪器Zm和测量的灵敏度、输出波形及脉冲的分辨率都有关系要消除或减弱输出电压的工频成分要使脉冲分量的持续时间足够小，以保证快速连续脉冲的分辨率阻抗值应足够高，由它决定输出电压和电流的波形常用测量阻抗:电阻、电感、电阻与电感并联以及电感与电容并联四种形式。Zm》》滤波》》放大》》指示记录仪器测量仪器阴极射线示波器→数字存储示波器指示型电压表脉冲计数器测量仪器的校正测量仪器所测得的局部放电脉冲值是与被试品的局部放电视在放电量q成比例的，要从指示值来算得q是困难的，只能通过试验来确定，即PD的测量仪器必须进行试验校正。局部放电测试仪（一）局部放电测试仪（二）大型发电机定子绕组绝缘局部放电测量波形3.5.3用超声波探测器测量局部放电特点与电脉冲法相比，抗干扰能力相对较强工作原理发生局部放电时，会产生超声波，并向四面传递，直到电气设备容器的表面在设备外壁，放一压电元件，在交变压力波的作用下，压电晶体便产生交变的弹性变形，晶体沿受力方向的两端面上便会出现交变的束缚电荷将交变压力波产生的束缚电荷转换为电气量，由此可测量局部放电局部放电测量小结绝缘中内在的局部缺陷，特别是在程度尚不严重时，用别的方法往往很难发现用测量局部放电的方法，却能比较灵敏地检测出来电力部门现已将局部放电列入试验项目局放测量对发现绝缘早期缺陷，具有很重要的意义！电压分布的测量绝缘表面电压分布的特点：当表面比较清洁时：电压分布由绝缘电容和杂散电容决定当表面因污染而电阻下降时：电压分布由表面电导决定测量电压分布可以发现的绝缘状况：掌握绝缘子串的污秽状况绝缘子绝缘状况，特别是可用来判别零值绝缘子通过测量电机线棒对铁芯的电位，判断线棒与槽壁接触状况及气隙放电短路叉测量电压分布的方法：将短路叉的一端2与被测绝缘子下方紧邻的绝缘子的铁帽相接触，再将另一端l靠近被测绝缘子的铁帽，此时，若被测绝缘子承受了一定的电压则在短路叉1端与铁帽间产生火花。被测绝缘子承受的电压越高，则出现火花越早，且火花的声音亦越大。短路叉火花放电电压可调可以定性，但无法定量要防止放电导致绝缘闪络缺点：分辨率较低，易受环境影响音响式测杆：音响式测杆的测量原理：高压电容C及放电管等在工作时处于高电位，而右侧所示的接收器及仪表等处于低电位，两者用空心绝缘杆连接起来当被测绝缘子两端电压降低时，放电管的放电频率降低，发声器中发出的声音频率也变低，于是，仪表读数较小，反之则较大与火花放电大小相对应得放电管频率信号可用声音表达，也可采用光的形式传递音响式测杆的检出电压范围约为1~20kV3.6绝缘油中溶解气体分析（DGA）绝缘油是电气设备绝缘的重要组成部分绝缘冷却灭弧绝缘油试验绝缘油的电气试验绝缘油中溶解气体分析（DGA）试验时电气设备可以不必停电！3.6.1绝缘油的电气试验电气试验的主要内容油的闪点：油在规定条件下加热，直到它的蒸汽与空气的混合气接触火焰发生闪火时的最低温度，称为闪点酸值水分游离碳电气强度介质损失角正切值tgδ等……带电取油样》》化验》》分析》》结论3.6.2绝缘油中溶解气体分析（DGA）得到了普遍应用和高度重视，已列入了预防性试验标准，并有相应的试验导则通过分析油中所含气体的组成和含量来判断设备内部的潜伏性缺陷电气设备内部有局部过热或局部放电等缺陷时，就会分解而产生气体，并不断溶解于绝缘油中不同性质的典型故障，产生