第三章电气绝缘的检测与诊断

第三章电气设备绝缘特性的检测和诊断3-1绝缘电阻和吸收比的测量3-2泄漏电流的测量3-3介质损失角正切值的测量3-4局部放电的测量3-5绝缘油实验3-6耐压实验3-7绝缘的在线监测电气设备绝缘检测与诊断：在线和离线在线监测：电气设备带电运行，测量仪表接在电气设备绝缘上，连续或定时的测量，根据数据判断绝缘状况。通常是自动进行。由于是连续监测，故可判断绝缘随时间变化的趋势，从而提高判断的准确性。离线监测：也称绝缘预防性试验。周期性停电试验。周期按《电力设备预防性试验规程》规定。绝缘试验，可分为型式试验、出厂试验、交接试验、预防性试验等。1、绝缘预防性试验的定义——对运行中的电气设备绝缘按规定定期进行的试验工作。2、绝缘预防性试验的意义——及时发现运行中电气设备的绝缘缺陷，防患于未然。第三章电气设备绝缘特性的检测和诊断一、绝缘试验及其意义二、绝缘缺陷的分类⒈集中性缺陷２、分布性缺陷三、绝缘预防性试验的分类1、绝缘特性试验（非破坏性试验）——实验电压较低，不会损坏绝缘;主要包括：绝缘电阻及吸收比测量、泄漏电流测量、介损测量、局部放电测量、色谱分析等等。2、耐压试验（破坏性试验）——实验电压较高，有可能损伤绝缘。主要包括：交流耐压（又分为工频、三倍频、超低频0.1HZ）、直流耐压和冲击耐压\操作冲击电压等。先做非破坏性实验，再做破坏性实验。按电源类型分：手摇式和晶体管式。按输出的额定直流电压分：500、1000、2500、5000V；测试1KV及以上的电气设备一般选用2500V的兆欧表;测试1KV以下的电气设备一般选用1000V或500V的兆欧表。3-1绝缘电阻和吸收比的测量3-1绝缘电阻和吸收比的测量•1、的测量原理•兆欧表产生直流电压U，加在绝缘上，如图，初瞬由于存在极化过程，电流较大，然后衰减，最后等于恒定值Ig。由于U不变，R=f（t）如图所示。一般情况，极化过程一分钟结束，绝缘电阻）。RRR2、吸收比的测量原理大容量设备，绝缘干燥时，吸收现象明显，吸收过程慢，稳态值也高；当受潮或穿透性缺陷等，达到稳态值所需时间越短，稳态值越低。绝缘性能差。吸收比,如果受潮，吸收过程短暂，K→1；当绝缘良好时，。对于大型变压器、发电机，吸收过程慢，用极化指数P反映吸收过程，，规程规定，绝缘良好时，P1.5。5106RRk3.1K101RRPI3、兆欧表的接线端子（1）E（接地端子）——非被试导体短接并接地（2）L（线路端子）——接到被试导体（3）G（屏蔽端子）——接被试导电附近的绝缘表面上。屏蔽端子的作用：消除被试品绝缘表面泄漏电流对测量结果的影响。例：用兆欧表测量套管绝缘电阻LEGL法兰瓷体屏蔽环芯柱兆欧表215图接线图用兆欧表测套管绝缘的7、原理接线——流比计原理)(Rf)RRRf()RRURUf()iif(αXVXAXAVAv4、测试功效1、绝缘电阻2、吸收比K一般地，K＞1.3绝缘良好;K＜1.3可能受潮或有严重的集中性缺陷。IUR5106RRK通常规定加压60s时所测得的数值为被试品的绝缘电阻注意：如果被试品容量很小或绝缘较均匀时无实用价值101RRPI绝缘良好时，PI一般不小于1.5。对大型电机或大型电力变压器以及电容器等3、极化指数PI5、测试的有效性与局限性有效性：（1）严重受潮（2）有穿透性的导电通道（3）表面污秽局限性：非贯穿性的局部缺陷6、测量结果的分析判断通常采用三比较法，即①与规程比较②与历史资料比较（纵向比较）③与同类产品比较（横向比较）8、测量时的注意事项1、测试前：停电→放电→拆线→选表→验表2、测试时：接好电路（但L端子除外）→摇表（120转/分）→待指针指向“∞”时→接上L线，开始记时→R15S→R60S保证测试的安全性与准确性3、测试后拆下L线→停表→放电。防止反充电而烧坏绝缘表的电流线圈4、记录大气条件9、影响测量结果的主要因素1、温度T↑→R∞↓↓，按指数函数的规律下降2、湿度：h↑→R∞↓3、放电时间要保证放电时间充电时间，否则测试结果偏大4、表面状态的影响无屏蔽测试时的结果偏小。CheckBox110kV配电变压器绝缘电阻的测量（图中高压侧、低压侧均已三相短路）一、试验原理泄漏电流试验，原理同绝缘电阻测量相同。但由于泄漏电流试验所加电压较高，更易于发现一些未贯穿的集中性缺陷。当所加电压较低时，所测泄漏电流Ig与兆欧表所测绝缘电阻符合式子由于所加的电压更高，所以能更灵敏地反应绝缘的集中性缺陷二、直流高压的获得（1）由交流高压半波整流电路（2）直流高压发生器3-2泄漏电流的测量gIUR半波整流电路便携式直流高压发生器（本体部分）三、测量功效试验原理与测量绝缘电阻类似，但还有其特点：(1)试验电压较高，能发现一些尚未完全贯穿的集中性缺陷;(2)测试电压可调，可制作泄漏电流与试验电压的关系曲线，更有助于对绝缘状况的全面分析;(3)直流耐压试验可与泄漏电流试验（分级加压）同时进行;综上所述，泄漏电流试验比测量绝缘电阻更有效、更灵敏。图3-2微安表接于高压侧的接线图图3-3微安表接于低压侧的接线图四、实验接线（1）微安表在高压侧优点：测量误差较小。缺点：操作不方便、不安全。（2）微安表在低压侧又可分为试品两极可对地绝缘与试品一极需接地两种情况。优点：操作较方便较安全。缺点：测量误差较大。实验接线图的解析•T1为调压器----------调节电压•T2为工频试验变压器------交流低压变交流高压使得电压满足实验要求，现场实验时可采用电压互感器代替（被试品电导较小，实验电流一般不超过1MA•二极管即高压硅堆--------整流作用•C为滤波电容-------使得整流电压平稳，C越大，加于被试品上的电压越平稳，数值越接近交流高压幅值。•CX为被试品电容------当其值较大时，可以不加滤波电容器，但其值较小时，需接入一个0.1UF左右的电容器，减小电压脉动。•R为保护电阻或叫限流电阻-------限制被试品被击穿时的短路电流的大小不超过高压硅堆和实验变压器的允许值。其值取10Ω/V,通常用玻璃管或有机玻璃管冲入水溶液制成。•微安表-----做测量泄漏电流用，量程根据被试品的种类和绝缘情况适当选择试验方法1、对被试品施加电压•额定电压为35KV及以下的电气设备施加30KV的直流电压；•对额定电压为110KV及以上的设备施加40KV的直流电压；2、读数•试验时按每级0.5倍试验电压阶段升高电压，每阶段停留1MIN后，微安表的读数即为泄漏电流值•3、把泄漏电流与加压时间的关系，泄漏电流与试验电压的关系绘制成曲线。曲线1：U↑Ig↑。但Ig较小，绝缘良好。曲线2：U↑Ig↑。但Ig较大，绝缘受潮。曲线3：U升高至某值，Ig↑↑。绝缘有集中性缺陷。曲线4：U较小时，Ig↑↑。有较严重的集中性缺陷。五、测量时的注意事项（1）微安表必须进行保护(读数值时才打开)（2）试验电容量小的被试品应加稳压电容脉动系数S不应大于3%（3）实验完毕后，应对被试品充分放电。●交流分量总会脉动，这部分电流通过微安表。使微安表可能过热烧坏，被试品若击穿，也有冲击电流流经微安表，故此需保护。●串联增压电阻R。当电流较大，R压降增大，F击穿，短路。●L：被试品击穿时，回路电流剧增，L压降增大，F放电，被短路。●C：旁路交流分量，减少微安表指针的摆动。●K：短路开关，需要读数时断开。六、影响测量结果的主要因素1、温度、时间的影响一般读取60秒时的数值2、表面泄漏的影响3、试验回路出现电晕造成的误差七、测量结果的分析判断（1）作i=f（u）曲线，即绝缘伏安特性（2）三比较法微安表的保护一般微安表有专门的保护装置在微安表回路中串联一个阻值较大的电阻R（增压电阻）。当有电流通过时，就在AB两端产生一个电压降。当电流数值超过额定电流时，AB两端的电压使放电管F放电，电流就从放电管流过保护了微安表。•由于整流后的直流电压含有交流分量，所以并联一个电容器C，以滤去整流后的交流分量，以减少微安表指针的摆动，同时稳定放电管F的电压。•突然短路出现的冲击电流容易使微安表损坏所以加入电感L，阻止大冲击电流流过微安表。电容C也有这个作用，所以可以不加L.•在微安表表头两端并以开关S，在升压或降压过程中合上开关S，将微安表短接，只有在稳定时才将S打开。一、tgδ测量的意义介质在电场作用下产生损耗→发热→温度↑→电导↑→泄漏电流↑→损耗↑，如果达到热平衡，温度稳定下来。若发热散热，会形成恶性循环，导致介质热击穿。∴介质在电场作用下的损耗大小，可用于判断绝缘性能，但用P不行，因为P与U、试品尺寸有关。三、tgδ测量原理利用西林电桥原理，使，调节。（若设备若设备。为试验电压，为设备额定电压。3-3介质损失角正切值的测量kvUs1043CR、eseUUkvU，10kVUkVUse10,10sUeU电桥平衡时，可得到，46444x10100001001tgCCRCRCx令单位为uf，则tgδ=。4C4C23411tgCRRCNx由于«1，所以tg34RRCCNx可起辅助判断作用，测量结果若明显增大，可判断绝缘内部受潮或匝间短路等。xCxC图中，ZX——被试品CN——无损耗标准电容器（真空，约50pf）R3——可调无感电阻Z4——无感电阻R4与可调电容C4并联高压臂，在电桥外低压臂，在电桥本体内2、接线方式（1）正接线•特点：被试品两端均对地绝缘•优点：测试误差较小，测试时较为安全（电桥本体处于低电位）•缺点：不便于进行现场测试（现场设备多为一端接地）（2）反接线•特点：被试品一端接地•优点：便于进行现场测试•缺点：测试误差较大，测试时较危险（电桥本体处于高电位）二、测量时的注意事项（1）无论采用何种接线，电桥本体必须良好接地。（2）应在检流计灵敏度最低时切合电源（3）应尽量解体测试假设绝缘由两部分并联组成，其整体介质损耗为这两部分之和，即由P=P1+P22221122tgCUtgCUCtgUtg=CtgδCtgδC2211C1、tgδ1——良好绝缘的电容与介损C2、tgδ2——缺陷绝缘的电容与介损若V2＜＜V1C2＜＜C1，则有tgδ1tgδ局部缺陷被掩盖！故对大体积设备应尽量解体测试。测量的有效性：（1）分布性缺陷（2）穿透性的导电通道(3)小设备。测量的局限性：非穿透性的局部缺陷，且设备体积越大越不灵敏。三、影响测量结果的主要因素（1）外界电场干扰（2）外界磁场干扰（3）温度的影响一般地，温度上升tgδ增大，所以通常要换算到20℃。（4）试验电压的影响现场测试电压一般取10KV（5）被试品电容量的影响（6）表面泄漏电流的影响测试前应清除绝缘表面的积污和水分，必要时可在绝缘表面安装屏蔽环四、减小误差的措施（1）加设屏蔽（2）采用移相电源（可消除同频率的电场干扰）即改变试验电源的相位，使得与干扰源反相。（3）采用倒相法将电源正接、反接各测一次（4）采用数字滤波技术时域信号→频域信号→采用软件技术滤除干扰信号→计算tgδ真实值五、测量结果的分析判断三比较法一、测量的基本原理式中，qr——实际放电量q——视在放电量Cg——气隙电容Cb——与该气隙串联的绝缘部分电容Ca——其余完好部分电容其他条件相同时，直流下局部放电比交流下为小。rbgbqcccq3-4局部放电的测量二、局部放电的检测方法1、非电检测法（1）超声波法简单、抗干扰性能好，但灵敏度低，通常与电气检测法配合。（2）光检测法（3）热检测法（4）测分解物法2、电气检测法（1）无线电干扰法（RIV法）（2）介质损耗法（3）脉冲电流法（IEC推荐的通用方法之一）（1）直接法•并联法•串联法（2）平衡法（抗干扰能力较好）三、测量时的注意事项抑制内部干扰是外部干扰四、测量结果的分析判断规定了某些设备在规定电压下的允许视在放电量。一、绝缘油的检验分新油、投运前的油、运行中的油。不同阶段的油质检验有不同的试验项目和标准要求。二、绝缘油电气性能试验1、电气强度（击穿电压）试验在标准油杯中