电气设备绝缘试验

Chapter5.电气设备绝缘试验绝缘缺陷：如绝缘开裂、局部磨损、内含气泡等局部性（集中性）缺陷整体性（分布性）缺陷如绝缘全面受潮、老化引起绝缘性能下降PDF文件使用pdfFactory试用版本创建¥!蕹▼绝缘试验的意义1.及早发现绝缘缺陷，及时更换或修复，保证系统安全运行；2.电介质理论远未完善，绝缘的电气性能不能仅仅依靠理论上的分析计算来解决问题，必须同时借助各种试验来检验和掌握绝缘的状态；PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹▼绝缘试验的类型非破坏性试验（绝缘特性试验）：指在较低的电压下或用其他不损伤绝缘的方法测量绝缘的各种特性，由此判断绝缘内部的缺陷。绝缘电阻和吸收比、泄漏电流、介质损耗角正切、电压分布、局部放电、油中溶解气体的色谱分析破坏性试验（耐压试验）：指在绝缘上施加高于工作电压的试验电压，直接检验绝缘的耐压水平。交流耐压、直流耐压、冲击耐压PDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹§5.1绝缘预防性试验一.绝缘电阻和吸收比测量1.多层介质的吸收现象1e1g2e2g1U2U2C1C2R1RUUiPDF文件使用pdfFactory试用版本创建)(stiigI随时间ｔ↑，ｉ最终达IgPDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ=21120CCCUU+=2111RRRUU+=∞2112RRRUU+=∞:0+=t电压按电容反比分配:∞→t电压按电阻正比分配PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹∞≠110UU∞≠220UU电压过渡过程：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+-+++=-tteRRRCCCRRRUu2112122111⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+-+++=-tteRRRCCCRRRUu2122112122212121)(RRRRCC++=t时间常数PDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹流过双层介质的电流：11CRiii+=22CRiii+=或agtiIeRRRRCCCRCRURRUdtduCRui+=++-++=+=-t212121112221)()()(221111PDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹（稳态）电导电流：（泄漏电流）21RRUIg+=ttaeRRRRCCCRCRUi-++-=2121211122)()()(22吸收电流：衰减很快↓21,RR,↓tai则PDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹绝缘电阻：施加直流电压时测得的电阻，通常指吸收电流衰减完毕后测得的稳态电阻值。吸收比：6015156015601//IIIUIURRK===极化指数：min1min102RRK=K11，K1值越大，表示吸收现象越显著，绝缘的性能越好PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹测试功效:可有效地发现：（1）两极间有穿透性的导电通道（2）整体受潮或局部严重受潮（3）表面污秽不能发现的缺陷：(1)绝缘中的局部缺陷(2)绝缘的老化判断方法：将所测电阻值与标准及以往历史数据比较PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹兆欧表（摇表）)()(1221xxRfRRRfIIf=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+==aGELGALVL1R2R0∞1I1I2I2IPDF文件使用pdfFactory试用版本创建原理：发电机Ｇ发电后，I2使ＬA受力矩Ｍ2，I1使ＬV受力矩Ｍ1Ｍ2＝Ｉ2Ｆ2(α)，Ｍ1＝Ｉ1Ｆ1(α)平衡时Ｍ1＝Ｍ2→Ｉ1／Ｉ2＝Ｆ2(α)/Ｆ1(α)＝Ｆ(α)即：α＝ｆ(Ｉ1/Ｉ2)又Ｉ2＝Ｕ/(Ｒ2＋Ｒx）Ｉ1＝Ｕ／Ｒ1→α＝ｆ[(Ｒ2＋Ｒx)/Ｒ1]＝ｆ(Ｒx)指针偏转角α直接反映Ｒx的大小PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹兆欧表电压等级：500V，1000V，2500V，5000V测量套管绝缘电阻的接线图兆欧表屏蔽端子G消除表面泄漏电流的影响PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹泄漏电流测量试验电压比兆欧表工作电压高得多:35kV以下设备：10～30kV110kV及以上设备：40kV电压可随意调节，可监测泄漏电流的变化能发现兆欧表不能发现的某些绝缘缺陷PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹)(Aim)(kVUtU2/tU发电机泄漏电流变化曲线1—良好绝缘；2—受潮绝缘；3—有集中性缺陷；4—有危险的集中性缺陷PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ~C2PVTOTVAm1PVSAmaba接线：测量准确，μA表在低压侧，读数操作安全，但试品不接地b接线：试品一端接地，测量系统在高压侧。为防止测量系统和试品高压侧电极及引线的电晕，需加屏蔽。仪表在高压侧，操作观察时特别注意安全PDF文件使用pdfFactory试用版本创建剛I．测试功效有效：ａ．整体受潮、全面老化b．小电容试品的严重局部缺陷ｄ．绕组上附积油泥ｅ．绝缘油脏污劣化等很少有效：大容量设备的局部缺陷PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹～10kV交流电压PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹电桥平衡时：0=ABU即：••=CBCAUU••=BDADUUBDCBADCAUUUU••••=⇒⇒4231ZZZZ=或3241ZZZZ=PDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹∵xxCjRZw+=111NCjZw12=44411CjRZw+=32RZ=PDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹⇒)1(2424234CRRCRCNxw+=NxCCRCRRR4242242423)1(ww+=441CRCRtgxxwwd==∴PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹∵ppw1002==fΩ=p100004R取则：)(1010044444FCCCRtgmppwd=×==这样以微法为单位的C4值，就等于试品的值,为读数方便,西林电桥面板上C4的值就标记成试品的值.FmdtgdtgPDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹西林电桥的两种接线方式正接线：Ｄ点接地，Ｃ点接高压，试品两端不能接地。电桥可调部分处于低电位，调试方便安全，主要用于实验室试验NC4C4R3RxCxRABPUCDPDF文件使用pdfFactory试用版本创建西林电桥反接线反接线：Ｄ点接高压，Ｃ点接地，试品一端直接接地。电桥本体应有高绝缘强度，有可靠的接地线，适用于现场试验PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ（1）外界电磁场干扰——屏蔽（2）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量（3）试验电压的影响——测量与的关系，有助（一般5～10kV)于判断绝缘的状态和缺陷的类型，图3-11dtgU（5）试品电容量的影响——对电容量大的试品，测不灵敏，应分别测量各部分的dtgdtg（4）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时加屏蔽PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹存在局部缺陷的绝缘及等值电路：5.分析为什么对电容量大的试品,测量不能有效发现绝缘缺陷dtgPDF文件使用pdfFactory试用版本创建=良好部分绝缘的损耗：2222dwtgUCP=局部集中缺陷部分的损耗：dwtgCUPPP221=+=绝缘体的总损耗：⇒2211dddtgCCtgCCtg+=因为局部集中缺陷部分很小，它的等值电容C2也很小⇒221dddtgCCtgtg+≈121CCCC≈+=PDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹如果被试品的体积小，C小，容易发现集中性缺陷；被试品体积大，C也大，集中性缺陷不容易被发现。⇒1ddtgtg⇒⇒1ddtgtg≈⇒221dddtgCCtgtg+≈121CCCC≈+=随着电子技术的发展，许多高压测试设备，都做成智能化、“傻瓜式”，功能集中，操作方便。PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹三.局部放电及其测量（PartialDischarge,PD)1.局部放电一般概念对于测量套管、电机、变压器、电缆等绝缘的裂缝、气泡等内在的局部缺陷比较有效。PDF文件使用pdfFactory试用版本创建Iÿ剛I气隙ΙⅡZ~aCgCbCΙⅡ局部放电等值电路tUmwsintUCCCumgbbgwsin+=gbgbaCCCCCC++=PDF文件使用pdfFactory试用版本创建I剛I气隙每次放电所释放出的电荷量为：))((rsbabagrUUCCCCCq-++=baCCQ))((rsbgrUUCCq-+≈∴－真实放电量无法测量放电时Ca上的电压变动为：)(rsbabaUUCCCU-+=ΔPDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹即气隙放电时，试品两端电压会下降，这相当于试品放掉电荷q：aUΔ)()(rsbabaUUCUCCq-=Δ+=baCCQaaUCqΔ≈∴－视在放电量rbgbqCCCq+＝但q∝qr，∴q能相对反映qr的大小rbgqqCC∴Q直流电压下的局部放电比交流电压下弱得多PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹局部放电参数(1)视在放电量q(2)放电重复率N(3)放电能量W通常指一次放电所消耗的能量babaggCCCCCC++=′令dtduCigg′-=则脉冲电流：放电能量：)(2122rsggUUgggUUCduuCidtuWrs-′=′-==∫∫PDF文件使用pdfFactory试用版本创建蕹)(rsgrUUCq-′=Q)(21)(21rsbbgrsrUUCCCqUUqW+++=∴＝设气隙开始出现局部放电（）时的外加电压瞬时值为，则有：sgUu=iUibgbsUCCCU+=)(21rssiUUUUqW+=∴0≈rU若iqUW21=则W的大小对电介质的老化速度有显著影响PDF文件使用pdfFactory试用版本创建ÿ蕹局部放电检测方法伴随局部放电会出现许多现象：电气方面的如电流脉冲、介质损耗增大、电磁波辐射等；非电方面的如光、热、噪声、气压变化、化学变化等，利用这些派生现象可以对局部放电进行测量。(一).非电检测法超声波检测法（声测法)工作原理：通过检测局放产生的声波信号实现局放测量特点：抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或耐压实验时检测局部放电，常用作放电定位。目前体外特高频传感的GIS局部放电在线检测、定位和诊断，研究