电气设备绝缘试验

第三章电气设备绝缘试验绝缘试验主要内容1绝缘试验的基本概念2绝缘电阻和泄漏电流的测量3介质损耗角正切的测量4局部放电的测量5耐压试验6绝缘的在线监测1、绝缘预防性试验电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境等各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造成故障，引起供电中断。绝缘预防性试验概念：为了对绝缘状态作出判断，需对绝缘进行各种试验和检测，通称为绝缘预防性试验。绝缘的测试和诊断技术分类：1）按照对设备造成的影响程度分类（两类）非破坏性试验，亦称绝缘特性试验：在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的不同特性，采用综合分析的方法来判断绝缘内部的缺陷包含的种类：绝缘电阻和泄漏电流的试验、介质损耗角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等破坏性试验，即耐压试验：以高于设备的正常运行电压来考核设备的电压耐受能力和绝缘水平。耐压试验对绝缘的考验严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；缺点是可能在试验时给绝缘造成一定的损伤，同时不能反映绝缘缺陷的性质包含的种类：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验及操作冲击耐压试验2）按照设备是否带电的方式分类（两类）离线：在离线的测试和诊断时，要求被试设备退出运行状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由电力设备预防性试验规程（DL/T596）规定特点：可采用破坏性试验和非破坏性试验两种方式，两种方式是相辅相成的。耐压试验往往是在非破坏性试验之后才进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接，尤其对于周期性的离线试验更不易判断准确在线：在线监测则是在被试设备处于带电工作运行的条件下，对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测，通常是自动进行的特点：只能采用非破坏性试验方式。由于可连续监测，除测定绝缘特性的数值外，还可分析特性随时间的变化趋势，从而显著提高了其判断的准确性绝缘的监测和诊断技术的三个基本环节：传感器与测量方法：正确选用各种传感器及测量手段，检测或监测被试对象的种种特性，采集各种特性参数；数据处理：对原始的杂乱信息加以分析处理(数据处理)，去除干扰，提取反映被试对象运行状态最敏感、有效的特征参数；绝缘诊断：根据提取的特征参数和对绝缘老化过程的知识以及运行经验，参照有关规程对绝缘运行状态进行识别、判断，即完成诊断过程。并对绝缘的发展趋势进行预测，从而对故障提供预警，并能为下一步的维修决策提供技术根据。3.1绝缘电阻的测量1）测量绝缘电阻与吸收比的工作原理2）测量绝缘电阻与吸收比的方法3）泄漏电流的测量4）测量绝缘电阻和泄漏电流的功效5）测量绝缘电阻和泄漏电流的注意事项0)(stiigI随时间ｔ↑，ｉ最终达Ig1）测量绝缘电阻与吸收比的工作原理吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线2)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K11，K1值越大，表示吸收现象越显著，绝缘的性能越好3)绝缘状态的判定若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘受潮，则电阻R会显著降低，泄漏电流大大增加，吸收电流迅速衰减。吸收比K下降。当K＝1或接近于1，则设备基本丧失绝缘能力。不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线介质的吸收现象11221U2U2C1C2R1RUUi21210CCCUU21120CCCUU2111RRRUU2112RRRUU:0t电压按电容反比分配:t电压按电阻正比分配110UU220UU电压过渡过程：teRRRCCCRRRUu2112122111teRRRCCCRRRUu2122112122212121)(RRRRCC时间常数衰减很快,几秒内就进入稳态21,RR,ai则极化指数P：为加压10分钟时的绝缘电阻R10′与1分钟时电阻R1′之比值P=R10′/R1′我国电力行业标准DL/T596－1996即电力设备预防性试验规程等规定：电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及云母绝缘者：K值应不小于1.3，P值应不小于1.5大发电机当采用环氧粉云母者：K值应不小于1.6，P应不小于2.0。4）测量绝缘电阻与吸收比的方法测量仪表：一般用兆欧表进行绝缘电阻与吸收比的测量摇表：为了测准吸收比，需用灵敏度足够高的兆欧表。现场仍较多采用带有手摇直流发电机的兆欧表，俗称摇表晶体管兆欧表：采用电池供电，晶体管振荡器产生交变电压，经变压器升压及倍压整流后输出直流电压兆欧表的电压：500、1000、2500、5000V等兆欧表选择：根据设备电压等级的不同，选用不同电压的兆欧表。例：额定电压1kV及以下者使用1000V兆欧表；1kV以上者使用2500V兆欧表兆欧表的原理结构图屏蔽端子G：主要用于屏蔽表面泄漏电流EGLEGL表面电导体积电导绝缘屏蔽环例：用兆欧表测量电缆绝缘电阻用兆欧表测电缆绝缘电阻的接线图1－铅铠外皮2－绝缘3－导芯4-屏蔽环5)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3.2泄漏电流的测量1234)(Ai)(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试验原理：绝缘设备施加直流高压时，会流过泄漏电流，对于良好的绝缘，泄漏电流随试验电压U成直线上升，且数值较小（如图曲线1），当绝缘受潮时，电流数值如曲线2所示。如绝缘中有集中性缺陷时，则泄漏电流在超过一定试验电压时将剧烈增加，缺陷越严重，泄漏电流值发生剧增的试验电压值愈低。1)泄漏电流实验接线图RVkV~C2PVTOTVA1PVSAaba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试验方法•被试品额定电压35kv及以下施加10—30kv直流电压•被试品额定电压110kv及以上施加40kv直流电压•试验时按级0.5倍试验电压分阶段升高•每阶段停留1min，读微安表读数即为泄漏电流•绘制泄漏电流与加压时间、泄漏电流与试验电压关系曲线后进行分析注意事项：１、用一开关将微安表短路，以保护微安表2、试验完毕，必须先将被试品上的剩余电荷放掉3、试验小容量试品时，需接入滤波电容以减小电压脉动4、测量结果不应作为最后定论，应与下列数据比较：（1）、历史资料（2）、同类设备数据（3）、同一设备不同部位（不同相）的数据当K2时，有缺陷存在三项中的最小值三相中的最大值不平衡系数K3)测量绝缘电阻和泄漏电流的功效测量绝缘电阻和泄漏电流能有效地发现的缺陷：1、两极间穿透性的导电通道2、绝缘受潮3、表面污垢测量绝缘电阻和泄漏电流不易发现的缺陷：1、绝缘的局部缺陷（局部损伤或裂缝、含有气泡、绝缘分层、脱开等）2、绝缘的老化（此时的绝缘电阻还相当高）1)．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c．绕组上附积油泥d．绝缘油脏污劣化等很少有效：大容量设备的局部缺陷3.3介质损耗角正切的测量如果绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，则测tgδ就不灵敏，且被测试品的体积越大，就越不灵敏。原因：得：若V2V1，则C2C1,得：只有缺陷部分较大时，在整体tgδ中才明显。2221212tgUCtgUCtgCU212211CCtgCtgCtg2121tgCCtgtg对电机、电缆这类电器设备，由于运行中的故障多为集中性缺陷发展所致，且设备体积很大，用测tgδ法的效果差。因此，通常对运行中的电机、电缆等设备进行预防性试验时，不做这项实验。对套管绝缘，tgδ试验是一项必不可少而且较有效的实验。在用tgδ法判断绝缘状况时，必须着重历史的比较以及处于同样运行条件下的同类型其他设备的比较，即使tgδ未超过标准，但与过去比较有明显增大时，就必须进行处理，以免在运行中发生事故。NC4C4R3RxCxRABPUCD1I2I2).西林电桥通常施加5～10kV交流电压电桥平衡时：0ABU即：CBCAUUBDADUUBDCBADCAUUUU4231ZZZZ或3241ZZZZ∵xxCjRZ111NCjZ1244411CjRZ33RZ)1(2424234CRRCRCNxNxCCRCRRR4242242423)1(441CRCRtgxx∴∵1002f100004R取则：)(1010044444FCCCRtg3).西林电桥接线正接线：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，适用于现场试验正接线NC4C4R3RxCxRABPCDU西林电桥反接线现场试验中：有许多一端接地的试品，如敷设在地下的电缆及摆在地面的重大电气设备，要改成对地绝缘是不可能的，只能改变电桥回路的接地点。这样就产生了一种反接法的西林电桥4).测量的影响因素tg（1）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量（2）试验电压的影响——测量与的关系，有助于判断绝缘的状态和缺陷的类型，图3-13tgU（4）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tgtg（3）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时加屏蔽5）测量介损的功效测量介损能有效地发现的缺陷：（1）绝缘受潮（2）穿透性导电通道（3）绝缘内含气泡的游离、绝缘分层、脱壳等（4）老化劣化，绕组上附积油泥（5）绝缘油脏污、劣化等测量介损不易发现的局部性缺陷：（1）非穿透性局部损坏（测介损时没有发生局部放电）（2）很小部分绝缘的老化劣化（3）个别的绝缘弱点6）测量介损时的注意事项（1）与温度的关系：不同温度下的测量结果不能换算为进行比较，要求在相同温度条件下测试。（2）与电压的关系：试验电压过低，不易发现缺陷，因接近工作电压。（3）抗干扰措施：屏蔽和接地要好•非破坏性试验方法都是在较低电压下进行的，不如耐压试验对设备的绝缘考验严格并能确定其绝缘水平。•非破坏性试验方法对不同故障的有效性：1、测绝缘电阻：可发现贯穿性受潮、脏污及导电通道等缺陷2、测泄漏电流：比1更灵敏3、测介损角正切值：能发现绝缘整体普遍劣化及大面积受潮作业如何进行泄漏电流试验？比较几种非破坏性试验方法的有效性。耐压试验对绝缘施加一个比工作电压高得多的电压进行试验。在试验过程中可能引起设备绝缘的损坏，故又称破坏性试验。为避免设备损坏，耐压试验要在非破坏性试验后进行，即在非破坏试验合格后方允许进行。3.6交流耐压试验包括1）交流耐压2）直流耐压3）雷电冲击耐压4）操作冲击耐压5）各种预防性试验方法的特点总结一、工频交流耐压试验作用：能确定电气设备绝缘的耐受水平。工频耐压试验的优点是可准确地考验绝缘的裕度，能有效地发现较危险的集中性缺陷。但是交流耐压试验有重要缺点是对于固体有机绝缘，在较高的交流电压作用时，会使绝缘中一些弱点更加发展（但在耐压试验中还未导致击穿）。试验本身就引起绝缘内部的积累效应。恰当地选择合适的试验电压值是一个重要问题。一般耐压试验的电压值应取得比出厂试验电压低些。大修前发电机定子绕组的试验电压取1.3～1.5倍额定电压，对于运行20年以上的发电机，取1.3倍额定电压做试验，对与架空线路有直接连接的发电机要求用1.5倍额定电压做耐压试验。变压器和互感器取出厂试验电压的0.85，其他高压电