第3章电气设备的绝缘试验

第3章电气设备的绝缘试验3.1绝缘电阻及吸收比的测量3.2泄漏电流的测量3.3介质损失角tanδ的测量3.4局部放电的测量3.5绝缘油的气相色谱分析3.6交流耐压试验3.7直流耐压试验3.8各种试验方法的特点3.9绝缘在线监测3.10试验记录、试验报告及试验结果分析缺陷产生根源制造或修理过程中潜伏下来的运输及保管过程中形成的运行中绝缘老化发展起来的缺陷分类局部性（集中性）缺陷整体性（分布性）缺陷预防性试验方法的分类：a.破坏性试验，或叫耐压试验。b.非破坏性试验（在较低的电压下或用其它不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘的内部缺陷）破坏性试验和非破坏性试验各有其特点，所反映的绝缘缺陷的性质是不同的，且对不同的绝缘结构和材料的有效性也不一样。电气设备绝缘缺陷的分类：a.集中性缺陷（例如悬式绝缘子的瓷质开裂；发电机绝缘局部磨损、挤压破裂；电缆绝缘逐渐损坏等）b.分布式缺陷（电气设备整体绝缘性能下降，如电机、变压器、套管中有机绝缘材料的受潮、老化、变质）集中性的缺陷3.1绝缘电阻及吸收比的测量3.1.1绝缘电阻的测量规定以加压1min时测定的电阻值作为被试品的----绝缘电阻作用：能发现绝缘受潮或有集中性的导电通道、表面脏污、绝缘油劣化、绝缘击穿和绝缘老化等。兆欧表的原理直流输出电压：250V、500V、1000V、2500V、5000V试验接线L—接被试品的高压导体E—接被试品外壳或地G—接被试品的屏蔽环或屏蔽电极测量电力电缆绝缘电阻的试验接线2.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。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。3.1.2吸收比的测量组合绝缘和层式绝缘结构的电气设备，在直流电压下均有明显的吸收现象，即电路中的电流随时间而衰减。12222211222121222211221212122222112221212121222211()()()()()+()()()()(gtCtRgatCRgaaUIRRduCRCRCiCUedtCCRRuURCRCUieRRRCCRRRiIiURCRCUiiieRRCCRRRRiIiURCRCiC流过外回路的电流传导电流吸收电流2121212)()teCRRRR当试品绝缘比较均匀时，有，则吸收电流甚小，吸收现象不明显。当试品绝缘很不均匀时，，则吸收电流较大，吸收现象很明显。1122RCRC1122RCRCA1C2C1R2R1U2UKU双层介质的等值电路606015156015URIIKURII吸收比：当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显，总电流随时间下降较缓慢，而试品的绝缘电阻与电流成反比。因此，根据的变化，就可以初步判断绝缘的状况。显然，对于不均匀试品的绝缘，如果绝缘状况良好，则吸收现象明显，值远大于1；如果绝缘严重受潮，由于Ig大增，Ia迅速衰减，K值接近于1。1.3K1.3K绝缘正常绝缘可能受潮极化指数101RPR定义：t=10min和t=1min时的绝缘电阻的比值如绝缘良好，P则值应大于某一定值特点：测量吸收比与测量绝缘电阻相似，但它所加的直流电压高的多，可以发现兆欧表测量绝缘电阻不能发现的某些缺陷。高电压工程基础6.2泄漏电流的测量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：绝缘有击穿的危险高电压工程基础11010101101010DIIII（加上电压分钟后的电流）极化指数（加上电压分钟后的电流）（加上电压分钟后的电流）泄漏指数（开始放电分钟后的电流）绝缘材料受潮后，与吸收电流相比，泄漏电流会增加。当介质上所加电压去掉后，介质放电会出现吸收过程类似的过程，但没有泄漏电流现象。由此可根据下面的极化指数和泄漏指数来判断受潮程度。对于旋转电机，如果极化指数小于1.5，泄漏指数大于30，就可以判定为受潮。高电压工程基础测量泄漏电流应注意的事项：（1）电压的稳定性直流电压的脉动系数不大于3%，电压降落尽可能低。（2）测量仪表的保护（3）杂散电流造成的误差要求直流高压部分不发生电晕，或者高压引线采用屏蔽线，被试品的低压极和测量装置用接地屏蔽笼屏蔽起来。（4）被试品的接地有些设备一端必须直接接地，测量系统串接在高压侧回路中。应将测量系统放在屏蔽笼中，尽可能将试品的高压极和引线屏蔽起来，并与电源侧的高压引线连接于A处。3.1.3测量绝缘电阻的规定1)测试前应先拆除被试品的电源及对外的一切连线，将其接地，并充分放电。2)测试时保持手摇发电机手柄的转速均匀，大约每分钟120转，待转速稳定后，接上被试品，待指针读数稳定后，开始读数。3)测试完毕后，先断开接线端L，再停止摇手柄M，以免被试品电容在测量时充电电荷经兆欧表放电而损坏兆欧表。这一点在测试大电容量设备时更要注意。4)测量时记录温度，不同温度下的测量值应换算到同一温度下方可比较。5)兆欧表的线路端子与接地端子引出线不要靠在一起，接线路端的导线不可放在地上。6)为消除残余电荷的影响，试验前应将被试品充分放电，大电容量设备放电时间至少需要5～10min。3.1.4影响测量绝缘电阻的因素1.温度的影响2.湿度及表面脏污的影响相对湿度绝缘吸收水分表面形成水膜绝缘电阻温度离子数离子运动速度电导电流绝缘电阻3.残余电荷的影响4.感应电压的影响3.1.5测量结果的分析判断1.与《规程》规定的允许值比较；2.与历史资料比较（纵向比较）；3.与同类产品比较（横向比较）。3.2泄漏电流的测量作用：试验原理和作用与绝缘电阻试验相似，只是试验电压较高，用微安表监视，因而测量灵敏度较高。它能较灵敏有效地发现像变压器套管密封不严进水，高压套管有裂纹，绝缘纸杯沿面炭化，变压器油劣化以及内部受潮等其他试验项目不易发现的缺陷。3.2.1试验接线测量泄漏电流电路原理接线图测量泄漏电流本质上也是测量绝缘电阻，只是所用的直流电压较高(10kV以上)，因此能发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷，比兆欧表更有效。注意事项：•电流表的位置•屏蔽(电流表、屏蔽)•试验完毕泄放剩余电荷此接线适合于被试绝缘一极接地的情况：微安表接于高压端，不受高压对地杂散电流的影响，测量结果较准确；为了避免由微安表到被试品的连线上产生的电晕及沿微安表绝缘支柱表面的泄漏电流流过微安表，需将微安表及从微安表至被试品的引线屏蔽起来。微安表处于高压端，给读数及切换量程带来不便。1.微安表接于高压侧(PA1)微安表接在接地端，读数和切换量程安全、方便；高压部分对外界物体的杂散电流入地时都不会流过微安表，所以不用加屏蔽，测量比较精确。要求被试绝缘的两极都不能接地，仅适合于那些接地端可与地分开的电气设备。2.微安表接于低压侧(PA3)3.微安表接在试验变压器T2一次（高压）绕组尾部成套直流高压装置中的微安表采用这种接线对于良好的绝缘，电流值较小，泄漏电流随电压而线性上升，如曲线1；如果绝缘受潮，那么电流值加大，如曲线2；绝缘中有集中性缺陷，如曲线3。当泄漏电流超过一定数值，应尽可能找出原因加以消除。如果0.5Ut（试验电压为Ut）附近泄漏电流已经迅速上升，如曲线4，则这台发电机在运行时（不计及过电压）就有击穿的危险。3.3.2影响测量泄漏电流的因素1.温度的影响温度升高，绝缘电阻下降，泄漏电流增大。2.升压速度的影响由于泄漏电流存在吸收过程，lmin时的泄漏电流不一定是真实的泄漏电流，可能包括一定的电容电流和吸收电流，因此加压速度对试验结果也有影响。3.残余电荷的影响4.高压引线的影响高压引线对地杂散电流及表面泄漏电流示意图测量泄漏电流应注意的事项：电压的稳定性直流电压的脉动系数不大于3%，电压降落尽可能低。杂散电流造成的误差要求直流高压部分不发生电晕，或者高压引线采用屏蔽线，被试品的低压极和测量装置用接地屏蔽笼屏蔽起来。微安表必须进行保护；被试品电容量小时应加稳压电容；试验结束后应充分放电。被试品的接地有些设备一端必须直接接地，测量系统串接在高压侧回路中。应将测量系统放在屏蔽笼中，尽可能将试品的高压极和引线屏蔽起来。测量泄漏电流应注意的事项：测量结果的分析判断:1.是否符合规程规定值；2.与前一次测试结果相比应无明显变化；3.同一设备三相之间或同类设备间相互比较。3.3介质损失角tanδ的测量3.3.1测量介质损失角tanδ的意义及适用范围意义：介质的功率损耗P与介质损失角正切tanδ成正比，在一定的电压和频率下，它能够反映电介质内单位体积中能量的损耗，而与介质尺寸大小无关。适用范围：是判断绝缘状态的一种比较灵敏和有效的方法，特别是对于绝缘整体受潮，老化等集中性缺陷和小容量试品的严重局部性缺陷。判断绝缘内部是否存在局部放电及绝缘老化的程度不能灵敏反映大容量发电机、变压器和电力电缆绝缘中的局部性缺陷，体积越大也越不灵敏。3.3.2西林电桥的基本原理平衡电桥法、不平衡电桥法、瓦特表法、相敏电路法QS1型西林电桥的原理接线图(a)正接线(b)反接线试品为Cx,Rx，CN为标准电容器，G为检流计，R3，C4和R4为电桥的低压臂。正接法：被试品两端均不接地反接法：被试品一端接地，电桥调节部分处于高电位之下GABCD~UNIXIXR3R4RNCXC4C44411CjRZxxxCjRZ1NNCjZ133ZRNx34ZZZZ4xN4x344111()[]1[]jRjRjCCCRRjCx33NN44XCCRRRCRCxxX44tgCRCR使用方法：调节R3、C4，使电桥平衡，即检流计中的电流为零。410000,100R64tan10C*通常取R4为106，则C4(以微法表示)的值即为tg。高电压工程基础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。3.3.3影响tanδ测量的因素1.外界电场干扰下的tanδ试验（电容耦合）2.外界磁场的影响（电磁场干扰）3.温度的影响4.试验电压的影响5.表面泄漏电流的影响21()/1021tantan1.3tt外界电场干扰主要是干扰电源（包括试验用高压电源和试验现场高压带电体）通过带电设备与被试设备之间的电容耦合造成的。1.外界电场干扰下的tanδ试验（电容耦合）为避免干扰，最根本的办法是尽量离开干扰源，或者加电场屏蔽，但在现场中往往难以实现。对于同频率的干扰，可以采用移相法或倒相法来消除或减小对tan的测量误差。•外电场干扰加设屏蔽采用移相电源采用倒相法采用异频电源2.外界磁场的影响（电磁场干扰）主要是由测试现场附近漏磁通较大的设备产生的交变磁场作用于电桥