高电压技术第10讲 电气设备绝缘试验

高电压技术高电压技术屠幼萍屠幼萍[phone]+80795842，，[e-mail]@ncepu.edu.cn第第1010讲讲电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验„„绝缘监测和诊断的基本概念绝缘监测和诊断的基本概念„„绝缘电阻和泄漏电流的测量绝缘电阻和泄漏电流的测量„„介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量„„局部放电的测量局部放电的测量„„耐压试验耐压试验„„预防性试验方法的特点总结预防性试验方法的特点总结„„绝缘的在线监测绝缘的在线监测一、绝缘监测和诊断的基本概念一、绝缘监测和诊断的基本概念„„绝缘的监测和诊断技术概念绝缘的监测和诊断技术概念„„绝缘的监测和诊断技术分类绝缘的监测和诊断技术分类„„绝缘监测和诊断技术的三个基本环节绝缘监测和诊断技术的三个基本环节„„绝缘诊断规则绝缘诊断规则一、绝缘监测和诊断的基本概念一、绝缘监测和诊断的基本概念„„绝缘的监测和诊断技术概念绝缘的监测和诊断技术概念电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境等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，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。通过对绝缘的试验和各种特造成故障，引起供电中断。通过对绝缘的试验和各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中的状态，从而性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中的状态，从而能早期发现故障的技术称为绝缘的监测和诊断技术能早期发现故障的技术称为绝缘的监测和诊断技术„„绝缘的监测和诊断技术分类绝缘的监测和诊断技术分类按照对设备造成的影响程度分类（两类）按照对设备造成的影响程度分类（两类）破坏性试验，即耐压试验：破坏性试验，即耐压试验：以高于设备的正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；缺点可证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；缺点可能在试验时给绝缘造成一定的损伤能在试验时给绝缘造成一定的损伤包含的种类：包含的种类：交流耐压试验、直流耐压试验、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雷电冲击耐压试验及操作冲击耐压试验„„绝缘的监测和诊断技术分类绝缘的监测和诊断技术分类按照对设备造成的影响程度分类（两类）按照对设备造成的影响程度分类（两类）检查性试验检查性试验((非破坏性试验非破坏性试验))，亦称绝缘特，亦称绝缘特性试验：性试验：在较低电压下或用其它不会损伤绝在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘内部的缺陷缘内部的缺陷包含的种类：包含的种类：绝缘电阻试验、介质损耗绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等色谱分析等绝缘的监测和诊断技术分类绝缘的监测和诊断技术分类不不足足优优势势分分类类不能直接得出设备绝缘不能直接得出设备绝缘的耐电强度的耐电强度可采用多种试验揭可采用多种试验揭示揭示绝缘缺陷的示揭示绝缘缺陷的不同性质和根源不同性质和根源检查性检查性试验试验可能导致绝缘破坏可能导致绝缘破坏绝缘缺陷已较严重绝缘缺陷已较严重不能揭示缺陷的性质和不能揭示缺陷的性质和根源根源有效、可信有效、可信耐压试验耐压试验互为补充、不能相互代替互为补充、不能相互代替应先做检查性试验，且据此确定耐压试验的时间和条件应先做检查性试验，且据此确定耐压试验的时间和条件¾¾按照设备是否带电的方式分类（两类）按照设备是否带电的方式分类（两类）离线：离线：要求被试设备退出运行状态，通常是周要求被试设备退出运行状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由期性间断地施行，试验周期由电力设备预防电力设备预防性试验性试验规程（规程（DL/T596DL/T596）规定）规定特点：特点：可采用破坏性试验和非破坏性试验两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周期性的离线试验更不易判断准确¾¾按照设备是否带电的方式分类（两类）按照设备是否带电的方式分类（两类）在线：在线：在被试设备处于带电运行的条件下，对在被试设备处于带电运行的条件下，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，通常是自动进行的常是自动进行的特点：特点：只能采用非破坏性试验方式。由于可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了其判断的准确性绝缘预防性试验概念：绝缘预防性试验概念：为了对绝缘状为了对绝缘状态作出判断，需对绝缘进行各种试验和监态作出判断，需对绝缘进行各种试验和监测，通称为绝缘预防性试验测，通称为绝缘预防性试验一、绝缘监测和诊断的基本概念一、绝缘监测和诊断的基本概念„„绝缘监测和诊断技术的三个基本环节绝缘监测和诊断技术的三个基本环节传感器与测量方法：传感器与测量方法：正确选用各种传感器及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，测量手段，检测或监测被试对象的种种特性，采集各种特性参数采集各种特性参数数据处理：数据处理：对原始的杂乱信息加以分析处理对原始的杂乱信息加以分析处理((数据处理数据处理))，去除干扰，提取反映被试对象运，去除干扰，提取反映被试对象运行状态最敏感、有效的特征参数行状态最敏感、有效的特征参数一、绝缘监测和诊断的基本概念一、绝缘监测和诊断的基本概念„„绝缘监测和诊断技术的三个基本环节绝缘监测和诊断技术的三个基本环节绝缘诊断：绝缘诊断：根据提取的特征参数和对绝缘老化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。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供预警，并能为下一步的维修决策提供技术根据据一、绝缘监测和诊断的基本概念一、绝缘监测和诊断的基本概念„„绝缘诊断规则绝缘诊断规则逻辑诊断：逻辑诊断：逻辑诊断中将特征只归结为逻辑诊断中将特征只归结为““有有””和和““无无””两种两种((或特征参数大于某给定的阈值则为或特征参数大于某给定的阈值则为““有有””该特该特征，否则为征，否则为““无无””))，诊断对象的状态同样只归结为，诊断对象的状态同样只归结为““有有””和和““无无””，或，或““好好””和和““坏坏””两种，即特征和状态均两种，即特征和状态均采用二采用二值逻辑量来描述值逻辑量来描述逻辑诊断简单明了，应用较广，但把问题过于简化，逻辑诊断简单明了，应用较广，但把问题过于简化，诊断准确度较低诊断准确度较低„„绝缘诊断规则：绝缘诊断规则：模糊诊断：模糊诊断：考虑到被试对象的特征及状态评价的主考虑到被试对象的特征及状态评价的主观不确定性，即模糊性，许多情况不能简单地用观不确定性，即模糊性，许多情况不能简单地用““有有””、、““无无””和和““好好””、、““坏坏””来评定。模糊诊断中被试来评定。模糊诊断中被试对象的特征和状态不用二值逻辑量描述，而对象的特征和状态不用二值逻辑量描述，而用多值用多值逻辑的特征函数来描述逻辑的特征函数来描述，如某特征，如某特征““很强很强””、、““强强””、、““一般一般””、、““弱弱””、、““很弱很弱””，某故障，某故障““严重严重””、、““较严重较严重””、、““一般一般””、、““轻微轻微””、、““无无””等，然后按特征或状态参数等，然后按特征或状态参数的取值量确定归入某一类别。如采用连续变化的特的取值量确定归入某一类别。如采用连续变化的特征函数，判断可更加准确征函数，判断可更加准确¾¾统计诊断：统计诊断：考虑到被试对象特征参数分布的不确考虑到被试对象特征参数分布的不确定性，即统计性。对于处于同样状态的同类设备，其特定性，即统计性。对于处于同样状态的同类设备，其特征参数并不相同，而按一定的统计规律分布。利用这些征参数并不相同，而按一定的统计规律分布。利用这些规律进行绝缘诊断规律进行绝缘诊断(a)(a)绝缘完好和损坏时绝缘完好和损坏时(b)(b)两者重叠图两者重叠图概率密度曲线不重叠概率密度曲线不重叠某特征参数的概率密度某特征参数的概率密度第第88讲讲绝缘诊断与绝缘试验绝缘诊断与绝缘试验„„绝缘监测和诊断的基本概念绝缘监测和诊断的基本概念„„绝缘电阻和泄漏电流的测量绝缘电阻和泄漏电流的测量„„介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量„„局部放电的测量局部放电的测量„„耐压试验耐压试验„„预防性试验方法的特点总结预防性试验方法的特点总结„„绝缘的在线监测绝缘的在线监测二、绝缘电阻和泄漏电流的测量二、绝缘电阻和泄漏电流的测量„„测量绝缘电阻与吸收比的工作测量绝缘电阻与吸收比的工作原理原理„„测量绝缘电阻与吸收比的方法测量绝缘电阻与吸收比的方法„„泄漏电流的测量泄漏电流的测量„„测量绝缘电阻与吸收比的工作原理测量绝缘电阻与吸收比的工作原理双层介质模型的电流－时间特性双层介质模型的电流－时间特性双层介质等值电路图双层介质等值电路图吸收和泄漏电流及吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线绝缘电阻的变化曲线()()()()()τ/21212212112221]/[/teRRRRCCCRCRURRUti−++−++=()()212121/RRRRCC+⋅+=τ在工程应用上的表达方便，把介质处在吸收过程时的在工程应用上的表达方便，把介质处在吸收过程时的U/iU/i也也称呼为绝缘电阻称呼为绝缘电阻RR吸收和泄漏电流及吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线绝缘电阻的变化曲线()()()ττ//212122121122]/[ttaKeeRRRRCCCRCRUi−−=++−=()()()()()τ/21212212112221]/[/teRRRRCCCRCRURRUti−++−++=定义吸收比定义吸收比KK：：加压加压6060秒时的绝缘电阻与秒时的绝缘电阻与1515秒时电秒时电阻之比值阻之比值定义极化指数定义极化指数PP：：为加压为加压1010分钟时的绝缘电阻与分钟时的绝缘电阻与11分钟时电阻之比值分钟时电阻之比值1560/RRK′′′′=110/RRP′′′′=绝缘状态的判定绝缘状态的判定若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮电阻电阻RR11、、RR22显著降低、显著降低、泄漏电流大大增加，泄漏电流大大增加，时间常数时间常数ττ大为减小大为减小吸收电流迅速衰减吸收电流迅速衰减若绝缘内部部分受潮若绝缘内部部分受潮RR11与与RR22中的一个数值降低中的一个数值降低时间常数时间常数ττ也会大为减小也会大为减小吸收电流仍会迅速衰减吸收电流仍会迅速衰减某变压器的绝缘电阻与时间关系曲线某变压器的绝缘电阻与时间关系曲线11⎯⎯受潮时；受潮时；22⎯⎯经干燥后经干燥后绝缘状态的判定绝缘状态的判定电力设备预防性试验规程等规定：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烘卷云母绝缘电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘者：者：KK值应不小于值应不小于1.31.3，，PP值应不小于值应不小于1.51.5；大型发电机采用；大型发电机采用环氧粉云母者：环氧粉云母者：KK值应不小于值应不小于1.61.6，，PP应不小于应不小于2.02.0；发电机；发电机容量在