第三章电气设备绝缘试验.

第二篇电气设备绝缘试验绝缘预防性试验的目的是什么？绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起，我们通过测量电气特性的变化来发现隐藏着的缺陷。以及早进行相应的维护与检修。绝缘缺陷类型集中性缺陷：裂缝、局部破损、气泡等分散性缺陷：内绝缘受潮、老化、变质等第三章电气设备绝缘试验主要内容主要阐述电气设备绝缘试验的试验设备、试验方法和测量技术。绝缘试验分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。二者关系？破坏性试验检验绝缘的电气强度，非破坏性试验检验其他电气性能。两类试验是互为补充的，而不是相互替代的。当然，应先做非破坏性试验，据此再确定破坏性试验的时间和条件。破坏性试验只能在绝缘缺陷发展到严重的程度时，才能以击穿破坏的形式揭示出来，且并不能揭示绝缘缺陷的性质，而非破坏性试验却能在一定程度上以非破坏性的形式揭示绝缘缺陷的不同性质及其发展程度，使我们防患以未然。绝缘电阻最基本的综合性特性参数。组合绝缘和层式结构，在直流电压下均有明显的吸收现象，使外电路中有一个随时间而衰减的吸收电流。吸收比检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。第一节绝缘电阻、吸收比的测量一、双层介质的吸收现象上式中第一个分量为电导电流，第二个分量为吸收电流。当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，阻值R1、R2或两者之和显著减小，大大增加，而迅速衰减。teRRRRCCCRCRURRUi21212212112221)(gIaigIai二、绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻的表达式(4-11)teCRCRRRCCRRRRCCtR21122212212121221)()(测量绝缘电阻时，其值是不断变化的；t无穷时刻，等于两层介质绝缘电阻的串联值。通常所说的绝缘电阻均指吸收电流衰减完毕后的稳态电阻值。受潮时，绝缘电阻显著降低，显著增大，迅速衰减。因此，能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷等情况。但有局限性。gIai受潮时，绝缘电阻显著降低，显著增大，迅速衰减。因此，能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷等情况。但有局限性。(1)大型设备(如大型发电机、变压器)的吸收电流很大,延续时间较长因此要测稳态电阻要花很长时间(2)有些设备(如电机)由Ig反映的绝缘电阻往往有很大的变化范围,应而很难给出一定的绝缘电阻判断标准因此对大型试品一般用测吸收比来代替单一稳态电阻的测量gIai对于某些大型被试品，用测“吸收比”的方法来替代原理：令和瞬间的两个电流值的和比值。（4－12）已经接近于稳态绝缘电阻值，恒大于1,越大表示吸收现象越显著，绝缘性能越好。st15601515601IIRRKst6015I60I60RR1K吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值，所以排除了绝缘结构和体积尺寸的影响。一般以作为设备绝缘状态良好的标准亦不尽合适，有些变压器的虽大于1.3，但值却很低；有些，但值却很高。所以应将值和值结合起来考虑，方能作出比较准确的判断。3.11K1KR3.11KRR1K大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，用极化指数再判断。极化指数（4－13）某些集中性缺陷已相当严重，以致在耐压试验时被击穿，但在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极化指数却并不低，因为缺陷未贯穿绝缘。可见仅凭上述试验结果判断绝缘状态是不够的。测量绝缘电阻最常用的仪表为手摇式兆欧表min1min102RRK兆欧表有三个接线端子：线路端子（L）、接地端子（E）和保护（屏蔽）端子（G）。常用兆欧表的额定电压：500、1000、2500、5000V等级。•测量•定义：工程上常用兆欧表(摇表)进行测量，以加压60s后读数•为试品的绝缘电阻。•原理：兆欧表是利用流比计的原理构成。电压线圈与电流线圈•中电流在磁场中产生两个相反的转动力矩，在力矩差作•用下，旋转到平衡为止。•关系：被试绝缘接在端子L和E之间，而保护端子G的作用是使绝缘表面泄漏电流不要流过线圈测得的绝缘体积电阻不受绝缘表面状态的影响。AL•测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：•（1）总体绝缘质量欠佳；•（2）绝缘受潮•（3）两极间有贯穿性的导电通道；•（4）绝缘表面情况不良。•测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：•（1）绝缘中的局部缺陷（如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等）；•（2）绝缘的老化（因为老化了的绝缘，其绝缘电阻还可能是相当高的）。注意事项1、被试品的电源及对外连线应拆除，并充分放电。2、在称量中，手柄转速均匀，每分钟大约120转。3、测试完后，先断开接线端L，再停止摇手柄M，以免充电电荷损坏兆欧表。4、测试时，应记录温度，以便比较。5、注意消除试品上残余电荷的影响。值得注意的是：不论是绝缘电阻的绝对值，还是吸收比的值都只是参考性的，如不满足最低合格值，则绝缘中肯定存在某种缺陷；但是，如已满足最低合格的数值，也还不能肯定绝缘是良好的。因为兆欧表的电压较低，有些设备的绝缘，即使是严重的缺陷，只要不是贯通性的，用兆欧表测得的绝缘电阻或吸收比仍可能满足规定的要求。可见，仅凭绝缘电阻判断绝缘状况仍是不可靠的。反映绝缘电阻值，但有一些特点：加在试品上的直流电压比兆欧表的工作电压高得多。故能发现兆欧表所不能发现的缺陷。施加在试品上的直流电压是逐渐增大的，这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。在电压升到规定的试验电压值后，要保持1min再读出最后的泄漏电流值。当绝缘良好时，泄漏电流应保持稳定，且其值很小。3.2泄漏电流的测量泄漏电流试验接线图如图4-3所示（有图13中）其中V为高压整流元件，C为稳压电容，PV2为高压静电电压表，TO为被试品。1、如图中a所示，微安表直接接在高压侧，以便能直接反映出绝缘内部的泄漏电流。工程上，常常将微安表uA和被试品的高压引线屏蔽起来。这是为了防止微安表内部电晕以及避免由微安表到被测试品这一段导线发生电晕而产生的电晕电流和绝缘表面的杂散电流流过微安表2、如图中b所示，微安表接在试品低压侧。条件：试品不接地。优：读数安全、方便。高压侧的杂散电流不接入微安表。3、书中e所示：电源不接地时，可把微安表移动到电源接地端。优点：读数和微安表的换档操作都方便。缺点：测量误差大。原因：变压器高压绕组对外壳的泄漏电流和高压引线对地泄漏电流都要通过微安表。2、注意：测量泄漏电流用的微安表需用并联放电管V进行保护。当流过微安表的电流超过某一定值时，电阻上的压降将引起V的放电而达到保护微安表的目的。1R泄漏电流测量时，除了和测量绝缘电阻时同样需要注意温度、时间和表面泄漏的影响等因素外，还应注意下面四个问题：1、电压的稳定性：一般采用整流的方法获得直流高压，直流电压的脉动系数不大于3％。3、杂散电流造成的误差：图中a的接法：常将微安表uA和被试品的高压引线屏蔽起来图中e的接法；可利用接入被试品前后两次读数之差来抵消外界对泄漏电流的影响。4、被侧试品接地：有时，特别是已经安装在现场的设备，或是埋入地中的电缆，常常无法再对地绝缘的。针对此种情况，一般我们采用图中a那种接法。并做有效的屏蔽措施。书中的三个注意小结绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合特性参数。电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构，故在直流电压下均有明显的吸收现象，测量吸收比可检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，但它所加的直流电压要高得多，能发现用兆欧表所不能显示的某些缺陷，具有自己的某些特点。介质的功率损耗与介质损耗角正切成正比,所以后者是绝缘品质的重要指标，测量值是判断电气设备绝缘状态地一项灵敏有效的方法。Ptgtg3.3介质损耗角正切值的测量tg一、西林电桥基本原理其中被试品的等值电容和电阻分别为Cx和Rx;R3为可调的无感电阻；CN为高压标准电容器的电容；C4为可调电容；R4为定值无感电阻；P为交流检流计。西林电桥反接线原理电桥平衡的过程与正接线时无异，所不同者在于各个调节元件、检流计和屏蔽网均处于高电位，故必须保证足够的绝缘水平和采取可靠的保护措施。二、测量的影响因素（一）外界电磁场的干扰影响干扰包括高压电源和试验现场高压带电体引起的电场干扰。在现场测试条件下，电桥往往处于一个相当显著的交变磁场中，这时电桥接线内也会感应出一个干扰电势，对电桥的平衡产生影响，也将导致测量误差。消除干扰的方法：金属屏蔽网和屏蔽电缆tg屏蔽：杂散电容：高压引线与低压臂之间有电场的影响，可看作其间有杂散电容Cs杂散电容Cs的引入，会产生测量误差。若附近另有高压源，其间的杂散电容Cs1会引入干扰电流iS，也会造成测量误差需要屏蔽，消除杂散电容的影响西林电桥的基本回路存在外界电磁场干扰时的测量现场试品：难以实现屏蔽，干扰较严重两次测量法：第一次测得tg1和Cx，然后倒换试验变压器原边电源线的两头(试验电压U的相位转180)，测得第二次的数值tg2和Cx，可用下式计算得准确的tg和Cx值：2//21xxxxxxxCCCCCtgCtgCtg磁场干扰时介损的测量检流计正反接抗磁场干扰的原理：设无磁干扰时，两个测量臂的数值分别为R3和C4；设存在磁干扰时，两个测量臂的数值分别为(R3+R3)和(C4+C4)；把检流计和电桥两臂相接的两端倒换一下，两个测量臂的数值将分别为(R3－R3)和(C4－C4)当检流计正接时测得：当检流计反接时测得：因无磁场干扰时：故可得：334014441/RRRCCRCCtgx334024442/RRRCCRCCtgx34044/RRCCRCtgx212121/22/xxxxxCCCCCtgtgtg（二）温度的影响一般来说，随温度的增高而增大。为了便于比较，应将在各种温度下测得的值换算到20℃时的值。（三)试验电压的影响tgtgtgδ就已经相当大，电压升高时，tgδ更将急剧增大；电压回落时，tgδ也要比电压上升时更大一些，因而形成了不闭合的分叉曲线，如图4-8中的曲线3所示，主要原因是介质的温度因发热而提高了。（四）试品电容量的影响对电容量较大的试品（例如大中型发电机、变压器、电力电缆、电力电容器等）,测量只能发现整体分不性缺陷，因而用测量介质损耗角正切的方法来判断绝缘状态就不很灵敏了。（五）试品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，必要时还可以在绝缘表面上装设屏蔽极。tg小结测量值是判断电气设备绝缘状态地一项灵敏有效的方法。值的测量，最常用的是西林电桥。的测量受一系列外界因素的影响。试验中应尽可能采用屏蔽，除污等方法消除这些影响。tgtgtg绝缘中的局部放电是引起电介质老化的重要原因之一。测定电气设备在不同电压下的局部放电强度和发展趋势，就能判断绝缘内是否存在局部缺陷以及介质老化的速度和目前的状态。局部放电的基本概念，表征局部放电的重要参数。局部放电检测发展历史及测量方法综述。脉冲电流法的测量原理。一些局部放电测量仪器。3.4局部放电的测量绝缘内部气隙局部放电的等值电路如图4-9所示。•极板电压下降，反映在极板上好像有•的电荷量被中和掉一样。局部测量就是要测量出这种放电来判断，测出的参数有：起始放电电压、视在电荷量、放电电流频率、放电脉冲电流峰值、放电波形等。表征局部放电的参数：㈠放电重复率（N）：也称脉冲重复率，是在选定的时间间隔内测得的每秒发生放电脉冲的平均次数，表示局部放电的出现频率。与外加电压的大小有关，外加电压增大时，放电次数也随之增多。㈡放电能量（W）：通常指一次局部放电所消耗的能量。㈢其它参数：平均放电电流、放电的均方率、放电功率、局部放电起始电压（即Ui）和局部放电熄灭电压局部放电检测方法综述局部放电检测分：电气检测和非电检测㈡电气检测法脉冲电流法：此法测的是视在放电量。当发生局部放电时，试品两端会出现一个瞬时的电压变化，在检测回路中引起一个高频脉冲电流，将它变