9 绝缘诊断与绝缘试验(2)

高电压技术李卫国60105052(H)13240310258[e-mail]2020/2/22第10讲绝缘诊断与绝缘试验（二）一．交流耐压二．直流耐压三．雷电冲击耐压四．操作冲击耐压五．各种预防性试验方法的特点总结2020/2/22一、交流耐压交流耐压：是交流设备的基本耐压方式，以变压器为例。实验电路如图所示2020/2/22交流耐压试验实施办法：电力设备预防性试验规程（DL/T596）已对各类设备的耐压值作出了规定。以电力变压器为例，当大修而全部更换绕组后，按出厂试验电压值进行试验。在其它情况下，它们的耐压值取出厂试验电压的85％。规程给出了电力变压器的交流工频耐压值如表所示2020/2/22电力变压器交流试验电压值括号内数值适用于不固定接地或经小电抗接地系统额定电压kV最高工作电压kV线端交流试验电压值kV中性点交流试验电压值kV全部更换部分更换绕组全部更换部分更换绕组3540.5857285726672.5140120140120110126.0200170（195）9580220252.036039530633685（200）72（170）330363.046051039143485（230）72（195）500550.063068053657885140721202020/2/222020/2/222020/2/22二、直流耐压直流耐压：是直流电力设备的基本耐压方式。对于交流电网中的长电力电缆等，在现场进行交流耐压试验常出现困难，因为长电缆的电容量较大。为了减小试验电源的试验容量，规程规定采用直流耐压来检查电缆绝缘的质量。直流耐压基本上不会对绝缘造成残留性损伤2020/2/22无局部放电损伤：对于电缆等油纸绝缘，在交、直流电压作用下，在油和纸上的电压分布不一样交流时电压按介电常数ε分布：电压较多作用在油层上直流时电压按电阻系数ρ分布：电压较多作用在纸上纸的耐压强度较高，所以电缆能耐受较高的直流电压为了加强绝缘的考验，电缆的直流耐压值规定得较高。尽管如此，对于使用在交流电网中的电缆，进行直流耐压对绝缘的考验不如交流耐压接近实际。对电力电缆的直流耐压持续时间为5分钟，可同时进行泄漏电流的测量，加压极性为负直流耐压特点：2020/2/22对电力变压器绝缘的泄漏电流测试时所施加的直流电压不很高，可以认为是非破坏性试验对电机绝缘进行直流耐压，也是发现绝缘缺陷的重要方法2020/2/222020/2/22测量直流高压的方法主要有以下几种：1．棒隙或球隙。使用棒—捧气隙来测量直流高电压．与使用球隙相比，其测量结果准确度更高，分散性更小，测量装置的结构更简单；2．电阻分压器配合低压仪表；3．用高值电阻与直流电流表串联；4．静电电压表。2020/2/22三、雷电冲击耐压雷电冲击耐压用作为考验电力设备承受雷电过电压的能力。对电力变压器类试品不仅考验了主绝缘，而且是考验纵绝缘的主要方法只在制造厂进行本项试验，因为本项试验会造成绝缘的积累效应，所以在规定的试验电压下只施加3次冲击。对小变压器是作为型式试验进行的国家标准规定额定电压≥220kV，容量≥120MVA的变压器出厂时应进行本项试验。电力系统中的绝缘预防性试验，不进行本项试验。对主绝缘的耐受雷电过电压的能力，由交流耐压试验等值地承担2020/2/222020/2/222020/2/22四、操作冲击耐压≥330kV电力设备的出厂试验应进行本项试验。对变压器进行出厂试验时，大多采用在高压绕组上直接加压法在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐压试验时，可采用操作冲击感应耐压方式来取代工频耐压试验。由于利用被试变压器自身的电磁感应作用来升高电压，所以冲击电源装置电压较低，整个装备比较简单工频耐压试验本来是等值地代表雷电和操作过电压的，所以从这个意义上来说，进行操作冲击耐压试验是合理的2020/2/22IEC1980年76－3刊物对电力变压器内绝缘操作波试验的波形，作出了下述规定，第一个半波极性为负，视在波前时间Tf不小于20µs，通常小于250µs；视在波长时间Tz不小于500µs，90％峰值持续时间Td不小于200µsIEC76-3和国家标准规定的操作冲击波形2020/2/22不同电压等级三相变压器（Y/Δ接法），采用感应法产生操作波时的变压器接线图，两个图中，被试相全励磁，其余两相各半励磁IEC规定的对330kV对220kV及以下及以上变压器的试验接线变压器的试验接线2020/2/22左图：高压绕组中性点接地，在被试相产生额定试验电压；在其余两相产生与它极性相反、幅值为1/2额定试验电压值的操作波。这样使被试相的对地绝缘受到了考核；相间绝缘在出线处受到了1.5倍额定试验电压的考核IEC规定的对330kV对220kV及以下及以上变压器的试验接线变压器的试验接线2020/2/22右图：对于≤220kV的变压器，其相间试验电压不能高于相对地试验电压，采用右图接线，非试相出线端接地，中性点受到1/3的试验电压，非试相绕组起着在电位上支撑被试相绕组的作用IEC规定的对330kV对220kV及以下及以上变压器的试验接线变压器的试验接线2020/2/2235～500kV变压器的操作冲击耐受电压（DL474.6－92）注：1.220～500kV有两个数值是因为有两种绝缘水平2.500kV原表列出一个耐受值为1300，根据国家标准改列为1050及1175，与IEC76－3值相符上表的耐受电压值适用于大修全部更换绕组后试验用，部分更换绕组及交接试验时应取表中值再乘以0.85电压等级kV3563110220330500操作冲击耐受电压kV160270375685750850950105011752020/2/22常用的测量系统有：①球隙测电压峰值：②分压器配用示波器、峰值电压表、数字记录仪等测电压峰值及波形。2020/2/22五、各种预防性试验方法的特点总结各种预防性试验方法的特点序号试验方法能发现的缺陷1测量绝缘电阻及泄漏电流贯穿性的受潮、脏污和导电通道2测量吸收比大面积受潮、贯穿性的集中缺陷3测量tg绝缘普遍受潮和劣化4测量局部放电有气体放电的局部缺陷5油的气相色谱分析持续性的局部过热和局部放电6交流或直流耐压试验使抗电强度下降到一定程度的主绝缘局部缺陷7操作波或倍频感应耐压试验(限于变压器)使抗电强度下降到一定程度的主绝缘或纵绝缘的局部缺陷表中序号6和7两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验2020/2/22tg的在线监测局部放电（PD）的在线监测六、绝缘的在线监测2020/2/22需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能在诊断期间发生故障停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不相符合，影响诊断的正确性。如前述的绝缘tg检测，采用电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般只加到10kV，这对于220kV500kV的电力设备而言，电压很低离线监测的缺点：2020/2/22在线监测和诊断是电力设备在运行状态下进行的，故可避免离线监测及诊断的上述缺点，可使判断更加准确。自70年代以来，随着传感、信息处理及电子计算机技术的快速发展，在线监测和诊断技术也得到迅速的发展。根据在线监测和诊断的结论，还可以做到有的放矢地进行维修，这种维修称为预知性维修。在线监测和诊断技术的不足是投资费用较大，只适用于大型和重要设备及变电所在线监测和诊断的优缺点：2020/2/221.tg的在线监测电桥法在线监测tg时，仍可用前述的西林电桥测量方法。但由于原来应用在电桥中的标准电容器的工作电压大多仅为10kV，因此对于较高电压的现场电力设备的测量，需引入一电压互感器PT降压，以适应标准电容器的额定电压电桥法在线监测tg原理图CX－试品Co－标准电容器PT－电压互感器G－指零仪2020/2/22角差：互感器所带来的角差，可通过RC移相电路予以校正。然而角差会随负载大小等因素的影响有所变动，所以校正也不可能是很理想的。电桥中R3、C4的调节可以手动，也可以自动。由于是有触头的调节，为了长年的使用，必须选择十分可靠的R3、C4可调节元件电桥法在线监测tgδ原理图CX－试品Co－标准电容器PT－电压互感器G－指零仪2020/2/22直接测量介质损失角δ的方法。一般情况下，δ角很小，所以可以用测出的δ来代表tgδ，即：脉冲测相位差法原理波形图tg2/计数脉冲测相位差法2020/2/22全数字测量法又称数字积分法。这是一种用A/D转换器分别对电压和电流波形进行数字采集，然后根据付里叶分析法的原理，进行数字运算，最终可求得tg值2020/2/222.局部放电（PD）的在线监测电力变压器PD的在线声电联合监测CD－电流脉冲检测器MC－超声压力传感器RC－罗戈夫斯基线圈2020/2/22声电信号图形识别电力变压器PD在线监测时所获得的电流脉冲及超声信号2020/2/22现场带电测量的灵敏度实验室：IEC要求新生产的≥300kV变压器在制造厂的实验室里试验时，PD的视在放电量应小于300～500pC现场带电：现场大变压器的PD量在≥10000pC时，即应引起严重关切。所以PD的监测灵敏度至少应达到5000pC。然而即使是这样一个要求。在在线测量时，也并非一定能够实现的2020/2/22谢谢!Q&A