绝缘子的绝缘电阻及耐压试验

1绝缘子的绝缘电阻及耐压试验绝缘子是电网中大量使用的一种绝缘部件，当前应用得最广泛的是瓷质绝缘子，也有少量的玻璃绝缘子，有机(或复合材料)绝缘子国内也陆续有了应用。绝缘子的形状和尺寸是多种多样的，按其用途分为线路绝缘子和电站绝缘子，或户内型绝缘子和户外型绝缘子;按其形状又有悬式绝缘子j针式绝缘子、支柱绝缘子、棒型绝缘子、套管绝缘子和拉线绝缘子等。除此之外还有防尘绝缘子和绝缘横担。瓷件(或玻璃件)是绝缘子的主要组成部分，它除了作为绝缘外，还具有较高的机械强度。为保证瓷件的机电强度，要求瓷质坚固、均匀、无气孔。为增加绝缘子表面的抗电强度和抗湿污能力，瓷件常具有裙边和凸棱，并在瓷件表面涂以白色或有色的瓷釉，而瓷釉有较强的化学稳定性，且能增加绝缘子的机械强度。绝缘子在搬运和施工过程中，可能会因碰撞而留下伤痕;在运行过程中，可能由于雷击事故，而使其破碎或损伤;由于机械负荷和高电压的长期联合作用，而导致劣化，这都将使其击穿电压不断下降，当下降至小于沿面干闪电压时，就被称为低值绝缘子。低值绝缘子的极限，即内部击穿电压为零时，就称为零值绝缘子。当绝缘子串存在低值或零值绝缘子时，在污秽环境中，在过电压甚至在工作电压作用下就易发生闪络事故。例如，电网曾多次发生由于存在零值绝缘子而引起的污闪事故;某电业局110kV线路，也曾因出现零值绝缘子，而导致绝缘子爆炸。因此，及时检出运行中存在的不良绝缘子，排除隐患，对减少电力系统事故、提高供电可靠性是很重要的。在相关规程中，绝缘子试验指的是支柱绝缘子和悬式绝缘子试验，其试验项目如下：2(1)零值绝缘子检测(66kV及以上)。(2)测量绝缘电阻。(3)交流耐压试验。(4)测量绝缘子表面污秽物的等值盐密。运行中的针式支柱绝缘子和悬式绝缘子的试验项目可在检查零值、绝缘电阻及交流耐压试验中任选一项。玻璃悬式绝缘子不进行该三项试验，运行中自破的绝缘子应及时更换。一、绝缘子绝缘电阻的测量(1)绝缘电阻测量是对瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子、复合绝缘子的绝缘电阻的测量。测量的目的是检查绝缘子的绝缘状况，发现绝缘子的绝缘劣化和绝缘击穿等缺陷。(2)35～220kV架空送电线路的绝缘子绝缘电阻测量推荐使用5000V兆欧表进行测量。1.绝缘电阻合格的标准(1)新装绝缘子的绝缘电阻应大于或等于500MΩ。(2)运行中绝缘子的绝缘电阻应大于或等于300MΩ。2.绝缘子劣化判定原则3(1)绝缘子绝缘电阻小于300MΩ，而大于240MΩ可判定为低值绝缘子。(2)绝缘子绝缘电阻小于240MΩ可判定为零值绝缘子。复合绝缘一般不采用本方法测试绝缘电阻。3.导致盘型悬式绝缘子劣化的原因(1)温度的影响，温度对绝缘电阻影响很大，绝缘电阻随温度上升而减小。原因是温度升高，绝缘介质的极化加剧，电导增加使绝缘电阻下降，变化的原因与温度变化程度和绝缘材料的性质、结构等有关。(2)湿度的影响，湿度对表面泄漏电流的影响较大，原因是绝缘表面吸附潮气，形成水膜，会使绝缘电阻明显下降。(3)绝缘子机械过载造成的劣化。(4)瓷件吸湿性劣化。(5)瓷件内外应力重叠性劣化。(6)瓷绝缘子热膨胀造成的劣化。4(7)钢帽浇装水泥饱和膨胀性劣化。(8)钢帽浇装水泥冻结膨胀性劣化。(9)钢帽、钢脚电腐蚀性劣化。(10)绝缘子过电压造成的劣化。(11)绝缘子内部缺陷造成的劣化。测量绝缘子电阻的注意：湿度较大时应暂停测量。4.测量方法对于单元件的绝缘子，只能在停电的情况下测量其绝缘电阻，相关规程中规定，采用2500V及以上的兆欧表。目前使用较多的是2500V和5000V兆欧表，也有电压更高的专门仪器。但实际上，在1*104MΩ以内，精度相同的2500V和5000V兆欧表，在相同的湿度下测量的绝缘电阻基本相同。在所测绝缘电阻大于1*104M5Ω时，2500V兆欧表无法读出准确的绝缘电阻值，只能按∞记数。而5000兆欧表则可取的最大绝缘电阻可达2*105MΩ。对于多元件组合的绝缘子，可停电、也可带电测量其绝缘电阻。其方法是用高电阻接至带电的绝缘子上，使测量绝缘电阻的兆欧表处于地电位，从测得的绝缘电阻中减去高电阻的电阻值，即为被测绝缘子的绝缘电阻值。带电测量绝缘子绝缘电阻的原理接线如图4—1所示。图4—1中，R为高电阻杆中的电阻，阻值按10～20kΩ/V、长度按0.5～105kV/cm选择，每单位电阻容量为l～2W;C为接地电容，可使兆欧表处于地电位，C的绝缘电阻应达到兆欧表的最大量限，以保证测量的准确度。C的电容量为0.01～0.05μF，应能承受3000V以上的直流电压。5.判断(1)针式支柱绝缘子的每一元件和每片悬式绝缘子的电阻不应低于300MΩ。(2)500kV悬式绝缘子的绝缘电阻不低于500MΩ。值得注意的是，测量多元件支柱绝缘子每一元件的绝缘电阻时，应在分层胶合处绕铜线，然后接到兆欧表上，以免在不同位置测得的绝缘电阻数值相差太大，而造成误判断。二、绝缘子工频交流耐压试验6交流耐压试验是判断绝缘子抗电强度是最直接、最有效、最权威的方法。交接试验时必须进行该项试验。预防试验时，可用交流耐压试验代替零值绝缘子检测和绝缘电阻测量，或用它来最后判断用上述方法检出的绝缘子。对于单元件的支柱绝缘子，交流耐压试验目前是最有效、最简易的试验方法。各级电压的支柱绝缘子的交流耐压试验电压值如表4—2所示。对于35kV针式支柱绝缘子交流耐压试验电压值;两个胶合元件者，每个元件为50kV;三个胶合元件者，每个元件为34kV。对盘形悬式绝缘子，机械破坏负荷为60～300kN者，交流耐压试验电压值均取60kV。表4—2支柱绝缘子的交流耐压试验电压额定电压(kV)最高工作电压(kV)交流耐压试验电压(kV)纯瓷绝缘固体有机绝缘出厂交接及大修出厂交接及大修33.52525252266.9323232261011.54242423871517.5575757502023.0686868593540.5100100100904450.61251106069.0165165165150110126.0265265(305)265240(280)154177.0330360220252.0490490490440330363.0630注：括号中数值适用于小接地短路电流系数。8(1)交流耐压试验的范围是对瓷、钢化玻璃、复合绝缘子。测量的目的：使用电压分布测量法和绝缘电阻测量法判断绝缘有问题的绝缘子或绝缘子串，适用于单片瓷绝缘子施加一定时间的电压，可有效地发现被试品内部缺陷，耐压试验是检验绝缘子优劣最有效的测试方法。(2)交流耐压试验设备推荐使用100kV级的高压试验设备。(3)盘型悬式绝缘子流耐压试验电压标准。机械荷载为60～300kN的盘型悬式绝缘子交流耐压试验电压取60kV。1.交流耐压试验的判定标准(1)按试验标准耐压lmin，在升压和耐压过程中不发生闪络为合格。(2)以3～5kV/s加压速度升到标准试验电压时，若出现异常放电声，被试绝缘子闪络，电压表指针摆动很大，应判定为不合格。2.交流耐压试验注意事项(1)在加压过程或耐压过程中发现被试品过热、击穿、闪络、异常放电声、电压表指针大幅摆动，应立即断开电源。9(2)被试绝缘子分片放在地电位砂盘中，绝缘子钢脚端应连接在试验变压器高压接线柱上。(3)对被试品应按绝缘子安装顺序进行编号，记录杆号、相别、单片编号、温度、湿度、气压和耐压试验结果。三、运行中的钢化玻璃绝缘子自爆后的测试(1)钢化玻璃绝缘子自爆原因分析与判定：1)玻璃中含有杂质和结瘤，若分布在内张力层即可在较短时间30～60天内发生自爆，可判定为制造原因的自爆。2)运行中的钢化玻璃绝缘子因含有杂质，分布在外张力层，即在冷热温差状态下，特别是突然冷却时，并在稳定机械荷载下，在1～2年内会发生自爆，可判定为运行状态下质量原因的自爆。103)运行中钢化玻璃绝缘子因表面积污严重，受潮后引起局部放电或单片爬电导致发热，引起绝缘下降，而发生自爆可判定为零值自爆。(2)自爆后钢化玻璃绝缘子残帽的测试的目的是查出同批钢化玻璃绝缘子自爆后的机荷载承受能力，分析自爆原因。(3)残帽测试可选用卧式静拉力试验台进行拉力测试。(4)残帽拉力测试推荐值：测值应大于原钢化玻璃绝缘子额定机械荷载的70%。小于该推荐值时应对该批钢化玻璃绝缘子进行监督。(5)钢化玻璃绝缘子自爆，应注意收集运行周边环境、温度、湿度和附盐密度，以及发现自爆的时间，必要时应对微地形进行分析。四、运行中复合绝缘子的测试运行中复合绝缘子故障主要特性是憎水性和憎水迁移性，它决定了复合绝缘子的耐污水平。运行中复合绝缘子故障主要危险点是：端部与芯棒连接机械强度、环氧引拔棒的质量、硅橡胶质量、密封质量以及均压环的正确安装。1.运行中被测复合绝缘子样品选择根据它的特性和危险点，推荐下列选定原则：11(1)位于工业污源5km半径以内的下风区杆塔上的复合绝缘子。(2)严重的多污源区，距离在3km半径以内的杆塔上的复合绝缘子。(3)跨河、湖两边杆塔上的复合绝缘子。(4)湿地周边1km半径内的杆塔上的复合绝缘子。(5)村庄周边1km半径内的杆塔上的复合绝缘子。(6)垂直挡距较大杆塔上的复合绝缘子。(7)位于风口杆塔上的复合绝缘子。(8)严重覆冰区段杆塔上的复合绝缘子。(9)雷击区杆塔上的复合绝缘子。(10)鸟类活动频繁区段杆塔上的复合绝缘子。12(11)一般应按每两年一个周期抽取样品为宜。必要时每年抽取样品进行试验。2.试品表面水滴状态与憎水性分析标准(见表4—3)表4-3试品表面水滴状态HC值试品表面水滴状态描述1只有分离的水珠，大部分水珠的后退角θ1≥8002只有分离的水珠，大部分水珠的后退角500θ18003只有分离的水珠，水珠一般不再是圆的，大部分水珠的后退角200θ15004同时存在分离的水珠与水带，完全湿润的水带面积小于2cm2，总面积小于被测区域面积的90%5一些完全湿润的水带面积大于2cm2，总面积小于被测区域面积的90%136完全湿润总面积大于90%，仍存在少量干燥区域(点或带)7整个被试区域形成连续的水膜3.复合绝缘子伞裙护套材料憎水性应满足条件(1)憎水性角以θav≥1000，θmin≥900。(2)一般应为HC1～HC2级，且HC3级试品不多于1个。4.复合绝缘子伞裙护套材料老化判定(1)HC1、HC2级的硅橡胶，可判定为具有良好的憎水性。14(2)HC3级的硅橡胶可判定为一般性表面老化。(3)HC4～HC5级的硅橡胶，可判定为较严重的老化。(4)HC6～HC7级的硅橡胶，可判定为材料表面完全老化。5.复合绝缘子伞裙护套憎水性暂时性丧失的判定(1)在硅橡胶遇到严重的潮湿状态下，表面的憎水性会出现暂时性消失的现象。憎水性也会在一定时间内恢复，它的恢复时间与硅橡胶的品种、填充材料、材料老化、表面积污有关，积污严重的憎水性丧失后恢复较慢。(2)新安装、的复合绝缘子憎水性恢复时间，HC值为1级时，浸水24h后，憎水性恢复平均时间37.57s(其中min15s;max85s)。应对憎水性恢复38s的复合绝缘子给予高度的重视。可判断为憎水性不稳定。15(3)应将试品送标准实验室(环境条件：温度20±50C，相对湿度40%～70%)，在蒸馏水中浸泡96h，在温度接近室温时其电导率小于10μS/cm，再行测量憎水性的减弱与恢复特性，试验后的憎水性丧失恢复时间不应大于85s，出现HC级大于3级憎水性丧失恢复时间大于85s的复合绝缘子应给予高度重视。可判断为老化型憎水性不稳定。