第三章--电气设备绝缘特性的检测和诊断-[修复的]-(2)

第三章电气设备绝缘特性的检测和诊断3-1绝缘电阻和吸收比的测量3-2泄漏电流的测量3-3介质损失角正切值的测量3-4局部放电的测量3-5绝缘油实验3-6耐压实验3-7绝缘的在线监测第三章电气设备绝缘特性的检测和诊断概述一、绝缘试验（检测）及其意义绝缘试验：利用电气试验的方法测试并获得绝缘介质的电气性能参数的技术电气试验的意义：（对于已运行电气设备其绝缘受潮、老化是造成绝缘失效的主要原因之一；对于新生产、安装及维修后的电气设备，其在制造、运输、安装、检修过程中，是否因发生意外事故而在设备内留有潜伏性缺陷，这些绝缘缺陷是造成新投运设备绝缘失效的原因）通过测得的绝缘介质特性参数及时掌握设备绝缘的健康状况、发现电气设备中的绝缘缺陷，防患于未然，对电力系统的可靠、经济运行具有重要意义二、绝缘诊断利用设备绝缘试验获得的绝缘特性数据，对其是否存在绝缘缺陷或隐患，能否继续运行、是否需要采取维修处理措施以及是否为绝缘的寿命终结做出判断，这一过程称为绝缘诊断。二、电气试验（包含绝缘试验）的分类电气试验（利用电气试验的方法测试并获得被试设备电气性能参数的技术）按照被试设备是否停电分为：常规试验（被试设备停电）和在线检测（被试设备正常运行，不停电）。常规试验可分为型式试验、出厂试验、交接试验、预防性试验（现在已用状态检修试验替代）等。1、型式试验：新产品设计生产完成后为了验证产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试验2、出厂试验：出厂试验是在设备制造完成之后对其进行的试验，用于检验选定测试项目是否符合设计要求。3、交接试验：设备安或检修装完成后进行的试验，用于检验新安装或检修后设备的选定测试项目是否符合设计要求，发现设备是否存在可致设备故障的安全隐患。4、绝缘预防性试验的定义对运行中的电气设备绝缘按规定定期进行的试验工作。5、状态检修试验：针对设备表现出的健康状态的不同，对设备进行的例行检查试验及诊断设备状态时根据情况有选择地进行的诊断性试验。例行试验通常按周期进行，诊断性试验只在诊断设备状态时根据情况有选择地进行。三、绝缘缺陷的分类及发现缺陷的检测项目分类缺陷的定义缺陷示例发现缺陷的绝缘参数及检测项目分布性缺陷集中性缺陷指由于受潮、过热、老化作用导致设备整体绝缘性能下降形成的绝缘缺陷指绝缘缺陷集中于绝缘介质的某个或某几个部分。该类缺陷又分为贯穿性缺陷和非贯穿性缺陷受潮老化变质绝缘局部受潮绝缘内部有气泡绝缘局部开裂、磨损非贯穿导电树绝缘贯穿性开裂绝缘电阻试验、tanδ局部放电试验、tanδ-U特性试验（高压介损试验）局部放电试验、tanδ-U特性试验（高压介损试验）局放试验合格的缺陷，需强电场（考核）试验—耐压试验（把电介质击穿，击不穿者将来会在运行中击穿造成电力系统事故；或在将来某次试验中击穿）绝缘试验按照其是否会对被试绝缘构成危险分分为两类：非破坏性试验（也称作检查性试验或绝缘特性试验）及破坏性试验1、绝缘特性试验（非破坏性试验）——试验电压较低，不会损坏绝缘，对绝缘电气性能检测的试验;主要包括：绝缘电阻及吸收比测量、泄漏电流测量、介损测量、局部放电测量、色谱分析、在线检测等等。2、耐压试验（破坏性试验）——试验电压较高，有可能损伤绝缘，用来考核绝缘电气强度的试验。主要包括：交流耐压（又分为工频、串联谐振、三倍频、超低频0.1HZ）、直流耐压和冲击耐压等。对电气设备进行绝缘试验时应：先做非破坏性实验，再做破坏性实验。一、试验目的通过对电气设备绝缘的绝电阻测量，可以发现绝缘的整体性或贯通性受潮、脏污，绝缘油劣化，绝缘击穿和严重老化等缺陷。二、测试原理及测试设备（一）、测试原理测试原理接线如右图测出吸收电流衰减为0后的I∞，则绝缘电阻R=U/I∞。（二）、测试设备及工作原理1、测试设备--兆欧表3-1绝缘电阻和吸收比的测量输出的额定直流电压有：500V、1000V、2500V、5000V、10000V（手摇式兆欧表最大输出2500V）；兆欧表输出电压选用原则：测试1KV及以上的电气设备一般选用2500V及以上的兆欧表;测试1KV以下的电气设备一般选用1000V或500V的兆欧表。手摇式晶体管式兆欧表的接线端子（1）E（接地端子）——非被试导体短接并接地（2）L（线路端子）——接到被试导体（3）G（屏蔽端子）——接被试导体附近的绝缘表面上（消除被试品绝缘表面泄漏电流对测量结果的影响）。2、兆欧表的工作原理（1）电子式：仪器内部有电池及升压电路产生高压直流电压加在被试设备的电介质上，用A/D转换电路测得测量回路中的电流I及被试设备上的电压U后，用单片机算得绝缘电阻R=（U/I）（2）手摇式原理接线——流比计原理，如图)(Rf)RRRf()RRURUf()iif(αXVXAXAVAv线圈ＬＡ和ＬＶ：绕向相反，固定在同一转子上，并可带动指针旋转。指针转动轴上没有弹簧游丝，当线圈中没有电流时，指针可停在任一偏转角位置。基本原理：发电机Ｇ发电后，IA使ＬA受力矩Ｍ１，IV使ＬV受力矩Ｍ２,Ｍ１＝ＩAＦ１(α)，Ｍ２＝ＩＶＦ２(α)平衡时Ｍ１＝Ｍ２ＩＶ／ＩＡ＝[Ｆ１(α)/Ｆ２(α)]＝Ｆ(α)从上式可看出，仪器指针偏转角度α大小由被试绝缘电阻Rx决定，合理标注表盘刻度后，刻度的示值可直接表示被测绝缘电阻的大小。三、绝缘电阻和吸收比的测量1、试验接线以电缆的测试接线为例，如图2、绝缘电阻和吸收比的测量（1）绝缘电阻测量（2）吸收比K测量相关规程规定：K≥1.3为绝缘干燥;K＜1.3可能受潮或有严重的分布性缺陷（老化）。从吸收比计算公式可以看出，该指标是利用绝缘的极化现象设计出的判断绝缘受潮、老化的指标。它用15″时介质中电流是介质泄漏电流的倍数对绝缘干、潮（老化）进行判断的。注意：如果被试品容量很小或有夹层绝缘，绝缘吸收不明显（吸收时间很短）或持续时间很长的电介质，用此指标判断绝缘干、潮无实用价值IUR''''''''60151560//IIIUIU'5106RRK通常规定加压60s时所测得的数值为被试品的绝缘电阻M1金属护套2主绝缘3导线ELG表面泄漏电流101RRPI规程规定绝缘良好时，PI一般不小于1.5。用于大型电机或大型电力变压器以及电容器等极化存在时间长，吸收电流衰减慢的设备，判断绝缘干、潮状态（3）极化指数PI（补充）绝缘受潮、老化的区别：绝缘受潮时，绝缘电阻显著降低，造成吸收比小于1.3，绝缘介质仍然具有较好的吸收现象；绝缘老化时，绝缘电阻与之前的数值相比有所下降，但仍有很高的数值，由于吸收衰减加快，造成吸收比小于1.3。对大型设备及具有多层绝缘结构的设备，因吸收现象存在时间较长，在60″时极化仍未完成（吸收比小于1.3），且有较大吸收电流时，用极化指数作为判断绝缘干、潮的指标（补充）具有夹层结构的绝缘，夹层受潮和绝缘整体受潮的区别：夹层受潮时介质极化时间大幅缩减（夹层极化时间缩短或没有了夹层极化），测得的绝缘电阻值很大；绝缘整体受潮时介质极化时间大幅缩减（夹层极化时间缩短），测得的绝缘电阻值较小。3、测试的有效性与局限性有效性：（1）严重受潮及老化（2）有穿透性的导电通道（3）表面污秽局限性：非贯穿性的局部缺陷四、测量时的注意事项1、测试前：被试设备停电→充分放电→拆线→选兆欧表→验表2、测试时：接好试验电路（但L端子除外）→摇表（120转/分）→待指针指向“∞”时→接上L线，开始记时→R15S→R60S保证测试的安全性与准确性3、读取绝缘电阻值后拆下L线→被试设备充分放电→停表。防止反充电而烧坏绝缘表的电流线圈4、记录测试时大气条件（温、湿度），以便进行数据校正五、影响测量结果的主要因素1、温度T↑→R∞↓↓，按指数函数的规律下降2、湿度：h↑→I表面泄露↑→R∞↓3、放电时间要保证放电时间，放电不充分介质内有残余电荷（再次测试时相当于回路中的一个反电势），使介质极化时间缩短、泄露电流测试值减小。造成吸收比减小而绝缘电阻结果偏大，容易引起误判断。4、表面状态的影响表面脏污使介质表面电阻减小，从而造成介质整体绝缘电阻降低5、空间感应电压的影响被试设备上有感应电压时，会造诚兆欧表显示（指针）不稳定、摆动无法测到真实数据，甚至会烧坏兆欧表。（测试时需要适当采取屏蔽措施）无屏蔽测试时的结果偏小。CheckBox1五、测量结果的分析判断通常采用三比较法，即①与规程比较②与历史资料比较（纵向比较），最好做出R—t曲线，观察绝缘电阻的变化趋势③与同类产品比较（横向比较）若发现绝缘电阻变化趋势出现明显降幅，说明绝缘有加速劣化趋势，应引起高度重视。一、测量泄漏电流的目的能更有效地发现绝缘裂纹、夹层内部绝缘受潮及局部松散断裂、绝缘油劣化、绝缘沿面碳化等缺陷二、试验原理及直流高压的获得1、试验原理如图，与绝缘电阻试验相同，只是试验电压较高2、直流高压的获得（1）由交流高压半波整流电路获得（2）用直流高压发生器获得(第四章介绍)•3-2直流泄漏电流的测量三、直流泄露电流测量的特点试验原理与测量绝缘电阻类似外，但还有其特点：(1)试验电压较高，能发现一些尚未完全贯穿的集中性缺陷;(2)测试电压可调，可制作泄漏电流与试验电压的关系曲线，更有助于对绝缘状况的全面分析;(3)直流耐压试验可与泄漏电流试验（分级加压）同时进行;综上所述，泄漏电流试验比测量绝缘电阻更有效、更灵敏。四、试验接线1、微安表在高压侧（1）试验接线如图（不含微安表b）（2）使用设备及作用TA为调压器----------调节电压PV1电压表---测量调压器输出电压T为工频试验变压器------交流低压变交流高压使得电压满足实验要求，现场实验时可采用电压互感器代替（被试品电导较小，试验电流一般不超过1mA）VD为二极管即高压硅堆--------整流作用R为保护电阻或叫限流电阻-------限制被试品被击穿时的短路电流的大小不超过高压硅堆和实验变压器的允许值。其值取10Ω/V,通常用玻璃管或有机玻璃管冲入水溶液制成。C为滤波电容-------使得整流电压平稳，C越大，加于被试品上的电压越平稳，数值越接近交流高压幅值。PV2高压静电电压表或分压器----测量被试品上所加试验电压微安表-----做测量泄漏电流用，量程根据被试品的种类和绝缘情况适当选择CX为被试品TO电容------当其值较大时，可以不加滤波电容器，但其值较小时，需接入一个0.1μF左右的电容器，减小电压脉动。微安表至被试品之间的虚线为金属屏蔽层----使微安表至试品间的高压电流测量线对地无泄漏电流，提高微安表的测量精度（3）接线的适用范围：适用于被试绝缘一端接地的情况（4）微安表在高压侧接线的特点优点：测量误差较小。缺点：微安表读数及量程切换操作不方便、不安全。2、微安表在低压侧（1）试验接线可分为试品两极可对地绝缘（图1，无微安表a，高压引线也不用采取屏蔽措施。试品与微安表之间连接线较长时，为减小高压引线电晕电流带来的测量误差，该段导线与微安表应采取屏蔽措施，并应将金属屏蔽层接地。该段导线也可采用高压电缆）接线与试品一极需接地两种情况（图2）。如图（2）微安表在低压侧接线的特点对图1优点：操作较方便、安全，测量比较准确。缺点：接地点开路会出现高压，危及试验人员人身安全。（2）被试品直接接地（1）被试品两极可对地绝缘对图2优点：操作较方便、安全缺点：高压引线较细时引线对被试设备外壳电晕泄漏电流，可引起较大的测量误差。（适当加大高压引线截面减小电晕泄漏电流，可提高测量精度；高压引线采用合适的高压硅橡胶电缆可极大程度减小电晕泄漏电流，甚至可使电晕泄漏电流减小至零，可大大高测量精度。）试验方法1、对被试品施加电压•额定电压为35KV及以下的电气设备施加30KV的直流电压；•对额定电压为110KV及以上的设备施加40KV的直流电压；2、读数•试验时按每级0.5倍试验电压阶段升高电压，升压时应缓慢升压，尽量减小吸收电流对微安表的电流冲击，每阶段停留1min后，微安表的读数即为泄漏电流值•3、把泄漏电流与加压时间的关系，泄漏电流与试验电压的关系绘制成曲线。五、测量时的注意事项（1）微安表必须进行保护