电气设备高压试验技术(全)

电气设备高压试验技术培训内容第一章电气试验测试基础知识第二章变压器常规试验第三章互感器常规试验第四章高压断路器常规试验第五章避雷器常规试验第一章电气试验测试基础知识第一节高电压测试技术基础第二节试验常用仪表第三节电气试验安全规程及防护知识第四节电气试验相关规程规范第一节高压测试技术知识1.1绝缘电阻1.1.1绝缘的吸收过程当直流电压作用于介质上时，通过介质中有传导电流、吸收电流和电容电流等三部分电流。其中电容电流是极短暂的充电电流，起始加压瞬间很大，然后很快下降到零。吸收电流是因为极化而产生的，它也随加压时间的增长而减小，但比电容电流慢的多，并决定于介质的不均匀程度和介质的结构形态。传导电流即泄漏电流，它是电导电流，与加压时间无关，表现为恒定值，它的数值反映着绝缘内部是否受潮、表面脏污或有无局部缺陷。传导电流对应为测量的绝缘电阻值。吸收电流则与测量的绝缘电阻吸收比密切有关。1.1.2绝缘电阻绝缘电阻是指在绝缘体的临界电压下，加在试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流（或称电导电流）之比:R=U/Ig式中U-加预试品两端的直流电压（V）；R-试品的绝缘电阻；Ig-相应于直流电压U时，试品中的泄漏电流。1.1.3吸收比由于介质中存在着吸收现象，在实际应用上把加电压60s测量的绝缘电阻值与加压15s测量的绝缘电阻值的比值，称为吸收比，即K=R60/R15吸收比与试品的尺寸、材料、容量等因素无明显关系，且受其他偶然因素的影响也较小，可以精确地反映试品绝缘的受潮情况。在绝缘良好的状态下，其泄漏电流一般很小，相对而言吸收电流却较大，吸收比K值就较大；而当绝缘有缺陷时，泄漏电流增大，K值就减小并趋于1。所以，根据吸收比的大小，特别是把测量结果与以前相同情况下所测得的结果进行比较，就可以判断绝缘的良好程度。1.1.4极化指数对于大型变压器由于容量大，试品的泄漏电流衰减较慢，利用60s测量的绝缘电阻值与加压15s测量的绝缘电阻值的比值不能真实反映设备绝缘水平，所以用10min和1min的测得的绝缘电阻比值即极化指数，作为判断绝缘受潮程度或脏污状况的一个指标。1.1.5测试原理在绝缘体上加直流电压后，电导电流、电容电流和吸收电流这三种电流值的变化能反映出绝缘电阻的大小，随着加压时间的增长，这三种电流的总和下降，而绝缘电阻值相应地增大，对于具有夹层绝缘的大容量设备，因为总电流随时间的衰减，经过一定时间后，才趋于电导电流的数值，所以，通常要求在加压1min后，读取兆欧表的数值，才能代表真实的绝缘电阻值。1.1.6试验方法目前常用电子兆欧表或手摇兆欧表进行测量，接线方式如下图：测试注意事项：1）测试时应该按照兆欧表的使用说明书要求正确操作；2）测试前应将试品隔离并对地放电；3）对有污垢的试品应进行清洁处理；4）使用摇表测量时，应符合相应的规定和要求；5）对于大容量试品，放电时间一般应大于2min。若遇重复试验或加过直流高压后的试品，放电时间应该更长。1.2泄漏电流1.2.1泄漏电流的定义当直流电压加于被试设备时，其充电电流（电容电流和吸收电流）随时间的增长而逐渐衰减至零，而泄漏电流则保持不变。通过测量泄漏电流，可以检查设备绝缘状况。测量泄漏电流的原理与测量绝缘电阻的原理本质上是完全相同的，而且检出缺陷的性质也大致相同。直流高压发生器采用屏蔽线+-微安表采用屏蔽线表1表2直流高压发生器+-微安表采用屏蔽线测量中节直流高压发生器+-微安表采用屏蔽线测量下节1.2.2泄漏电流的测量方法及注意事项图示为氧化锌避雷器为三节时的试验接线。分析如下：1）加屏蔽线是为了消除表面脏污带来的测量误差；2）高压引线应采用专用屏蔽线，要有足够的对地距离，接地线应牢固可靠；3）能分相试的被试品应分开试验4）试验结束后应对试品充分放电。1.3直流电阻1.3.1直流电阻的定义在被测电阻上，通以直流电流，用电压表及电流表测量出被测电阻上的电压降和电流，然后利用欧姆定律（R=U/I）计算出被测电阻叫直流电阻。1.3.2试验方法测量直流电阻一般可采用电压降法或电桥法。电压降法：1）测量接线。电压降法的准确度和接线方式直接相关。由于电压表内阻很大，而电流表内阻则很小。因此，测量大电阻时应采用内接线法，即如图a所示接线方法：将电流表与被测电阻串联，电压表接于该串联电路的两侧，这样电流表的分压作用对测量影响很小；同理，测量小电阻时，应采用外接法：即电压表接在被测电阻两端，电流表接在此并联电路外侧。2）仪表选择。a.根据电气设备测量准确度的要求，选择合适的等级；b.根据试验电流大小选择量程，以尽量满足电压、电流表均在2/3刻度以上的工作要求。c.记录测量时被测电阻的温度，以备进行温度换算使用。电桥法：电桥法是用直流电桥测量直流电阻的方法。直流电桥是测量直流电阻的专用仪器，它具有较高的灵敏度和准确度。根据结构形式，可分为单臂电桥和双臂电桥两种。1）电桥型式的选择。a.根据被测电阻值的大小选择电桥。一般电阻值在10Ω以上者，用单臂电桥，10Ω以下者，用双臂电桥。b.根据对测量准确度的要求，选择准确度等级与其相应或更高的电桥。1.4介质损耗因数1.4.1介质损耗因数试验的基本理论绝缘中的介质损耗是以介质损失角正切值tanδ表示的。介质损失角的正切值tanδ是在交流电压作用下，电介质中的电流有功分量与无功分量的比值。在一定的电压和频率下，它反映电介质内单位体积中能量损耗的大小，它与电介质的体积尺寸大小无关。通过介质损失角试验可以发现绝缘受潮、绝缘中含有气体以及浸渍物和油的不均匀或脏污等缺陷。测量tanδ不易检出绝缘的局部缺陷，但对严重的局部缺陷和受潮、绝缘老化等整体缺陷则能比较灵敏地检查出来。1.4.2试验方法测量tanδ的仪器和方法很多，普遍采用的是QS1型高压交流电桥（西林电桥）及数字式介损测量仪等。1）QS1型高压交流电桥（西林电桥）测量原理QS1型电桥的基本原理和其他西林电桥相同，其原理接线如图。图中Cx、Rx为被试品的电容和电阻；R3为无感可调电阻；CN为高压标准电容器；C4为可调电容器；R4为无感固定电阻；P为交流检流计。电桥平衡时，检流计P内无电流通过，说明A、B两点间无电位差。因此，电压UCA与UCB以及UAD与UBD必然大小相同，相位相同。即所以，在桥臂CA和AD中流过相同的电流Ix，在桥臂CB和BD中流过相同的电流IN。各桥臂电压之比应等于响应桥臂阻抗之比。通过计算便可得出被试品的电容和介质损耗正切值。....BDCBADCAUUUU2）数字式自动介损测量仪测量原理数字式自动介损测量仪使用方便，测量数据人为影响较小，较好的自动介损测试仪测量精度及可靠性都比QS1型电桥高。数字式介损测量仪的基本测量原理为矢量电压法，由于测量接地试品时采用侧接试验方式，测量部分全部处于低电位，故使用安全可靠，且易于实现全自动测量功能。1.5工频耐压试验在电力系统预防性试验中，虽然对电力设备进行了一系列的非破坏性试验，能发现很多绝缘缺陷。但因为其试验电压一般较低，往往对某些缺陷，特别是局部缺陷还不能检出。为了进一步暴露电力设备的绝缘缺陷，检查设备绝缘水平和确定能否投入运行，有必要进行破坏性试验即耐压试验。根据规程规定，现场电力设备绝缘预防性试验中的破坏性试验有工频耐压试验和直流耐压试验两种。西林电桥正接线、反接线原理图1.5.1工频耐压典型试验接线实际的试验接线是根据被试设备的要求和现场设备的具体条件来决定的，常见试验接线的原理图如下图所示：如图，可把工频耐压试验的接线归纳为六个部分：①交流高压电源；②调压；③电压测量；④控制；⑤保护；⑥波形改善等。1.5.5注意事项（1）应根据被试设备的容量合理选择试验设备及表计；（2）过流继电器整定值要适当，当被试品被击穿时，过流继电器要动作；（3）试验过程中仔细观察，例如：若发出击穿声响，断续放电声响、冒烟、出气、焦臭、跳火以及燃烧等，当查明这种情况来自被试设备绝缘部分时，则认为被试设备存在问题或早已击穿。1.在介质上施加直流电压后，会出现哪几种电流？2.极化指数和吸收比有什么不同？它们的计算公式分别是什么？3.泄漏和泄漏电流的物理意义是什么？4.何谓介质损耗因数？测量它有何意义？第二节试验常用仪表2.1电流表在用电流表测量线路的负载电流时，应使电流表与被试负载串联。为此，电流表的内阻值应该比与它串联的负载的电阻小很多，而且它的标称电流越小，内阻应该越小。这样所测得的电流更接近于真实值。用电流互感器实现对高电位、大电流负载的测量。它有两个绕组，一次绕组L1，L2，二次绕组K1、K2。其接线方式是将电流互感器的一次和被测电路串联。二次将电流表等测量装置串联接入。电流表测得的电流I2与电流互感器电流比K的乘积就是电流互感器的一次侧的电流I1。接线时，应该按照一、二次绕组的极性关系一一对应连接。为了正确地接线，在互感器的一次和二次绕组的端纽上都加以特殊的标志，以表明它们的极性，其中L1与K1，L2与K2为同极性端。用电流互感器时应注意以下几点：1）被测电路的对地电压应低于电流互感器的额定电压；2）电流互感器的二次绕组的一端必须接地；3）使用电流互感器时，其二次在任何情况下都不许开路；4）通过电流互感器的电流应接近其额定电流。2.2电压表在用电压表测量未知电压时，电压表应与被测量值并联，测量前应对被测电压有个大概的估计，适当地选用仪表量程。如无法估计，应将电压表的量程放到最大，电源接通后，仪表指示正常了再逐级缩小量程。对于高压的测量要用电压互感器，它是一种把高压变成低压，并且在相位上与原来保持一定关系的仪器。其接线应遵守“并联”的原则，即其一次应和被测电压的电路所有仪表承受同一电压，即互感器的二次电压。在使用电压互感器的时候应注意以下几点；1）在使用电压互感器的时候应有保护短路的熔断器；2）电压互感器在使用过程中，二次绕组一端及外壳要牢固接地，以防由于一次绕组放电或击穿，高电压进入测量回路，危及仪表和人身安全。2.3功率表2.3.1功率表的量程选择功率表的量限包括功率、电流、电压三种量限。电流和电压量限，应大于或等于被测负载的电流和电压的最大值。功率的量限表示：电流和电压量限的乘积再乘以功率表功率因数cosΦ。2.3.2功率表的正确接线接线时要使电流和电压线圈的“*”同名端接到电源的同一极性上，从而保证两线圈的电流从该端子流入，以获得正的转动力矩。功率表的正确接线有两种，如图所示：左图为电压线圈前接电路，适用于负载电阻比电流线圈电阻大很多的情况。右图为电压线圈后接线路，适用于负载电阻小于功率表电压回路的情况。2.3.3功率表的正确读数由于功率表一般是多量限的，所以其标度尺上的刻度只标分格数而不标瓦数。有的表带有分格，注明格数乘不同量限的系数即为功率因数。如无分格，被测功率要用功率表常数进行换算得出，而不能直接从标度尺读出。2.3.4三相功率的测量1）一表法测量三相对称负载有功功率。前提条件是三相电路对称，测出一相的有功功率，乘以3即为三相电路总的有功功率。2）用两块单相功率表测量三相三线电路的有功功率。在三相三线电路中，三相功率的测量最常用的就是“两表法”，其接线遵守以下接线规则：①两块功率表的电流线圈接在不同的两个相线上，并将其同名端（即“*”端）接到电源侧，使通过电流线圈的电流是三相电路的线电流。②两块功率表电压线圈的同名端接到各自电流线圈所在的相上，并且将另一端共同接到没有电流线圈的公共相上，使加在电压回路上的电压是三相电路的线电压。这样，就有三种不同的两表法接线，如下图所示。2.4兆欧表2.4.1兆欧表的选择选择兆欧表时，其额定电压一定要与被测电气设备或线路工作电压相适应，使用范围可参照下表选择。此外，兆欧表的测量范围也应与被测试、绝缘电阻的范围相适应。2.4.2注意事项1）根据被试设备不同的电压等级，正确选用相应电压等级的兆欧表；2）使用时应将兆欧表水平放置；3）测量大容量电气设备绝缘电阻的时候，测量前被试品应充分放电；4）兆欧表达到额定转速再搭上火线，同时记录时间；5）指针平稳或达到规定时间后再读取测量数值；6）先断开火线，再停止摇动兆欧表手柄