预防性试验常规项目(附加)

3.4介质损失角正切值tgδ的测量crIItg=δCXRxxI&rI&cI&™当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、脏污或老化，以及绝缘中有间隙发生局部放电时，流过绝缘的有功电流分量IRx将增大，tgδ也增大™通过测量tgδ值可以发现绝缘的分布性缺陷™若缺陷部分在整个绝缘中的体积较大，则测量tgδ容易发现绝缘的缺陷。如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的），或缺陷部分在整个绝缘中占很小的体积，则该方法不很有效9套管、电力变压器、互感器和某些电容器电机、电缆3.4.1西林电桥的测量原理R4C4R3CXCNCDABGRx34ZZZZnX×=×当电桥平衡时，检流计中无电流流过，各臂阻抗满足关系式：xxxCjRZω+=11NnCjZω1=44411CjRZω+=33RZ＝34411111RCjCjRCjRNxx×=+×+ωωω0144=−xxCCRRω)(4434xxNxCRCRRCRR+=441RCRCIItgxxcrωωδ===3423411RCRtgRCRCNNx≈+×=δ)(1046444fCCCRtgμωδ=×==™当电桥平衡时，C4的微法数就等于被试品的tgδ值™在电桥的分度盘上，C4的数值直接以tgδ的百分数（％）来表示™测量被试品的电容Cx对于判断某些绝缘状况也是有价值的问题：?电容量大了意味着什么故障?电容量小了意味着什么故障3.4.2外界电磁场对电桥的干扰™1）外界电场的干扰™2）外界磁场的干扰™消除干扰的办法¾将电桥的低压部分全部屏蔽起来，引线也采用屏蔽电缆线¾采用抗干扰源¾移相法¾倒相法¾改变接线（正、反接法）3.4.3影响tgδ测量结果的因素™被试电气设备的温度™试验电压的大小™被试电气设备绝缘的电容（试品电容）™被试电气设备外绝缘表面的泄漏影响3.5局部放电的测量测定局部放电，能预示绝缘状况，也是估计绝缘电老化速度的重要根据局部放电伴随发生许多现象¾电现象：电脉冲，介质损耗的增大和电磁波¾非电现象：光、热、噪音、气体压力变化和化学变化™局部放电检测方法¾电：电脉冲、介质损耗，可定量¾非电：灵敏度不够，只能定性 电脉冲法检测的参数¾视在放电量Δq¾放电能量W¾放电的重复率(放电频度)等iqUWΔ=21⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++Δ=ΔgbgbmCCCCCUq3.5.1局部放电的检测回路Cx—被试品的电容Ck—耦合电容Zm、Z’m—测量阻抗Z—低通滤波器U—电压源M—测量仪器A—放大器CX一端接地CX两端绝缘平衡电路3.5.2局部放电的测量阻抗和测量仪器™Zm和测量的灵敏度、输出波形及脉冲的分辨率都有关系¾要消除或减弱输出电压的工频成分¾要使脉冲分量的持续时间足够小，以保证快速连续脉冲的分辨率¾阻抗值应足够高，由它决定输出电压和电流的波形™Zm》》滤波》》放大》》指示记录仪器™测量仪器¾阴极射线示波器¾指示型电压表¾脉冲计数器局部放电测试仪（一）局部放电测试仪（二）大型发电机定子绕组绝缘局部放电测量波形3.5.3用超声波探测器测量局部放电™特点¾与电脉冲法相比，抗干扰能力相对较强™工作原理¾发生局部放电时，会产生超声波，并向四面传递，直到电气设备容器的表面¾在设备外壁，放一压电元件，在交变压力波的作用下，压电晶体便产生交变的弹性变形，晶体沿受力方向的两端面上便会出现交变的束缚电荷¾将交变压力波产生的束缚电荷转换为电气量，由此可测量局部放电局部放电测量小结™绝缘中内在的局部缺陷，特别是在程度尚不严重时，用别的方法往往很难发现™用测量局部放电的方法，却能比较灵敏地检测出来™电力部门现已将局部放电列入试验项目™局放测量对发现绝缘早期缺陷，具有很重要的意义！3.6绝缘油中溶解气体分析（DGA）™绝缘油是电气设备绝缘的重要组成部分¾绝缘¾冷却¾灭弧™绝缘油试验¾绝缘油的电气试验¾绝缘油中溶解气体分析（DGA）™试验时电气设备可以不必停电！3.6.1绝缘油的电气试验™电气试验的主要内容¾油的闪点¾酸值¾水分¾游离碳¾电气强度¾介质损失角正切值tgδ¾等……™带电取油样》》化验》》分析》》结论3.6.2绝缘油中溶解气体分析（DGA）™得到了普遍应用和高度重视，已列入了预防性试验标准，并有相应的试验导则™通过分析油中所含气体的组成和含量来判断设备内部的潜伏性缺陷¾电气设备内部有局部过热或局部放电等缺陷时，就会分解而产生气体，并不断溶解于绝缘油中¾不同性质的典型故障，产生的溶解气体的成分及不同成分之间的比例都有所不同™分析方法¾特征气体法¾三比值法¾等分析过程™取出运行中电气设备的油样™油样真空脱气™将脱出的气体压缩至常压™用注射器抽取试样后进行分析™分析仪器【气相色谱仪】 分析结果表示每升绝缘油中所含各气体组分的微升数【以ppm（10-6）表示，并换算到标准大气条件下（0.101325MPa，20℃）】102G-D气相色谱仪工作流程载气载气3.7高压耐压试验™对设备绝缘的考核最为严格，有破坏性™在非破坏性试验合格后进行™耐压试验类型¾交流耐压¾直流耐压¾冲击耐压试验3.7.1交流耐压试验™工频交流耐压试验最为常用™程序¾对被试设备施加超过其额定工作电压若干倍数的交流高压，并持续一定时间（一般为1分钟），期间观察设备绝缘是否出现异常现象或发生闪络、击穿™试验电压和试验周期要选择适当！¾固体有机绝缘会产生累积效应工频交流耐压试验的原理接线图V~220VBKRGTY被试品TY为低压调压装置，B为试验变压器，R为限流保护电阻，G为保护球隙试验变压器B的特点：单相，输出电压高、容量相对较小，绝缘裕度小，间歇性工作方式工频耐压试验对试验设备的要求™输出电压高 目前试验变压器最高输出电压，国内为2250kV，国外为3000kV™输出电压波形畸变要小，调压要平稳、均匀™容量要满足要求¾试验变压器的容量P≥ωCxU2【U为试验电压，Cx为被试设备电容】What’sthese?3.7.2直流耐压试验低压控制箱~220VμA被试品限流电阻高压发生装置3.7.3交流耐压和直流耐压试验的比较™对试验设备本身的要求不同¾交流耐压要求的设备容量比直流耐压试验大™对电气设备绝缘考验的侧重点不同¾交流下，设备绝缘中的电压按电容分布¾直流下，绝缘中的电压按电阻分布™对被试设备绝缘的损伤程度不同¾交流下局部放电的严重程度比直流下大得多™关系¾互为补充3电气设备绝缘预防性试验电介质的极化、电导与损耗及其等效电路预防性试验的常规项目绝缘电阻直流泄漏电流介质损耗因数局部放电绝缘油中溶解气体分析高压耐压试验电气设备绝缘预防性试验™意义¾是保证电气设备安全运行的重要措施和制度™目的¾掌握电气设备的绝缘状况，及早发现其缺陷，以进行相应的维护与检修™作用¾对防止设备在工作电压或过电压作用下击穿造成的停电及严重损坏设备的事故，起着预防作用 如何掌握绝缘状况？绝缘缺陷的产生检测反映绝缘状况的相关参数！•电气设备绝缘缺陷的产生•制造时潜伏下来的•运行中逐步发展起来的•绝缘缺陷的分类•集中性缺陷•瓷质开裂；发电机绝缘局部磨损、挤压破裂；电缆在局部放电作用下绝缘逐渐损坏•分布性缺陷•整体绝缘性能下降，如绝缘中的有机材料的受潮、老化、变质等•预防性试验方法分类•破坏性试验(耐压试验)：严格，但产生损伤•非破坏性试验：电压较低，不会损伤绝缘：容易实现•破坏性试验和非破坏性试验各有其持点3.1电介质的极化、电导与损耗•电气特性•极化•电导•损耗•电介质等效电路3.1.1电介质的极化•极化现象：造成电容量增加！•极化的原因–在外加电场的作用下，介质中原来彼此中和的正、负电荷产生了位移，形成电矩，使介质表面出现了束缚电荷，极板上电荷增多，并造成电容量增大•极化的影响因素–形态（气液固）、温度、电场频率等•极化的基本形式–电子式、离子式、偶极子转向、夹层介质界面、空间电荷极化等dAC00ε=dACε=100==CCrεεε1）电子式极化•电子轨道受到外电场的作用时，相对于原子核产生位移，原子中正、负电荷的作用中心不再重合•极化强度与正、负电荷作用中心间的距离成正比，且随外电场的增强而增大•特点•极化所需的时间极短，约10-15s•具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心又马上重合，整体呈现非极性，没有损耗•温度的影响不大，温度升高时，εr略为下降Er绝缘-+Er绝缘CQUdxEU===∫常数，同时还要满足.2）离子式极化•发生在离子式结构，如云母、陶瓷材料等，正、负离子的作用中心发生偏移•特点•所需的时间也很短，约10-13s•弹性极化，几乎没有损耗•温度对极化存在一定影响，εr一般具有正的温度系数离子式极化示意图Er0||=Er3）偶极子转向极化•存在于极性电介质中（具有永久性偶极矩）•无外电场时，分子无序排列，不呈现极性；在电场作用下，顺电场方向定向排列，示出极性•特点•极化所需的时间也较长，约10-10～10-2s（频率有影响-）•非弹性，消耗能量•温度对极性介质的εr有很大的影响•低-•适当范围+•高-偶极子转向极化示意图Er0||=Er4）夹层介质界面极化•夹层电介质（不均匀电介质）中•各层中的电位分布最初和最终不同，造成交界面上的电荷的移动和积累•特点•过程特别缓慢，一般在10-1s以上，甚至数小时•伴有介质损耗5）空间电荷极化•介质内的正、负自由离子改变分布状况，在电极附近形成空间电荷•特点•缓慢进行•消耗能量名称产生极化的地方、特征到达平衡的时间发生极化的原因电子式极化离子式极化偶极子极化夹层介质界面极化空间电荷极化任何物质的原子中离子组成的物质极性分子组成的物质多层介质的交界面电极附近10-15（s）10-13（s）10-10~10-1（s）10-1s~数小时束缚电荷的位移自由电子的移动电介质极化的本质：在外加电场作用下，极化介质内部形成反电场，通过向电极补充电荷以抵消反电场的作用，从而增加了电容量，并可能消耗能量！材料类别名称相对介电常数，εr(工频，20℃)气体介质（1.0132×105Pa）空气1.00058液体介质弱极性变压器油硅有机液体2.2～2.52.2～2.8极性蓖麻油氯化联苯4.54.6～5.2强极性丙酮酒精水223381固体介质中性或弱极性石蜡聚苯乙烯聚四氟乙烯松香2.0～2.52.5～2.62.0～2.22.5～2.6极性纤维素胶木聚氯乙烯6.54.53.0～3.5离子性云母电瓷5～75.5～6.5工程意义：1)选择电容器绝缘材料2）减小电缆充电电流3）改善电场分布4）判断绝缘状态3.1.2电介质的电导•离子电导•工程上电介质总含有一些杂质离子•在电场或外界因素影响下，离解成正负离子•电子电导•电介质中的自由电子是电离产生的•出现电子电导电流时，表明电介质已被击穿•电介质的电导一般是指离子性电导3.1.2.1电介质的电导率、电阻率•电导性能常用电导率γ或电阻率ρ表示•固体电介质的电阻率•体积电阻率：单位长度的正方体的电介质中，所测得的其两相对面上的电阻•表面电阻率：单位长度的正方形表面积上，相对两边之间测得的电阻dSRvv=ρdlRss=ρ体积电阻测量图µAdIsISIV?表面电阻测量图µAld3.1.2.2液体电介质的电导•离子电导•电介质分子或杂质分子离解而成的离子•电泳电导•较大的胶体吸附电荷后，变成带电质点•中性和弱极性的液体电介质电导率小•极性和强极性液体电介质电导率大，故不宜作为绝缘材料（水）•电导率γ与温度间具有指数关系•测绝缘电阻时，必须注意温度kTAe/φγ−=3.1.2.3固体介质的电导•离子电导•杂质离子起主要作用•电子电导•电导与外施场强E关系密切•表面电导•主要决定于表面吸附导电杂质的能力及其分布状态•亲水性电介质：云母，玻璃，纤维材料•憎水性电介质：石蜡，聚苯乙烯•预防性试验时要注意绝缘表面的影响！⎪⎩⎪⎨⎧===更高时较高时较低时EEE21EBeeEBioioeJeJEJγγγ固体介质电导电流密度与外加场强的关系3.1.3电介质的能量损耗•介质损耗•电导损耗•有损极化crIII&&&+=W=P+jQ=U(Ir+jIC)=UIr+jUIC介质损失角的正切tgδ：衡量介质的损耗特性•气体介质的损耗•无碰撞电