電力設備絕緣試驗與診斷.doc

電力設備絕緣試驗與診斷張立軍肖建軍定西供電公司摘要關鍵詞0概述電力設備絕緣試驗與診斷是電力設備運行和維護工作中一個重要環(huán)節(jié)，是保證電力設備安全運行的有效手段之一同時也是電力系統(tǒng)絕緣監(jiān)督的主要工作。多年來，電力部門基本上都是按照電力部頒發(fā)的電力設備預防性試驗規(guī)程（DL/T596-1996）的要求進行試驗的，對及時發(fā)現(xiàn)、診斷設備缺陷、隱患起到了重要作用。電力設備的使用壽命主要取決于設備內部絕緣材料的性能，對于高壓電力設備，絕緣性能的衡量指標有電氣性能、機械性能、熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性等。絕緣材料的電氣性能主要是指在電場作用下的導電性能、介電性能和絕緣強度，經常用電導率、相對介電常數(shù)、介質損耗角正切以及擊穿強度4個參數(shù)來描述。在電力設備的長期運行過程中，需要用各種技術手段進行電氣性能的定期監(jiān)測，并結合局部放電測量、老化試驗等其他項目，對電力設備的絕緣性能作客觀的綜合評價。由于設備的絕緣強度的下降取決于各種因素的綜合作用，其過程是隨機的，所以有計劃地進行預防性絕緣監(jiān)測，是保證電氣設備可靠運行的重要手段。而絕緣試驗的目的則是采用多種試驗方法，檢測出被試設備的各種缺陷引起電氣性能參數(shù)的改變量，從而判斷被試設備的絕緣情況，安排消除缺陷性維修，以保證電氣設備的安全運行。1絕緣試驗分類1.1試驗范圍分類1.1.1定期試驗：這是為了及時發(fā)現(xiàn)設備潛在的缺陷或隱患，每隔一定時間對設備定期進行的試驗。例如油中溶解氣體色譜分析、絕緣電阻、介質損耗因數(shù)、直流泄漏、直流耐壓、交流耐壓、絕緣油試驗等。1.1.2大修試驗：指大修時或大修后做的檢查試驗項目。除定期試驗項目外，還需做：穿心螺栓絕緣電阻、局部放電、油箱密封試驗、斷路器分合閘時間和速度、電動機定轉子間隙測量等試驗，其中有些是機械方面的檢查項目。1.1.3異常試驗：指定期試驗或大修試驗時，發(fā)現(xiàn)試驗結果有疑問或異常，需要進一步查明故障性質或確定故障位置時進行的一些試驗，或稱診斷試驗。例如：空載電流、短路阻抗、繞組頻率響應、振動、絕緣油含水量和油介損、氧化鋅避雷器工頻參考電壓試驗等。1.1.4鑒定性試驗：這是為了鑒定設備絕緣的壽命，搞清被試設備的絕緣是否還能繼續(xù)使用一段時間，或者是否需要在近期安排更換而進行的試驗，例如發(fā)電機或調相機定子繞組絕緣老化鑒定、變壓器絕緣紙(板)聚合度、油中糠醛含量試驗等。1.2按試驗性質分類1.2.1非破壞性試驗：使用較低的試驗電壓或用不會對被試設備絕緣產生累積損傷效應的方法，根據(jù)絕緣介質中發(fā)生的各種物理過程(極化、吸收、電導等)，測量絕緣的各種參數(shù)(如絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)、泄漏電流、介質損耗角正切等)，從而判斷設備的絕緣能力，及時發(fā)現(xiàn)可能的劣化現(xiàn)象，還可以通過歷次試驗積累的數(shù)據(jù)，綜合分析絕緣特性隨時間的變化趨勢，從而能顯著提高對被試設備內部絕緣缺陷的判斷，但此類方法比較間接，不容易作出準確的判斷。1.2.2破壞性試驗：是在被試設備上施加高于設備工作電壓的試驗電壓，從而反映危險性較大的集中性缺陷的存在，并直接檢驗被試設備的絕緣耐壓水平或裕度。耐壓試驗時，對被試設備絕緣可靠性的考驗比較直接和嚴格，缺點是試驗可能給被試設備的絕緣造成一定的損傷，并會導致被試設備的絕緣能力下降和自恢復式的絕緣缺陷在試驗過程中發(fā)展為擊穿。2絕緣診斷傳統(tǒng)的基本絕緣試驗項目包括絕緣電阻、直流泄漏電流、介損、直流耐壓和交流耐壓試驗。通過絕緣性能試驗，可定期檢測電氣設備絕緣性能，預測絕緣狀況，推斷絕緣老化進程、絕緣油劣化等內部薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)在運設備的隱患，安排消除缺陷的維修計劃等，以保證設備的安全運行。2.1絕緣電阻試驗項目中，發(fā)現(xiàn)變壓器吸收比試驗不符合標準，不少新出廠或檢修烘干后容量較大的變壓器，絕緣電阻絕對值較高，但吸收比(R60/R15)偏小，疑為不合格。若采用極化指數(shù)試驗(R600/R60)后，就易于作出明確判斷。從介質理論來分析，吸收比試驗時間短(僅60s)，復合介質中的極化過程剛處于開始階段，尚不能全面反映絕緣的真實現(xiàn)象，極化指數(shù)試驗時間為600s，介質極化過程雖未完成，但已初步接近穩(wěn)定，故能較準確地反映絕緣受潮情況。從技術發(fā)展歷史來看，工業(yè)發(fā)達國家從20世紀40年代至今都一直采用極化指數(shù)試驗，不采用吸收比試驗。2.2改進在電場干擾下測量設備介損時的抗干擾方法。如采用異頻法和電子移相抵消法等新方法，且操作方便，提高了工作效率，但另一種采用電源倒向和自動計算的方法在干擾較大時，誤差仍較大。2.3635kV中壓橡塑絕緣電力電纜(指交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚氯乙烯絕緣和乙丙橡膠絕緣電纜)，只在投運前和新做電纜頭時進行直流耐壓試驗，取消了投運后的直流耐壓試驗項目，代之以測量外護套和內襯層的絕緣電阻。這是因為高幅值直流電壓在宏觀上會降低橡塑電纜絕緣壽命，不少直流耐壓試驗合格的橡塑電纜在運行中發(fā)生擊穿事故，這已在理論和電力系統(tǒng)的運行實踐中證實。但對于35kV及以下紙絕緣電纜，多年經驗表明，直流耐壓試驗仍是行之有效的預防性試驗項目，能發(fā)現(xiàn)許多潛在缺陷，故還應繼續(xù)執(zhí)行。2.4交流耐壓試驗中，對大容量試品(GIS組合電器、大型發(fā)電機等)采用工頻串聯(lián)諧振方法的日漸增多。2.5電力變壓器的定期試驗項目首先應是油中溶解氣體的色譜分析。絕大部分的變壓器缺陷都是從色譜分析發(fā)現(xiàn)的。2.635kV固體環(huán)氧樹脂絕緣的電流互感器在有條件時增做局部放電試驗用于判斷固體絕緣缺陷更為有效。2.7在需要時做變壓器油中含水量、油中含糠醛量和絕緣紙板聚合度試驗，決定是否需要更換絕緣。2.8氧化鋅避雷器如果直流電壓試驗或交流阻性電流測試不合格，應做交流工頻參考電壓試驗，以作出進一步判斷。3試驗設備與測量儀器近年來國內生產的測量儀器和試驗設備有了較多的改進，逐步走向數(shù)字化和微機化，提高了測量精度和工作效率。3.1高壓試驗設備更趨完善。生產了多種供大容量試品交流耐壓試驗用的串聯(lián)諧振試驗裝置，功率和電壓等級均有提高；出現(xiàn)了數(shù)字兆歐表，能自動計時，并能顯示吸收比值和極化指數(shù)值，兼有自動放電功能。3.2測量儀表采用微機控制，顯示儀表數(shù)字化，使儀表讀數(shù)方便、準確、易于判別。數(shù)字存儲電子示波器的應用，使顯示波形和測量值實現(xiàn)離線分析，并能適時打印，增強了測試和分析被試設備的手段。3.3在線監(jiān)測儀器儀表逐步開始推廣。例如變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置，設備絕緣在線監(jiān)測裝置，氧化鋅避雷器在線自動測試儀，絕緣油介質強度自動測試器等。電氣設備的在線監(jiān)測，由于是在運行電壓下連續(xù)進行的，能夠比停電測試更有效和及時地發(fā)現(xiàn)設備早期缺陷。目前，世界上發(fā)達國家在這方面已取得了一定的成效。我國起步較晚，能達到實用化的在線監(jiān)測項目并不多，已商業(yè)化的監(jiān)測裝置就更少。在運行的電力設備上推廣應用在線監(jiān)測裝置，能及時檢測出設備初始階段的缺陷，及時安排設備檢修，可避免事故的發(fā)生，從而顯著地提高供電的可靠性。4電氣設備絕緣壽命預測高壓電力設備壽命預測主要是絕緣壽命預測，它是長期以來人們一直在研究的內容。超過設計年限而繼續(xù)運行的重要設備如發(fā)電機、變壓器等的絕緣壽命預測技術有著顯著的經濟意義?！俺瑝勖痹O備繼續(xù)運行的前提是必須可靠地估計其殘余壽命。如變壓器壽命不決定于已運行的年數(shù)而應由其絕緣實際狀況決定是否能繼續(xù)使用，并提出了“絕緣年齡”的概念，以油中CO、CO2、糠醛并結合紙絕緣的抗拉強度和聚合度測量來估算。隨著“絕緣年齡”增加，設備運行的可靠性將降低；當可靠性低于某一預定值時，認為絕緣壽命已盡，設備即退出運行或進行相應的處理。一般認為紙