高電壓技術(shù)綜合實驗論

1、高電壓技術(shù)綜合實驗論文電力設(shè)備常見反映絕緣狀況參數(shù)的監(jiān)測與診斷摘 要電力系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，其中要用到很多電力設(shè)備，特別是大型或超大型的如電力變壓器，斷路器等，這些設(shè)備在不斷的運行過程中難免會產(chǎn)生各種各樣的故障問題，如果不能及時地發(fā)現(xiàn)并解決這些問題，那就可能對電力設(shè)備甚至于對整個電力系統(tǒng)的安全運行產(chǎn)生不好的影響，嚴重時不但會造成設(shè)備的損壞，而且還可能造成電力系統(tǒng)的大范圍停電，造成成千上萬的經(jīng)濟損失。所以對電力設(shè)備絕緣狀況的監(jiān)測和診斷是必不可少的工作。本文結(jié)合實驗室中具備的條件，對實驗室中已有的電力設(shè)備的常用的反應(yīng)絕緣狀況的參數(shù)進行實驗，比如設(shè)備的絕緣電阻，介質(zhì)損耗角，接地裝置的接地電阻。絕緣

2、子鏈的電位分布測量及改善，以及避雷器的阻性電流測量等，讓我們對于電力設(shè)備常見的絕緣狀況的監(jiān)測和診斷有了初步的認識和理解。實驗中主要采取實測方法結(jié)合理論分析，對實際設(shè)備時行實驗，掌握對電力設(shè)備進行監(jiān)測診斷實驗的基本方法基本手段，為以后進入工作崗位后的后續(xù)學習打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 電氣設(shè)備，狀態(tài)監(jiān)測，故障診斷，絕緣電阻，介損1 / 44目 錄摘 要2第1章 前 言51.1對電力設(shè)備絕緣狀況進行監(jiān)測和診斷的意義51.1.1早期電力設(shè)備診斷維修方式51.1.2 現(xiàn)今設(shè)備維修發(fā)展趨勢-狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷51.2 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況61.3本文主要工作7第2章 絕緣子串電位分布測量及改善82.1

3、 絕緣子串電壓分布理論分析82.1.1 絕緣子串電壓特點82.1.2 均壓環(huán)對絕緣子串電壓分布作用82.2 球隙法測電壓分布原理92.3 球隙法測電壓分布結(jié)果92.3.1無均壓環(huán)92.3.2 有均壓環(huán)102.4 均壓環(huán)對電壓分布的影響分析11第3章 對接地體接地電阻的測量133.1 接地電阻測量的意義133.2 接地電阻測量原理133.3 接地電阻測量方法143.3.1 測接地電阻三點法143.4 影響測量誤差的因素及對策15第4章 容性設(shè)備的絕緣電阻及介損角等的實驗174.1 絕緣電阻測試174.1.1 絕緣電阻測試理論分析174.1.2 絕緣電阻測試的主要試驗步驟184.1.3 絕緣電阻測

4、試的注意事項184.2 介質(zhì)損耗角的正切值tg的測量194.2.1 測量介質(zhì)損耗因數(shù)tg的意義194.2.2 介質(zhì)損耗因數(shù)tg試驗理論分析194.2.3 測量介質(zhì)損耗因數(shù)tg的方法和儀器設(shè)備194.24 影響介質(zhì)損耗因數(shù)tg測量的主要外部因素20第5章 對避雷器進行預防性試驗235.1 金屬氧化物避雷器參數(shù)簡介235.2 實驗中所用避雷器參數(shù)245.3 氧化鋅避雷器常見故障和故障成因245.3.1 氧化鋅避雷器主要故障成因245.3.2 氧化鋅避雷器常見故障及異?，F(xiàn)象255.4 對試品避雷器試驗255.4.1 絕緣電阻的測量255.4.2 泄漏電流的測量265.4.3 運行電壓下的交流泄漏電流

5、阻性分量26第6章 結(jié)論與展望36參考文獻37第1章 前 言1.1對電力設(shè)備絕緣狀況進行監(jiān)測和診斷的意義電氣設(shè)備在運行中受到電、熱、機械、環(huán)境等各種因素的作用,其性能逐漸劣化,最終導致故障。特別是電氣設(shè)備中的絕緣介質(zhì),大多為有機材料,如礦物油、絕緣紙、各種有機合成材料等,容易在外界因素作用下發(fā)生老化。電氣設(shè)備是組成電力系統(tǒng)的基本元件,一旦失效,必將引起局部甚至廣大地區(qū)的停電,造成巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。因此,本文就這一問題作了一些探討。電氣設(shè)備特別是大型高壓設(shè)備發(fā)生突發(fā)性停電事故,會造成巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。提高電氣設(shè)備的可靠性,一種辦法是提高設(shè)備的質(zhì)量,選用優(yōu)質(zhì)材料及先進工藝,優(yōu)

6、化設(shè)計,合理選擇設(shè)計裕度,力求在工作壽命內(nèi)不發(fā)生故障。但這樣會導致制造成本增加。此外,設(shè)備在運行中,總會逐漸老化,而大型設(shè)備不可能象一次性工具那樣“用過即丟”。因此,另一方面,必須對設(shè)備進行必要的檢查和維修,這構(gòu)成了電力運行部門的重要工作內(nèi)容。1.1.1早期電力設(shè)備診斷維修方式早期是對設(shè)備使用直到發(fā)生故障,然后維修,稱為事故維修。但是,如前所述,對于大型設(shè)備,突發(fā)性事故將造成巨大損失。其后,發(fā)展成定期試驗和維修,即預防性維修?，F(xiàn)在,定期預防性試驗和維修已在電力部門形成制度,對減少和防止事故的發(fā)生起到了很好的作用。但預防性試驗是離線進行的,有很多不足之處:(1)離線試驗需停電進行,而不少重要電力

7、設(shè)備輕易不能停止運行。(2)停電后設(shè)備狀態(tài)(如作用電壓、溫度等)和運行中不符,影響判斷準確度。(3)由于是周期性定期檢查,而不是連續(xù)地隨時監(jiān)測,設(shè)備仍可能在試驗間隔期間發(fā)生故障,即造成維修不足。(4)由于是定期檢查和維修,設(shè)備狀態(tài)即使良好時,按計劃仍需進行試驗和維修,造成人力物力浪費,甚至可能因拆卸組裝過多而造成損壞,即造成所謂維修過度。1.1.2 現(xiàn)今設(shè)備維修發(fā)展趨勢-狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷由于前面介紹的不足，因此,目前正在發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測(通常是在線監(jiān)測)和故障診斷為基礎(chǔ)的狀態(tài)維修。設(shè)備的劣化、缺陷的發(fā)展雖然具有統(tǒng)計性,發(fā)展的速度也有快慢,但大多具有一定的發(fā)展期。在這期間,會產(chǎn)生各種前期征兆,表

8、現(xiàn)為其電氣、物理、化學等特性發(fā)生少量漸進的變化。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、光電技術(shù)、信號處理技術(shù)和各種傳感技術(shù)的發(fā)展,可以對電氣設(shè)備進行在線的狀態(tài)監(jiān)測,及時取得各種即使是微弱的信息。對這些信息進行處理和綜合分析后,根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢,可對設(shè)備的可靠性隨時作出判斷和對設(shè)備的剩余壽命作出預測,從而能早期發(fā)現(xiàn)潛伏的故障,必要時可提供預警或規(guī)定的操作。狀態(tài)監(jiān)測(在線監(jiān)測)與故障診斷技術(shù)的特點是可以對電氣設(shè)備在運行狀態(tài)下進行連續(xù)或隨時的監(jiān)測與判斷,故可避免上述預防性試驗的缺點。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)有很大的難度。潛伏性故障前期征兆的信號通常極為微弱,而運行條件下現(xiàn)場又存在強烈的電磁干擾。因此,抑

9、制各種干擾,提高信噪比是在線監(jiān)測中首先必須解決的難題。此外,監(jiān)測到的各種特征量和設(shè)備的狀態(tài)通常也不是一一對應(yīng)的,而具有錯綜復雜的關(guān)系。如果說離線的預防性試驗結(jié)果的分析,已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗,據(jù)此可以制訂出相應(yīng)的規(guī)程推廣施行(當然也需要根據(jù)科學技術(shù)的發(fā)展,不斷加以修訂補充);那么對于在線診斷現(xiàn)在則仍處于研究試行、積累經(jīng)驗的階段。發(fā)展在線診斷技術(shù),既需對設(shè)備結(jié)構(gòu)及其老化機理有深入的了解,也需應(yīng)用傳感、微電子等高新技術(shù)。它是具有交叉學科性質(zhì)的一門新興技術(shù),有重大的學術(shù)意義,也有顯著的經(jīng)濟價值。1.2 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況國外對電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研究,始于60年代。各發(fā)達國家都

10、很重視。但直到7080年代,隨著傳感、計算機、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,設(shè)備在線診斷技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。加拿大、日本、前蘇聯(lián)等國陸續(xù)研制了油中溶解氣體,變壓器、發(fā)電機、氣體絕緣封閉組合電器(GIS)等的局部放電,電容型設(shè)備的介質(zhì)損耗因數(shù)(tg)等特性,交鏈聚乙烯電纜的泄漏電流等等的在線監(jiān)測系統(tǒng)。其中少數(shù)已發(fā)展成為正式產(chǎn)品。從整體上來看，試驗項目較少，有的試驗周期較長。關(guān)于絕緣方面的基本試驗與我國相似，這些項目一般都由電力公司自己做。一些查明故障用的特殊試驗項目(如局部放電定位、繞組變形試驗等)，則委托專業(yè)試驗單位或制造廠做。 國外采用的試驗方法和項目，有的與我國習慣做法不盡相同，例如他們

11、習慣于對氧化鋅和普閥式(碳化硅)避雷器做介質(zhì)損耗測量。實際上是對氧化鋅避雷器測量510KV交流電壓下阻性電流的損耗。此法應(yīng)用得很廣泛。而我國習慣于做直流電導電流1mA下電壓試驗。國外有的對避雷器做局部放電試驗，或測量無線電干擾，發(fā)現(xiàn)了不少缺陷。有的對有間隙的避雷器做沖擊放電電壓試驗。對大型電動機，廣泛做直流泄漏和直流耐壓試驗，而不做交流耐壓試驗等。 國外電流公司試驗班組在基本試驗項目方面采用的試驗儀器與我國相似，但工業(yè)發(fā)達國家的儀器和試驗設(shè)備的先進性和微機化、自動化方面則優(yōu)于我國，相應(yīng)的測量精度也高些，有的還配備紅外照相機、攜帶式通訊設(shè)備、筆記本電腦(有的附有分析、診斷試驗數(shù)據(jù)用的"

12、專家系統(tǒng)")、手提電話、傳真附件和打印機等，能將重要的試驗結(jié)果和發(fā)現(xiàn)的問題在現(xiàn)場向上級匯報，請求指示。 國外試驗班組一般都有專用的試驗用汽車。部分較重的試驗設(shè)備，如交、直流耐壓試驗設(shè)備、介損儀、電纜故障測尋設(shè)備等固定在車上，不用搬上搬下。用輕便的高壓銅軸電纜引向被試設(shè)備。 縱觀國內(nèi)外電力部門預防性試驗工作的進展過程，從試驗項目和試驗周期來看，凡是一個國家生產(chǎn)的電力設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量較好的，運行中注意維護，運行可靠性較高的，這個國家規(guī)定的試驗項目就較少，試驗周期也較長，有的甚至對某些設(shè)備不做試驗。1.3本文主要工作本文主要根據(jù)DL/T596-1996電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程的試驗項目及試驗順序

13、，對目前的電力設(shè)備故障檢測方法進行實踐。由于實驗設(shè)備條件的限，本文主要對實驗室所有的電力設(shè)備進行關(guān)于設(shè)備絕緣狀態(tài)的試驗，包括直流電阻檢測、絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)檢測、絕緣介質(zhì)正切、阻性電流分量、絕緣子串電壓分布及改善。實驗中所用的主要設(shè)備有電流互感器，支柱絕緣子，GIS盆式絕緣子，絕緣子串，金屬氧化物避雷器等，通過對一系列實驗參數(shù)的得取，加深對電力設(shè)備絕緣狀況的檢測方法的熟悉，并在實驗過程中對實際遇到的問題的分析觸決，對所學的理論知識有了進一步的理解。第2章 絕緣子串電位分布測量及改善絕緣子在輸電線路中起著支撐導線和絕緣的作用，其穩(wěn)定運行對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定十分重要。2.1 絕緣子串電壓分

14、布理論分析2.1.1 絕緣子串電壓特點懸式絕緣子串中，若每片絕緣子承受的電壓相同，則利用率最高。在交流電壓作用下，絕緣子串金屬部分與接地鐵塔和帶電導線之間存在雜散電容，使沿絕緣子串電壓分布不均勻。絕緣子對地雜散電容對電壓分布的影響比對導線雜散電容影響更大，絕緣子串中靠近導線的絕緣子電壓降最大，遠離導線的絕緣子電壓降逐漸減小，靠近鐵塔橫擔的絕緣子電壓降又升高。隨著電壓不均勻，目前常通過增大導線截面積或采用分裂導線來均衡絕緣子串電壓分布，但勢必會增大線路成本。測量絕緣子串電壓工作量大、周期長、成本高。圖2-1 絕緣子串等值電路圖2.1.2 均壓環(huán)對絕緣子串電壓分布作用研究發(fā)現(xiàn)，均壓環(huán)既可改善單片絕

15、緣子電位分布，提高其起暈電壓和閃絡(luò)電壓，又可增大絕緣子對地和對導線電容，對改善絕緣子串電壓分布有較好的效果，安裝方便，成本較低。加裝屏蔽環(huán)可改善絕緣子串的電壓分布，其效果和屏蔽環(huán)的型號、位置關(guān)系很大。線路絕緣子串電壓分布關(guān)系到絕緣子的型號、片數(shù)、屏蔽環(huán)的布置及金具結(jié)構(gòu)的選擇，研究絕緣子串電壓分布意義重大。2.2 球隙法測電壓分布原理球隙法是一種測量絕緣子串電壓分布的常用方法，小球直徑約5mm，其間隙約2mm。測試時將小球依次與待測絕緣子1,2,3.n 并接，通過調(diào)節(jié)T1調(diào)壓器逐漸升高電壓直至球隙擊穿，記錄相應(yīng)的電壓值U1U2.Ui.Un,。設(shè)絕緣子電壓分布系數(shù)為，且.則球隙擊穿電壓為.其中：u

16、i為球隙在第i 個絕緣子放電時的整串絕緣子電壓。則絕緣子串電壓分布為(2-1)因測量時球隙的雜散電容會稍微改變其電壓分布，且球隙擊穿有分散性，故試驗時通過多次測量取平均值來計算電壓分布曲線。圖2-2 電壓分布測量接線圖2.3 球隙法測電壓分布結(jié)果針對實驗室中8個線路絕緣子組成的絕緣子串，按上述方法分別分無均壓環(huán)和有均壓環(huán)時測得絕緣子串電壓分布如下。2.3.1無均壓環(huán)表2-1 無均勻環(huán)時放電電壓值絕緣子序號第1次測量值Kv第2次測量值Kv第3次測量值Kv平均值Kv電壓承擔率%1403939.539.58.132393939398.233393939398.23434.533.534349.445

17、3128292911.0762525252512.84718.518.518.518.517.35812.513.5131324.69由電壓分布公式可以得出沒有均壓環(huán)時的電壓分布曲線為：圖2-3 無均壓環(huán)時各絕緣子承擔電壓比例2.3.2 有均壓環(huán)表2-2 加均壓環(huán)后放電電壓值絕緣子序號第1次測量值Kv第2次測量值KV平均值kv電壓承擔率%129.529.529.510.9231.531.531.510.21331.532.53210.05428.529.2528.875111862524.7524.87512.927202120.515.68818.51818.251

18、7.62由電壓分布公式可以得出有均壓環(huán)時的電壓分布曲線為：圖2-4 有均壓環(huán)時各絕緣子承擔電壓比例2.4 均壓環(huán)對電壓分布的影響分析由結(jié)果可知，沒有均壓環(huán)時各絕緣子上承擔電壓比例差距較大，這樣對絕緣子的運行效率影響較大，而加了均壓環(huán)后，各絕緣子上承擔電壓比例的差距明顯減小。結(jié)合文獻對均壓環(huán)的作用進行分析得出以下結(jié)論：（1）均壓環(huán)可改善單個絕緣子的電位分布，減弱鐵帽處最大場強區(qū)的電場強度，減弱絕緣子瓷表面的平行電場分量，利于抑制沿面閃絡(luò)，提高其起暈電壓和閃絡(luò)電壓。（2）均壓環(huán)可均勻絕緣子串的電壓分布，避免絕緣子串中承受電壓最高的絕緣子提前閃絡(luò)。（3）要改善絕緣子串的電壓分布，均壓環(huán)的安裝數(shù)量并非

19、越多越好；均壓環(huán)的安裝位置應(yīng)隨絕緣子串長度而變化。（4）在絕緣子串上安裝均壓環(huán)會帶來一定的勞動強度及維護費用，但均壓環(huán)可與絕緣子在制造時合成一體，在線路架設(shè)時即可安裝好。第3章 對接地體接地電阻的測量3.1 接地電阻測量的意義在防雷裝置的日常檢查中，接地電阻值的測量是必不可少的一項檢查內(nèi)容接地電阻值能夠比較直觀的反映防雷裝置的接地效果，測量接地電阻值能夠及時了解接地的相關(guān)情況，比如地網(wǎng)是否遭到破壞或者腐蝕從而失去性能，掌握測量時的應(yīng)該注意的問題是正確測量接地電阻值的重要因素之一。接地電阻值是發(fā)變電站接地系統(tǒng)的重要技術(shù)指標。它是衡量接地系統(tǒng)的有鼓性、安全性以及鑒定接地系統(tǒng)是否符合設(shè)計要求的重要參

20、數(shù)。長期以來。人們對接地電阻的測量和數(shù)值的理解有些片面和絕對化。如何正確理解這一指標的古義，如何準確地測量大型接地系統(tǒng)的真實接地電阻值，是我們目前必須面對的問題。3.2 接地電阻測量原理接地電阻測量是一項技術(shù)性很強的工作，要想獲得準確的數(shù)據(jù)，必須了解其測量原理。首先需要有個測量電源，通過接地裝置向大地注入個電流I。因為電流必須連續(xù)。所以要用一個電流輔助極在離接地裝置足夠遠的地方，將電流收集，以返流回電源。我們?yōu)闇y量接地電阻臨時打的電流輔助極也有接地電阻RC(圖l左)。如果不計測量導線的電阻，那測量電源的電壓就全部降在接地裝置的接地電阻R和電流輔助極的接地電阻RC上(其電壓分布見圖3-l右)。在

21、這個電壓分布曲線上有個零電位區(qū)(點)。如何準確地找到這個零電位區(qū)(點)，測準這個電壓，將是測準接地電阻的關(guān)鍵。零電位區(qū)的位置不僅取決于電流極副接地裝置的距離而且與大地的地形、地貌、土壤電阻率。以及土壤的分布和均勻性等因素有關(guān)。對半球形接地極的計算表明，若電流極不是置于無窮遠處，則電壓極必須放在接地裝置與電流極之間，距接地裝置的距離為0618D處，即0618測量法。圖3-1 接地電阻測量原理圖3.3 接地電阻測量方法測量接地電阻主要有二點法、三點法、比較法、電位降法、非接觸形的單口或雙口鉗表法等但不管用什么方法。均遵循歐姆定律除了鉗表法外其它測試方法都需要有個恒定的測試電流。因三點法操作相對較簡

22、單測量精度相對較高適用測試儀多。所以三極法是測量不大的接地網(wǎng)的接地電阻最普通和常用的方法。適合三點法測量的常用儀器主要有ZC-8、ZC一29、4102、4105以及K一2126B等接地電阻測試儀。電位降法則適合大電流測試原理與三點法相近，多被電力系統(tǒng)地網(wǎng)采用，適用的儀器多為大電流專用測試儀。3.3.1 測接地電阻三點法在測量時將電壓極2沿dl的方向在(0506)dl的范圍內(nèi)移動每次移動距離約5dl。如果有連續(xù)三次測量值之問的誤差不超過3，則取中間值為測量結(jié)果。更精確的方法是移動電壓極，測量3一lO個點的電阻，將它們連成一條曲線。如果曲線中間有3個以上的點處于比較平坦的部分，它們的相對誤差不超過

23、平均值的3，則表示那就是零電位點的位置取那里的電阻值為測得的結(jié)果。D為接地網(wǎng)間最大對角或的長度。當D很大時取dl=(45)D比較困難，也可適當?shù)厝⌒∫稽c。具體取多少。要看土壤電阻率的均勻狀況和分布情況。 圖3-2 三點法測量接地電阻實驗中條件所限，我們采用三點法測量高電壓試驗大廳的接地體的接地電阻，測得三次值不變時電阻值為1.1，結(jié)合文獻分析認為這不是接地體電阻值偏大，而且是測量方法不精確。3.4 影響測量誤差的因素及對策（1）接地網(wǎng)與測試電流極的距離d理論計算表明增大d能減少接地網(wǎng)附近電流場的畸變，這是減小測量誤差有效和正確的途徑，為現(xiàn)場大量測量實踐所證實。（2）接地網(wǎng)的形狀和尺寸（3）輸電

24、線路避雷線與接地網(wǎng)間的隔離接地裝置如變電所在正常運行狀態(tài)中，輸電線路避雷線與接地網(wǎng)應(yīng)相接以增加分流；變電所接地網(wǎng)處于測量狀態(tài)時，需與線路避雷線解除（斷開）以達到被測接地網(wǎng)是孤立的接地體。但線路避雷線在構(gòu)架上空斷開并非已斷開避雷線。因桿塔施工人員常將線路終端桿的地下接地線接到變電所在圍墻外的地下的接地線上，形成假象的低成本、高質(zhì)量的桿塔接地裝置，這給接地裝置測量帶來諸多問題和假象。（4）零電位區(qū)域的測量驗證理論上接地極的無窮遠處才是零電位點。測量時引入的電流極迫使兩者之間電位重新分布，為減小測量誤差，電位極須放在0.618d 位置，如不滿足上述假定條件時，零電位點就會在0.618d點處-向或+方

25、向發(fā)生偏移，故須測量局部電位分布，確定零電位區(qū)域。（5）測定時間與季節(jié)系數(shù)干燥條件下測量值為地網(wǎng)實際接地電阻，不同季節(jié)測量數(shù)值不同，測量應(yīng)按照測土壤潮濕程度取一合適的季節(jié)系數(shù)來校正。第4章 容性設(shè)備的絕緣電阻及介損角等的實驗絕緣電阻及與電阻有關(guān)的參數(shù)（如吸收比，極化指數(shù)）和介質(zhì)損耗角是很多電力設(shè)備共有的參數(shù)，在實驗中，我們一共對四種不同的試品進行了實驗。4.1 絕緣電阻測試4.1.1 絕緣電阻測試理論分析絕緣電阻可以用于判斷電力設(shè)備絕緣受潮的嚴重程度以及絕緣內(nèi)部是否存在絕緣缺陷等。由于電氣設(shè)備多層絕緣的“吸收現(xiàn)象”，絕緣電阻的大小會隨時間發(fā)生變化。對于大多數(shù)的設(shè)備，在60s后試驗電流基本趨于穩(wěn)

26、定，因此，60秒時的絕緣電阻值R60常用來檢測變壓器的絕緣整體受潮、污穢或貫穿性缺陷等。電氣設(shè)備的絕緣電阻測量是檢查其絕緣狀態(tài)最為簡單方便的輔助方法，這一工作普遍用兆歐表（即絕緣電阻表）進行。電氣設(shè)備絕緣電阻的測量，有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的絕緣受潮和臟化、絕緣介質(zhì)老化、絕緣物質(zhì)劣化、絕緣擊穿及異物影響等絕緣缺陷，所以測量絕緣電阻是電氣試驗、檢修和運行工作人員必須掌握的基本方法之一。指的是絕緣體在耐受低于臨界電壓的直流電壓U與其內(nèi)部的離子沿外施電場方向移動所產(chǎn)生的電導電流I的比值，即通過歐姆定律確定的比值：R=U/I由于外施電壓超過絕緣體的臨界擊穿電壓時，介質(zhì)內(nèi)將產(chǎn)生電子電導電流，導致絕緣電阻急劇下

27、降，甚至發(fā)生絕緣擊穿，所以針對不同電壓等級的絕緣體的絕緣電阻測試，必須選用不同額定電壓的兆歐表。兆歐表的選用規(guī)定為，100V以下的電氣設(shè)備或回路采用250V50M及以上兆歐表，500V以下至100V的電氣設(shè)備或回路采用500V100M及以上兆歐表，3000V以下至500V的電氣設(shè)備或回路采用1000V2000M及以上兆歐表，10000V以下至3000V的電氣設(shè)備或回路采用2500V10000M兆歐表，10000V及以上的電氣設(shè)備或回路采用2500V或5000V10000M及以上兆歐表。在如變壓器、電力電纜等高壓電氣設(shè)備的絕緣電阻測量過程中，往往由于其內(nèi)絕緣大都為夾層絕緣，在直流電壓下，產(chǎn)生多種

28、極化，需要時間很長。這種夾層絕緣的絕緣電阻隨時間變化的關(guān)系可以作為分析其絕緣水平的依據(jù)，其原理是，絕緣介質(zhì)在外電壓作用下其內(nèi)部的電容電流和吸收電流存在時間很短，在測試過程中，吸收電流、電導電流和電容電流的總合隨時間的延長而衰減最終近于只剩電導電流，顯現(xiàn)為絕緣電阻值逐漸增大，所以絕緣電阻的測量需要按規(guī)定讀取施加電壓后1min或10min以后的穩(wěn)定電阻值。4.1.2 絕緣電阻測試的主要試驗步驟（1）拆除被試物的電源及一切對外連接線，將被試物直接對地充分放電，放電時間不得少于1min， 被試物電容量較大時，必須延長放電時間，一般為2min以上。（2）應(yīng)用干燥、清潔的軟棉布擦拭被試物表面，使其保持潔凈

29、。（3）檢驗絕緣表的完好性。（4）按兆歐表的說明正確完成試驗接線。（5）打開電動式兆歐表的電源開關(guān)并按下測試按扭或以恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動手搖式兆歐表的手柄（轉(zhuǎn)速為每分鐘120轉(zhuǎn)），兆歐表指針逐漸上升，1min以后讀取測試結(jié)果，對電容量較大的被試物，需要延長測試時間到指針穩(wěn)定為止。吸收比和極化指數(shù)測試需要的相關(guān)參數(shù)在相應(yīng)測試時間讀取，但需要從被試物承受全電壓時開始計時，為測試準確，一般可以在兆歐表的穩(wěn)定輸出電壓達到額定電壓后再連接被試品 。（6）測試完畢，再一次對被試物直接對地充分放電，記錄測試結(jié)果及當時氣候情況和被試物溫度。4.1.3 絕緣電阻測試的注意事項（1）兆歐表的L端和E端必須滿足絕緣需求，測

30、試引線不得絞在一起。（2）手搖式兆歐表的轉(zhuǎn)速須盡量保持在額定轉(zhuǎn)速，且轉(zhuǎn)速均勻，電動式兆歐表電池電量充足。（3）兆歐表選擇適合被試物的電壓等級。 但是用兆歐表測試絕緣時，存在下列明顯缺點： （1）一般直流兆歐表的電壓2.5KV以下，比某些電氣設(shè)備的工作電壓要低得多，當設(shè)備存在某些缺陷時，高壓下的泄漏電流要比低壓下的大得多，亦即高壓下的絕緣電阻要比低壓下的電阻小得多。 （2）一般直流兆歐表的輸出電流在2mA以下，當被測試設(shè)備的等效電容較大（例如電力變壓器、發(fā)電機）時，充電速度慢，難以測得準確數(shù)據(jù)。 4.2 介質(zhì)損耗角的正切值tg的測量4.2.1 測量介質(zhì)損耗因數(shù)tg的意義介質(zhì)損耗因數(shù)測定是很多電力

31、設(shè)備的出廠試驗之一，是判斷設(shè)備絕緣工藝質(zhì)量較為重要和較為有效的方法之一。通過測量介質(zhì)損耗因數(shù)，可以反應(yīng)出絕緣的一系列缺陷：如絕緣受潮，油或浸漬物臟污或老化變質(zhì)，絕緣中有氣隙發(fā)生放電等。介質(zhì)損耗因數(shù)是反映絕緣功率損耗大小的特性參數(shù)，它與絕緣的體積大小無關(guān)。但若絕緣內(nèi)的缺陷是分布性而不是集中性的，那么介質(zhì)損耗因數(shù)的反映有時就不靈敏了。在通過介質(zhì)損耗因數(shù)的值來判斷絕緣狀況時，必須同樣著重于與該設(shè)備歷年的介質(zhì)損耗因數(shù)值相比較，并與處于同樣運行條件下的同類型設(shè)備比較4.2.2 介質(zhì)損耗因數(shù)tg試驗理論分析從電介質(zhì)的基本知識可知，在外施電壓作用下，電介質(zhì)將產(chǎn)生一定的能量損耗，這些損耗包括電介質(zhì)的電導損耗、

32、極化損耗和局部放電損耗。在外加電壓及頻率一定時，這些損耗的大小與tg成正比，所以可以說絕緣介質(zhì)的損耗因數(shù)tg是反映絕緣介質(zhì)損耗大小的特性參數(shù)，因此測量絕緣介質(zhì)的tg是一種非常有效的判定其絕緣的方法。通過測量tg，能夠發(fā)現(xiàn)如絕緣受潮、油或浸漬物臟污或變質(zhì)、絕緣中存在氣隙等缺陷。在絕緣中存在氣隙缺陷時，往往這些缺陷不會是分布性的而是集中性的，測量tg可能會表現(xiàn)不太靈敏，通過tg與外加電壓U的關(guān)系曲線tg=f（U）去發(fā)現(xiàn)會更明顯。該曲線簡單示意如圖示。圖4-1 tg與f（U）的曲線4.2.3 測量介質(zhì)損耗因數(shù)tg的方法和儀器設(shè)備 通常，測量介質(zhì)損耗角tg的方法有四種，即平衡電橋法（QS1、QS3型西

33、林電橋）、不平衡電橋法（M型介質(zhì)試驗器）、瓦特表法和腥敏電路法。 在工程現(xiàn)場，應(yīng)用最普遍的tg測量儀器是QS1型西林電橋和M型介質(zhì)損耗儀等。M型介損儀的測量精度不如高壓平衡電橋精確，但攜帶方便，一般情況下也能滿足實際需要，其使用操作須結(jié)合設(shè)備的說明書進行。4.24 影響介質(zhì)損耗因數(shù)tg測量的主要外部因素（1）被試品自身溫度的影響 在絕大多數(shù)情況下，同一試品的tg將隨著其自身溫度的升高而增高，為了便于比較設(shè)備的絕緣狀況，不同溫度下測量所得的tg值都需要換算到20，換算系數(shù)參考相應(yīng)設(shè)備、介質(zhì)的專門圖表。（2）外電場的干擾 由于電介質(zhì)與其周圍帶電體之間不可避免的要存在一些雜散電容，所以周圍的電場就對

34、介質(zhì)的損耗因數(shù)的測量產(chǎn)生一些影響，隨著兩者間距離的減小和周圍電場的加強，這種影響將更加顯著。為了消除這些干擾，經(jīng)常用到的方法有屏蔽法、倒相法和移相法。屏蔽法只適用與一些體積較小的設(shè)備，采用屏蔽罩（網(wǎng)）將被試品罩住。倒相法即分別由供電電源的A、B、C三相取試驗電源，并在正、反兩種極性下測量tg，選取三相中正反接線差值較小的一組數(shù)據(jù)再求其平均值作為最終的測量結(jié)果。（3）被試品表面泄露的影響 被試品外表面受潮或臟污嚴重時，其泄露電流對測量tg的影響會非常嚴重，為此，工程現(xiàn)場應(yīng)用電橋測量介質(zhì)tg時，一般需要在被試品表面加裝屏蔽環(huán)，將該環(huán)與電橋屏蔽相接，屏蔽環(huán)的安裝應(yīng)該盡量靠近Cx接線端，以減小對原電場

35、分布的影響。（4）外界磁場干擾 應(yīng)用高壓平衡電橋測量被試品的tg時，如果打開電橋電源，斷開檢流計開關(guān)情況下仍有擴展的寬度，則表明有外界磁場干擾。為了減小這一干擾，最直接的方法就是遠離該干擾源，或原地轉(zhuǎn)動電橋，使光帶擴展寬度達到最小然后在次位置進行試驗。分別取“接通I”和“接通II”情況下的測量值最后求兩者平均值作為試驗數(shù)據(jù)，也可以起到減小磁場干擾的目的。介損測試儀的技術(shù)發(fā)展很快，以前在電力系統(tǒng)廣泛使用的QS1西林電橋正被智能型的介損測試儀取代，新一代的介損測試儀均內(nèi)置升壓設(shè)備和標準電容，并且具有操作簡單、數(shù)據(jù)準確、試驗結(jié)果讀取方便等特征。雖然目前介損測試技術(shù)發(fā)展很快，但與國際水平相比，在很多方

36、面仍有很大差距，差距主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）抗干擾能力 由于介質(zhì)損耗測試是一個靈敏度很高的項目，因此測試數(shù)據(jù)也極易受到外界電場的干擾，目前介損測試儀采取的抗干擾方法主要有：倒相法、移相法、異頻法等。雖然這些方法能在一定程度下解決干擾的問題，但當外界干擾很強的情況下，仍會產(chǎn)生較大的偏差。 （2）反接法的測試精度問題 現(xiàn)場很多電力設(shè)備均已接地，因此必須使用反接法進行檢測，但反接時，影響測試數(shù)據(jù)的因素較多，往往數(shù)據(jù)會有很大偏差，特別是當被試品容量較?。ㄈ缣坠埽邏簩Ь€拖地測試時（有些介損測試儀所配高壓導線雖能拖地使用，但對地泄漏電流較大），會嚴重影響測試的準確度。4.2.5 實驗中介質(zhì)損耗

37、因數(shù)tg的測量方案及結(jié)果M-8000試驗電力設(shè)備測量高壓4-2 反接法測介損示意圖圖4-3 有損介質(zhì)的等值電路和相量圖（a）并聯(lián)等值電路；（b）串聯(lián)等值電路（4.1）（4.2）表4-1對四種試品進行絕緣電阻及介損測量結(jié)果電流互感器支柱絕緣子GIS盆式絕緣子油紙絕緣R15,( M)1100500060003000R60,( M)1100500080003000U(Kv)7.510105C(Pf)180.8411.8519.3134.76tg(%)21.632.2553.17425.23第5章 對避雷器進行預防性試驗自從20世紀60年代末，70年代初，日本首先成功研制成功氧化鋅非線性電阻片和電力用

38、氧化鋅避雷器后，三十多年來經(jīng)過世界各國的共同努力，氧化鋅電阻片的發(fā)展已經(jīng)達到了成熟的階段。由于氧化鋅電阻片具有非常出色的非線性伏安特性，可以取消串聯(lián)火花間隙，實現(xiàn)避雷器無間隙無續(xù)流，且造價低廉，因此氧化鋅避雷器已經(jīng)在越來越廣泛的領(lǐng)域取代了碳化硅避雷器。避雷器狀態(tài)維修指對避雷器進行狀態(tài)監(jiān)測，并期望當其狀態(tài)（性能）在變壞期間以及出現(xiàn)事故之前能被及時檢測出來，并及時更換。防止出現(xiàn)避雷器性能變壞后的爆炸事故是避雷器狀態(tài)監(jiān)測乃至絕緣監(jiān)督的最終目標。5.1 金屬氧化物避雷器參數(shù)簡介由非線性金屬氧化物電阻片串聯(lián)和（或）并聯(lián)組成且無并聯(lián)或申聯(lián)放電間隙的避雷器。1 避雷器額定電壓（Ur）施加到避雷器端子間的最大

39、允許工頻電壓有效值， 按照此電壓所設(shè)計的避雷器， 能在所規(guī)定的動作負載試驗中確定的暫時過電壓下正確地工作。 它是表明避雷器運行特性的一個重要參數(shù)， 但它不等于系統(tǒng)標稱電壓。2避雷器持續(xù)運行電壓（Uc）允許持久地施加在避雷器端子間的工頻電壓有效值3 避雷器的參考電壓（Uref）參考電壓分為工頻參考電壓（Ua.c.ref）和直流參考電壓（Ud.c.ref）。避雷器的工頻參考電壓是指在避雷器通過工頻參考電流時測出的避雷器的工頻電壓最大峰值除以。多元件串聯(lián)組成的避雷器的電壓是每個元件工頻參考電壓之和。避雷器的直流參考電壓是指在避雷器通過直流參考電流時測出的避雷器的直流電壓平均值。4避雷器的工頻參考電流

40、 用于確定避雷器工頻參考電壓的工頻電流阻性分量的峰值（如果電流是非對稱的，取兩個極性中較高的峰值）。工頻參考電流應(yīng)足夠大，使雜散電容對所測避雷器或元件（包括設(shè)計的均壓系統(tǒng)）的參考電壓的影響可以忽略，該值由制造廠規(guī)定。5.2 實驗中所用避雷器參數(shù)出廠試驗數(shù)據(jù)：直流1mA電流參考電壓：15.8kV泄漏電流：4A標稱放電電流下殘壓：<30kV局部放電量：1.0pC5.3 氧化鋅避雷器常見故障和故障成因5.3.1 氧化鋅避雷器主要故障成因(1)調(diào)查結(jié)果表明，避雷器事故原因69%是制造質(zhì)量問題，25% 是運行不當，6%是選型不當。制造質(zhì)量問題所引起的爆炸事故中，內(nèi)部受潮是主要原因。從一些事故避雷器

41、殘骸可看到，閥片沒有通流痕跡，閥片兩端鋁面沒有發(fā)現(xiàn)大電流通過后的放電斑痕，而在瓷套內(nèi)壁或閥片側(cè)面卻有閃絡(luò)痕跡，在金屬附件上有銹斑或鋅白，可以證明就是避雷器受潮直接導致的絕緣擊穿。(2)密封不良是導致內(nèi)部受潮的主要原因。(3)產(chǎn)品制造過程中的因素是避雷器內(nèi)部受潮的另一原因.(4)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。(5)參數(shù)選擇不當。如10kV 母線和線路無間隙氧化鋅避雷器應(yīng)選額定電壓為17kV而不是12kV。盡管如此，對10kV氧化鋅避雷器而言，當電網(wǎng)中發(fā)生斷線或配電變壓器故障而引起諧振時，其幅值可達3.353.4 倍，仍可能使氧化鋅避雷器損壞。(6)操作不當。(7)閥片老化。(8) 瓷套表面污穢，除了會引起

42、表面閃絡(luò)以外，還會引起沿電阻閥片電壓分布不均，造成電阻閥片局部過熱并導致?lián)p壞。5.3.2 氧化鋅避雷器常見故障及異?，F(xiàn)象(1)氧化鋅避雷器事故時的特點：a.雷擊線路，在斷路器跳閘同時，斷路器或互感器燒毀，氧化鋅避雷器爆炸，且多發(fā)生于35kV、10kV 系統(tǒng)。發(fā)生概率高。b. 1035kV系統(tǒng)接地或絕緣子擊穿時，氧化鋅避雷器爆炸。發(fā)生概率高。c.系統(tǒng)操作時，氧化鋅避雷器爆炸。d.晴天，系統(tǒng)無任何操作，氧化鋅避雷器也發(fā)生爆炸。e.氧化鋅避雷器爆炸既可能發(fā)生在中性點非直接接地系統(tǒng)，也可能發(fā)生在中性點直接接地系統(tǒng)。進口或國產(chǎn)的產(chǎn)品都有此種現(xiàn)象發(fā)生。(2)紅外線測溫，氧化鋅避雷器局部瓷套溫度比其他處避雷

43、器或另外相避雷器瓷套溫度高。(3) 氧化鋅避雷器有異常電暈聲或放電聲。此時極可能表示避雷器尾部或記數(shù)器內(nèi)部對地開路。(4)預試測得絕緣電阻明顯降低，直流1mA電壓明顯降低。直流1mA電壓嚴重下降時，表示避雷器閥片老化或受潮，在動作時或在持續(xù)運行電壓下將失去熱穩(wěn)定。(5)預試時放電記數(shù)器損壞或不能正常動作。(6)全電流監(jiān)視型記數(shù)器電流指示同樣條件下相對增加30%以上或電流值為1200uA。(7)帶電測試阻性電流超過400uA或全電流超過1200uA5.4 對試品避雷器試驗5.4.1 絕緣電阻的測量根據(jù)DL/T 5961996的要求用10000V兆歐表對絕緣電阻進行測量，結(jié)果如下：表5-1 絕緣電

44、阻結(jié)果試驗DL/T 5961996要求絕緣電阻（M）8000>=1000 5.4.2 泄漏電流的測量表5-2 直流 1mA 電壓(U1mA) 及0.75U1mA 下的泄漏電流測量值DL/T 5961996GB11032出廠U1mA（kV）16.5無>=2415.90.75U1mA 下的泄漏電流（4.5<=50A）5.4.3 運行電壓下的交流泄漏電流阻性分量由于DL/T 5961996要求測量全電流和阻性電流，但是由于沒有阻性電流分析儀，所以我們采取用示波器測量全電流與電壓的相位差來分析阻性電流。通過示波器測得波形為：電阻電壓波形電源波形圖5-1 交流泄露電流波形圖通道1為電源

45、波形，所加電壓為10kV，通道2為電流波形，測量電流所用電阻阻值為1.893k。對上波形進行分析，通過Origin，得其頻譜圖為： 圖5-2 泄漏電流頻譜分析圖從上圖中，可以得到此波形除基頻分量外，還含有一定的奇次諧波分量，即： 3、5、7等次諧波。利用origin對電壓電流波形進行濾波，得下面波形圖5-3 對交流泄漏電流濾波后波形由于DL/T 5961996中規(guī)定是對其全電流與阻性電流進行分析，所以通過excel的相關(guān)計算及origin的數(shù)據(jù)分析可以得到電壓波形的峰值為536.7mV，所以得到運行電壓下的全電流值為 運用過零法可得其功率因素角為：。由于要分析電流分量我們可以把避雷器等效為并聯(lián)

46、模型，如圖所示：圖5-4 等值并聯(lián)電路所以，相應(yīng)的阻性電流值為：5.4.4 工頻參考電流下的工頻參考電壓及阻性電流的測量由于DL/T 5961996要求測量工頻參考電流下的工頻參考電壓，采用校正曲線的方法來進行分析，用自制的電容分壓器、靜電電壓表及示波器來分析數(shù)據(jù)。根據(jù)DL/T 5961996中對于避雷器絕緣預防性試驗的規(guī)定，需對工頻參考電流下的工頻參考電壓進行相應(yīng)的測量。工頻參考電流即當阻性電流為1mA時的全電流，此時避雷器上的電壓即為工頻參考電壓。 給避雷器上加上相應(yīng)的工頻電壓，得到相應(yīng)的波形為：圖5-5 8Kv電壓下的全電流原始波形及濾波后波形圖5-6 10Kv電壓下的全電流原始波形及濾波后波形圖5-7 11.5Kv電壓下的全電流原始波形及濾波后波形圖5-8 12 Kv電壓下的全電流原始波形及濾波后波形圖5-9 12.5Kv電壓下的全電流原始波形及濾波后波形圖5-10 13Kv電壓下的全電流原始波形及濾波后波形 不同電壓等級下的輸出電