電氣設備絕緣

1、酒 泉 職 業(yè) 技 術 學 院畢業(yè)設計（論 文） 15 級 供用電 專業(yè)題 目：電氣設備絕緣 畢業(yè)時間： 二O一八年六月 學生姓名： 馬亞龍 指導教師： 甘生萍 班 級： 15供用電班 2017 年 06月20日酒泉職業(yè)技術學院 屆各專業(yè)畢業(yè)論文（設計）成績評定表姓名班級專業(yè)指導教師第一次指導意見年 月 日指導教師第二次指導意見年 月 日指導教師第三次指導意見年 月 日指導教師評語及評分 成績： 簽字（蓋章） 年 月 日答辯小組評價意見及評分成績： 簽字（蓋章） 年 月 日教學系畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導小組意見簽字（蓋章） 年 月 日學院畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導委員會審核意見簽字（蓋章） 年 月 日 電氣設備

2、絕緣摘 要:對電氣設備定期進行絕緣預防性試驗，能及時發(fā)現(xiàn)設備絕緣材料遺留的或運行中產生的局部缺陷，便于掌握電氣設備的運行狀況及其絕緣的完好性。本文主要介紹了電氣設備絕緣的試驗原理，試驗方法，詳細論述其所用的主要儀器和設備以及試驗結果的分析和判斷方法。還對其在未來電力系統(tǒng)中發(fā)展趨勢，應用前景進行闡述介紹。關鍵詞：電氣設備絕緣、實驗原理方法、發(fā)展趨勢。 目錄電氣設備絕緣1一電氣設備絕緣實驗原理2（一）絕緣電阻和吸收比的測量21.常用兆歐表的工作原理22.絕緣的吸收比和極化指數23.測量時注意的幾個問題24. 測量結果的分析判斷3（二）泄漏電流的測量3（三）介質損失角正切的測量4二電力變壓器的絕緣4

3、（一）變壓器的絕緣結構4（二）變壓器的絕緣材料和絕緣性能4（三）電力變壓器的絕緣5（四）.交流耐壓6（五）電壓互感器的絕緣特點7四高壓斷路器的絕緣7（一）電力電纜的絕緣8（二）.電力電纜絕緣8（三）電容器的絕緣9（四）發(fā)電機的絕緣與試驗9（五）避雷器11五電氣設備絕緣在線監(jiān)測技術發(fā)展11（一）絕緣劣化的一些基本特征 11（二）斷路器設備11（三）在線監(jiān)測指導下狀態(tài)檢修的特點12六 在線監(jiān)測技術指導下的狀態(tài)檢修與定期預防性試驗技術指導下計劃檢修的比較與發(fā)展結論14致 謝15參考文獻16一電氣設備絕緣實驗原理（一）絕緣電阻和吸收比的測量1.常用兆歐表的工作原理驅動轉軸，發(fā)出的電壓整流后加至兩個并聯(lián)

4、的電路上。當LA和LV中有電流時，它們受到磁場力的作用。由于兩個線圈繞向不同，產生相反方向的轉動力矩。在力矩差的作用下，線圈帶動指針旋轉，直到兩個轉矩相互平衡。因為轉軸上沒有彈簧游絲，所以線圈中沒有電流時，指針可停留在任一偏轉角的位置。 2.絕緣的吸收比和極化指數絕緣在加壓60s與15s時所測得的絕緣電阻值之比 ,稱為絕緣的吸收比k1；極化指數是指絕緣在加壓10min和1min時所測得的絕緣電阻值與之比k2。對于大容量設備，其絕緣的極化和吸收過程很長，吸收比K1不足以充分反映絕緣介質吸收電流的全過程，此時改用極化指數K2作為和絕緣電阻判斷絕緣狀況的共同標準。 3.測量時注意的幾個問題（1）應選

5、用合適電壓等級的兆歐表 ；（2）測量前要斷開被試品的電源及與其他設備的一切連線，測量前后都要充分放電；（3）讀取絕緣電阻值后，先斷開接至被試品的火線，然后再將兆歐表停止運轉 ；（4）測量時應記錄當時的溫度. 4. 測量結果的分析判斷（1）所測得的絕緣電阻值應大于或等于一般規(guī)程規(guī)定的允許值。（2）將所測的絕緣電阻值，換算至同一溫度下，與出廠、交接、歷年、大修前后和耐壓前后的數值進行比較；與同型設備、同一設備相間比較。比較的結果均不應有明顯的差別，否則應引起注意，對重要的設備必須查明原因。（3）對電容量比較大的高壓電氣設備如電纜、變壓器發(fā)電機、電容等的絕緣狀況，主要以吸收比和極化指數的大小作為判斷

6、依據。如果吸收比和極化指數有明顯下降者，說明絕緣受潮，或油質嚴重劣化。（二）泄漏電流的測量1.試驗接線(1).微安表接在高壓側（2）微安表接在低壓側 2.微安表的保護 3.試驗結果的分析判斷測量泄漏電流時，要注意溫度、濕度和表面泄漏電流等對測量結果的影響，比較測試值時，應將測試值換算至同一環(huán)境條件下進行比較。對某些設備，其泄漏電流值試驗規(guī)程中有明確規(guī)定，這時應根據測量值是否小于規(guī)定值來判斷絕緣的狀況。對試驗規(guī)程中沒有明確規(guī)定泄漏電流的設備，可與歷年試驗結果比較；與同型設備比較；同一設備各項相互比較，根據泄漏電流的變化情況作出絕緣狀況判斷。（三）介質損失角正切的測量西林電橋處于低壓側，帶低電位，

7、這種接線稱為正接法，此時要求被試品兩極均對地絕緣。電橋置于高壓側，而將被試品和標準電容器置于低壓側，此種接線稱為反接法。反接法不影響測量結果，但必須保證電橋有足夠的絕緣水平和采取可靠的保護措施，以確保電橋和測試人員的安全。二、電力變壓器的絕緣 （一）變壓器的絕緣結構 我國生產的油浸式電力變壓器中主絕緣幾乎均采用油屏障絕緣結構，35kV及以下的采用膠紙筒和油間隙所構成的油屏障絕緣結構，35kV及以上的采用不含膠的絕緣紙和紙板構成的絕緣層和油間隙結構。110kV及以上的油浸式采用小油隙（油隙小于12mm）結構，60kV以下電壓等級的常采用大油隙20mm左右）結構 。變壓器絕緣分為外絕緣和內絕緣。而

8、內絕緣又分為繞組絕緣，引線及分接開關絕緣，套管內絕緣，套管下部油中的沿面絕緣。（二）變壓器的絕緣材料和絕緣性能絕緣材料又稱電介質，是電阻率高導電能力低的物資絕緣材料可用于隔離帶電或不同電位的導體，使電流按一定方向流通在變壓器產品中，絕緣材料還起著散熱冷卻支撐固定滅弧改善電位梯度防潮防霉和保護導體等作用。變壓器絕緣材料電氣性能的四個基本參數包括絕緣電阻、介電系數、介質損耗因數和絕緣強度 （1）絕緣材料的電阻是指絕緣材料在直流電壓的作用下，加壓時間較長，且使線路上的充電電流和吸收電流消失，只有漏電電流通過時的電阻值，一般規(guī)定為電壓加上一分鐘后，所測得的電阻值即絕緣電阻值。 絕緣電阻與濕度，雜質，電

9、場強度等因素有關。 （2）在交流電壓作用下，電介質中部分電能將轉變?yōu)闊崮?，這部分能量叫做介質損耗，它主要是由導電和緩慢松弛極化引起的，它又是導致電介質發(fā)生電擊穿的根源通常把單位時間內消耗的能量叫做介質損耗功率。電介質損耗的形式分為：游離損耗偶極損耗電導損耗不均勻介質損耗。（3）在電氣設備運行過程中由于長期受各種因素作用，絕緣材料發(fā)生一系列不可逆的化學物理變化，從而導致了電氣性能和機械性能的劣化，這種不可逆的變化通常稱為老化。絕緣老化分為熱老化環(huán)境老化和電老化造成老化的因素有熱電光氧輻射線及微生物等。（三）電力變壓器的絕緣（1）繞組絕緣電阻、吸收比或極化指數的測量（2）泄漏電流的測量特點：比測量

10、絕緣電阻具有更高的靈敏度，能較靈敏地發(fā)現(xiàn)變壓器套管密封不嚴進水、高壓套管裂紋等其他試驗項目不易發(fā)現(xiàn)的缺陷。 試驗接線與測量次數及部位：與測量絕緣電阻的相同，測量時將直流高電壓試驗裝置的高壓輸出端接至被測繞組，非被測繞組接外殼及地。判斷標準：一般與同類型設備數據比較或與同一設備歷年數據比較，不應有顯著變化，并結合其他絕緣試驗結果綜合分析做出判斷。（3）介質損失角正切的測量（四）.交流耐壓試驗時被試繞組的引出線端頭均應短接，非被試繞組端頭應短接并接地 。 （五）電壓互感器的絕緣特點1.電壓互感器電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當在一次繞組上施加一個電壓U1時，

11、在鐵心中就產生一個磁通，根據電磁感應定律，則在二次繞組中就產生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數，可以產生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉換成低電壓，即100V，電壓互感器一次側接在一次系統(tǒng)，二次側接測量儀表、繼電保護等；主要是電磁式的（電容式電壓互感器應用廣泛），另有非電磁式的，如電子式、光電式。2.電流互感器的絕緣特性 按絕緣可以分為干式使用于低壓用戶，澆注式是利用環(huán)氧樹脂作絕緣，澆注成型，適用于35kV及以下室內變電站；電容型多為戶外式，用于110kV及以上的電壓等級電流互感器。 3.互感器的絕緣（1）絕緣電阻的測量；（2）ta

12、n值的測量；（3）交流耐壓。四、高壓斷路器的絕緣1.高壓斷路器的絕緣特性高壓斷路器的絕緣主要有三部分：一是導電部件對地之間的絕緣，通常由支持絕緣子或瓷套、絕緣拉桿和提升桿以及絕緣油或絕緣氣體組成；二是同相斷口間的絕緣；三是相間絕緣，各相獨立的斷路器的相間絕緣就是空氣間隙。斷路器各部分絕緣應能承受規(guī)程所規(guī)定的試驗電壓的作用。2.高壓斷路器的絕緣（1）絕緣電阻和泄漏電流對空氣斷路器，實際是測量其支持瓷套的絕緣電阻，最低不得小于5000M。對于少油斷路器還應測量絕緣提升桿的絕緣阻（測量提升桿的絕緣電阻應在斷路器調整完畢與油箱注油之前進行）。 （2）介質損失角正切的測量（3）交流耐壓交流耐壓的試驗電壓

13、一般由試驗變壓器或串聯(lián)諧振回路產生。試驗應在分、合閘狀態(tài)下進行。合閘狀態(tài)下的試驗是為了考驗用作絕緣支柱的瓷套管的絕緣；分閘狀態(tài)下的試驗是為了考驗斷路器的斷口、滅弧室的絕緣，分閘試驗時應在同相斷路器動觸頭和靜觸頭之間施加試驗電壓。 （一）電力電纜的絕緣1.電力電纜絕緣結構特性電力電纜是由導電線芯、絕緣、護套、屏蔽層、鎧裝等幾部分組成。 電力電纜按導電線芯的數量和形狀可分為：單芯結構、三相圓芯電纜、三相扇形電纜、四芯扇形電纜等。 電力電纜按絕緣材料分為：油紙絕緣電纜、橡塑絕緣電纜、充油電纜、充氣電纜等。 交聯(lián)聚乙烯電力電纜：有優(yōu)良的電氣性能和耐熱性能，具有傳輸容量較大、附件接頭簡單、不受高度落差的

14、限制、沒有漏油和引起火災的危險等優(yōu)點。交聯(lián)聚乙烯電纜和油浸紙包電纜在結構上的區(qū)別除了相間主絕緣采用交聯(lián)聚乙烯塑料以及線芯形狀是圓形之外，還有兩層半導體屏蔽層。(芯線外面的半導體屏蔽層;相間絕緣外面的半導體屏蔽層和薄銅帶組成了良好的相間屏蔽層。) （二）.電力電纜絕緣（1）測量絕緣電阻電力電纜的絕緣電阻，是指電纜芯線對地或電纜某芯線對其他芯線及外皮間的絕緣電阻。測量時除被測相芯線外，非被測相芯線應短路并接地。電力電纜的絕緣電阻與電纜的長度、測量時的溫度以及電纜終端頭或套管表面臟污、潮濕等有較大的關系。測量時應將電纜的終端頭表面擦拭干凈，并在纜芯端部絕緣上或套管端加裝屏蔽環(huán)消除表面電流的影響。（2

15、）直流耐壓和泄漏電流 直流耐壓試驗是現(xiàn)場檢查電纜抗電強度的常用方法，直流耐壓對檢查絕緣中的氣泡、絕緣損傷等局部缺陷比較有效，泄漏電流對反映絕緣老化、受潮比較靈敏。泄漏電流的測量應采用微安表接在高壓端的接線，并應設法消除試品表面及周圍空間的雜散電流的影響。 （三）電容器的絕緣1.電力電容器結構特征電力電容器主要有三部分組成：電容器極板(是導電良好的金屬材料)、介質材料(起著儲藏能量和絕緣的雙重作用，要求單位體積或單位質量所儲藏的能量盡量大，并且損耗小、壽命長、工藝性能好)，和外殼(有金屬外殼和絕緣外殼兩種，絕緣外殼最常見的是電瓷外殼)。 介質材料分為固體介質，液體介質，金屬化紙和金屬化薄膜。2.

16、電容器的絕緣（1）測量絕緣電阻耦合電容器，測量兩極間的絕緣電阻絕緣,電阻不低于5000M。并聯(lián)電容器，測量兩極對外殼的絕緣電阻（測量時兩極應短接），這主要是檢查器身套管等對地的絕緣。一般要求絕緣電阻不低于2000M。（2）電容值和tan的測量可判斷電容器內部接線是否正確，是否有斷線或擊穿現(xiàn)象。耦合電容的電容值和tan的測量(采用QS1電橋正接線) （3）交流耐壓試驗 耦合電容器只在必要時進行極間交流耐壓試驗 。并聯(lián)電容器的極間一般不做交流耐壓試驗。 （四）發(fā)電機的絕緣與試驗1.發(fā)電機的絕緣結構 發(fā)電機的絕緣結構主要取決于其定子繞組的結構，定子繞組的結構又與電機的容量和額定電壓等有關。定子繞組的

17、絕緣包括槽絕緣、匝間絕緣和端部防暈。電機槽中的絕緣厚度（包括導線絕緣、匝間絕緣和對地絕緣等）是影響槽滿率（槽內導體截面與整個槽截面之比）的主要因素。 發(fā)電機繞組的絕緣結構基本采用連續(xù)式絕緣結構（整個繞組均采用絕緣帶半疊繞而成），絕緣帶一般采用玻璃布補強的環(huán)氧粉云母帶（黃絕緣）。提高內部起始電暈放電電壓的措施主要有：在絕緣層外包浸過半導體漆的玻璃布帶、在線棒槽內涂半導體漆、下線后壓緊槽楔。繞組端部防暈措施有：在繞組絕緣表面加半導體層和在絕緣層中加內屏蔽極板。2發(fā)電機的絕緣（1）定子繞組絕緣電阻及吸收比的測量影響發(fā)電機定子、繞組絕緣電阻的因素主要有：測量電壓、測量時間、溫度、濕度以及絕緣材料的質量

18、、尺寸等。 （2）轉子繞組絕緣電阻的測量靜態(tài)測量：發(fā)電機靜止狀態(tài)，把滑環(huán)上的電刷提起來，用1000V兆歐表測量（水冷用500V或以下的兆歐表）火線接在滑環(huán)處，地線接在轉軸上。測量前后將兩花環(huán)短接放電。動態(tài)測量：量采用電壓法。用內阻為20000/V的萬用表。在測量前一定保證勵磁回路絕緣狀況良好。（3）定子繞組的泄漏電流及直流耐壓試驗 可以從電流隨著電壓變化的情況中觀察絕緣的狀況。 （4）定子繞組工頻交流耐壓試驗是發(fā)現(xiàn)發(fā)電機主絕緣在槽部和槽口處缺陷的有效方法。優(yōu)點是試驗電壓和工作波形、頻率一致，絕緣內部的電壓分布及擊穿性能符合發(fā)電機的工作狀態(tài)。 （五）避雷器1.閥式避雷器（1）絕緣電阻的測量（2）

19、工頻放電電壓 目的是檢查火花間隙的結構及特性是否正常，檢驗它在過電壓下是否有動作的可能性。測量時應注意問題：電壓的測量；保護電阻的選擇；升壓速度(35kV/s) ；放電時間間隔。 （3）電導電流的測量帶并聯(lián)電阻的避雷器施加直流電壓時，其兩端所測得的電流稱為電導電流。測量電導電流的目的是檢查避雷器的并聯(lián)電阻是否受潮、老化、斷裂、接觸不良以及非線性系數（描述著電壓與電流的非線性關系，即）是否相配。 2.金屬氧化物避雷器（1）絕緣電阻測試；（2）直流1mA下電壓及75%該電壓下泄漏電流的測量；（3）在持續(xù)運行電壓下的全電流、阻性電流的測量。五、電氣設備絕緣在線監(jiān)測技術發(fā)展 （一）絕緣劣化的一些基本特

20、征1.絕緣介質損耗值會增加，由此以及其他原因產生的熱量最終可能導致絕緣的熱擊穿。測量絕緣損失角正切值（tg）可以檢測介質損耗的變化。2.絕緣中可能伴隨有局部放電和樹枝狀電的發(fā)生。放電量很大的局放通常只是在有雷電或者操作過電壓存在以及絕緣損壞的過程中才出現(xiàn)，通過tg測量可以反映由此產生的介質損耗。3.絕緣特性受溫度變化的影響增大。絕緣溫度系數決定于絕緣本身的型式，大小和絕緣狀況，對于特定的電壓等級和絕緣設計，由于絕緣劣化導致溫度系數的增加，tg值的溫度非線性和靈敏度都會增加。因而，影響絕緣溫度的所有因數（介質損耗、環(huán)境溫度、負載變化等）對于老化的絕緣tg值的影響都更加顯著。 （二）斷路器設備針對

21、真空斷路器、少油斷路器、SF6斷路器的在線監(jiān)測比較特殊的是其電壽命監(jiān)測部分與機械狀態(tài)監(jiān)測部分，斷路器觸頭的電壽命以及其傳動機構和儲能機構的機械壽命是電氣設備中兩種比較特殊的參數，其觸頭、傳動機構和儲能機構的優(yōu)良直接影響到斷路器設備的性能及其電網穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)損壞或老化將造成斷路器不能正常分（合）或斷路器合閘觸頭發(fā)熱高溫產生爆炸等危險。針對兩種參數一般采用監(jiān)測開斷次數配合計算公式推倒出其優(yōu)良情況。（1）電壽命監(jiān)測；對電壽命監(jiān)測是建立雜觸頭累計磨損量模型基礎上的。（2）機械狀態(tài)的監(jiān)測；機械狀態(tài)的監(jiān)測主要監(jiān)測其傳動機構和儲能機構。（3）試驗電壓低。定期預防性試驗的試驗電壓一般低于設備運行電壓，所以定

22、期預防性試驗無法準確地檢測出設備運行電壓下的缺陷。（4）降低了電網的供電可靠性。由于計劃檢修的定期預防性試驗需要在設備停電下進行試驗檢測，增加了設備停電時間，必然影響電網的供電可靠性，同時供電部門也造成少供電量的損失。 （三）在線監(jiān)測指導下狀態(tài)檢修的特點：（1）實時性。高壓設備在線監(jiān)測技術對設備絕緣狀態(tài)實時監(jiān)測，不受設備運行情況和時間的限制，可以隨時檢測設備的絕緣狀態(tài)，一旦設備出現(xiàn)缺陷，能及時發(fā)現(xiàn)并跟蹤檢測、處理，對保證電網安全更具意義。（2） 真實性。由于在線監(jiān)測技術在設備運行電壓和狀態(tài)下的絕緣參數進行檢測，檢測結果符合實際情況，更加真實和全面。（3） 針對性更強?？筛鶕^緣缺陷的發(fā)展和變化

23、來確定檢修項目、內容和時間，檢修目的明確，針對性更強。（4）提高了設備供電可靠性。由于實行狀態(tài)檢修，減少了設備停電次數和時間，提高了設備供電可靠性，避免少供電損失，同時也提高了電力部門全員勞動生產率。 六、在線監(jiān)測技術指導下的狀態(tài)檢修與定期預防性試驗技術指導下計劃檢修的比較與發(fā)展： 隨著電力設備的大容量化、高電壓化、結構多樣化及密封化，對常規(guī)停電預防性試驗而言，傳統(tǒng)的簡易診斷方法已顯得不太適應，主要表現(xiàn)在：1、隨著供電可靠需求不斷提高，定期將電氣設備停電進行預防性試驗變得越來越困難，特別是重要的變電站常常出現(xiàn)超期試驗的情況，這對保證電氣設備安全穩(wěn)定的運行留下了一定的隱患；2、南方電網下發(fā)的新規(guī)

24、程和標準的實施將預防性試驗的周期做了很大的調整，延長了試驗周期，這對我們高壓預防性試驗提出了一個新的要求，是不是采用現(xiàn)有的試驗項目和方法可以保證在只一個周期內不發(fā)生故障；3、現(xiàn)階段高電壓等級的電氣設備和新型的電氣設備在不斷的投入運行，然而我們所采用的預防性試驗方法是采用一個較低的電壓模擬高電壓下電氣設備的各種運行情況，達不到一個真實性，不能正確反映出電氣設備的優(yōu)良情況；針對近年來投入廣泛應用的干式穿墻套管在試驗中所采集的數據基本上完全不能正確的反映其優(yōu)良情況；另外由于近期對主變的試驗中將主變套管的油化驗試驗取消了，然而高壓試驗又只能在一個較長的試驗周期中對其進行試驗，對主變套管這種設備的有效檢

25、測達不到一個必要的要求。 高電壓設備絕緣在線監(jiān)測技術的應用，是實現(xiàn)狀態(tài)檢修的有效手段之一。在線檢測是在運行電壓下對設備的絕緣狀態(tài)進行檢測，真實反應設備絕緣水平?，F(xiàn)階段部分供電系統(tǒng)均采用在線監(jiān)測技術來作為常規(guī)停電預防性試驗的補充，取得了很好的成效，有效的將常規(guī)停電預防性試驗的周期進行了延長。在線監(jiān)測技術通過自動連續(xù)檢測狀態(tài)下，依據大量的數據和曲線分析設備絕緣狀態(tài)的變化趨勢，從變化趨勢中尋找危險征兆，從多項檢測結果來綜合判斷運行設備狀況，其分析結果和數據可直接傳輸至上級主管部門，真正做到設備“該修則修，修必修好”，避免不必要的人力，物力浪費。在線監(jiān)測技術的應用有利于從“定期維修”制(計劃維修)過渡

26、到“狀態(tài)維修”制(預知維修)。利用絕緣在線監(jiān)測技術實現(xiàn)狀態(tài)維修可以實現(xiàn)：(1)有效避免周期性計劃檢修帶來的弊端，合理安排生產和檢修，做到該修必修，從而節(jié)約大量的設備維修資金和停電檢修時間，使現(xiàn)有的運行設備創(chuàng)造更大的安全和經濟效益。(2)減少設備停電試驗和維修的盲目性，減少了設備因檢修而引發(fā)故障的可能性,延長了設備運行壽命，使設備維護更加科學。(3)大大減少停電時間和開關操作量,提高電力系統(tǒng)的供電可靠性、經濟性和安全性。(4)持續(xù)、準確反映設備在運行電壓下的絕緣性能和健康水平,能夠及時發(fā)現(xiàn)設備運行中的發(fā)展性絕緣缺陷，防止突發(fā)性絕緣事故發(fā)生，有效提高設備運行水平和可靠性，降低設備事故率，顯著減少突發(fā)性事故。（5）在定期維修朝狀態(tài)維修發(fā)展的進程中,絕緣在線監(jiān)測技術可作為彌補定期預防性試驗不足的有效手段。將在線監(jiān)測和預試結合起來，根據在線監(jiān)測的結果合理安排預試，延長預試大修周期，是逐漸推行狀態(tài)維