絕緣診斷與絕緣試驗(一)

1、絕緣診斷與絕緣試驗（一）n絕緣監(jiān)測和診斷的基本概念絕緣監(jiān)測和診斷的基本概念n絕緣電阻和泄漏電流的測量絕緣電阻和泄漏電流的測量n介質(zhì)損耗角正切的測量介質(zhì)損耗角正切的測量一、絕緣監(jiān)測和診斷的基本概念一、絕緣監(jiān)測和診斷的基本概念 絕緣的監(jiān)測和診斷技術(shù)：絕緣的監(jiān)測和診斷技術(shù)：電力設(shè)備絕緣在電力設(shè)備絕緣在運行中受到電、熱、機械、不良環(huán)境等各種因素運行中受到電、熱、機械、不良環(huán)境等各種因素的作用，其性能將逐漸劣化，以致出現(xiàn)缺陷，造的作用，其性能將逐漸劣化，以致出現(xiàn)缺陷，造成故障，引起供電中斷。通過對絕緣的試驗和各成故障，引起供電中斷。通過對絕緣的試驗和各種特性的測量，了解并評估絕緣在運行過程中的種特性的測

2、量，了解并評估絕緣在運行過程中的狀態(tài)，從而能早期發(fā)現(xiàn)故障的技術(shù)狀態(tài)，從而能早期發(fā)現(xiàn)故障的技術(shù)絕緣的監(jiān)測和診斷技術(shù)分類：絕緣的監(jiān)測和診斷技術(shù)分類：1. 按照對設(shè)備造成的影響程度分類按照對設(shè)備造成的影響程度分類非破壞性試驗，即檢查性試驗：非破壞性試驗，即檢查性試驗：在較低電壓下或用在較低電壓下或用其它不會損傷絕緣的方法測量絕緣的各種情況，判斷絕緣其它不會損傷絕緣的方法測量絕緣的各種情況，判斷絕緣內(nèi)部的缺陷內(nèi)部的缺陷包含的種類：包含的種類：絕緣電阻試驗、介質(zhì)損耗角正切試驗、絕緣電阻試驗、介質(zhì)損耗角正切試驗、局部放電試驗、絕緣油的氣相色譜分析等局部放電試驗、絕緣油的氣相色譜分析等 破壞性試驗，即耐壓試

3、驗：破壞性試驗，即耐壓試驗：以等價或高于設(shè)備的正常以等價或高于設(shè)備的正常運行電壓來考核設(shè)備的電壓耐受能力和絕緣水平。耐壓試運行電壓來考核設(shè)備的電壓耐受能力和絕緣水平。耐壓試驗對絕緣的考驗嚴(yán)格，能保證絕緣具有一定的絕緣水平或驗對絕緣的考驗嚴(yán)格，能保證絕緣具有一定的絕緣水平或裕度；缺點是可能在試驗時給絕緣造成一定的損傷裕度；缺點是可能在試驗時給絕緣造成一定的損傷 包含的種類：包含的種類：交流耐壓試驗、直流耐壓試驗、雷電沖交流耐壓試驗、直流耐壓試驗、雷電沖擊耐壓試驗及操作沖擊耐壓試驗擊耐壓試驗及操作沖擊耐壓試驗 2. 按照設(shè)備是否帶電的方式分類（兩類）按照設(shè)備是否帶電的方式分類（兩類）離線：離線：要

4、求被試設(shè)備退出運行狀態(tài)，通常是周要求被試設(shè)備退出運行狀態(tài)，通常是周期性間斷地實行期性間斷地實行特點：特點：可采用破壞性試驗和非破壞性試驗兩可采用破壞性試驗和非破壞性試驗兩種方式。耐壓試驗往往是在非破壞性試驗之后才種方式。耐壓試驗往往是在非破壞性試驗之后才進(jìn)行。缺點是對絕緣耐壓水平的判斷比較間接，進(jìn)行。缺點是對絕緣耐壓水平的判斷比較間接，尤其周期性的離線試驗更不易判斷準(zhǔn)確尤其周期性的離線試驗更不易判斷準(zhǔn)確 在線：在線：在被試設(shè)備處于帶電運行的條件下，對在被試設(shè)備處于帶電運行的條件下，對設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行連續(xù)或定時的監(jiān)測設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行連續(xù)或定時的監(jiān)測特點：特點：只能采用非破壞性試驗方式。除測定

5、只能采用非破壞性試驗方式。除測定絕緣特性的數(shù)值外，還可分析特性隨時間的變化絕緣特性的數(shù)值外，還可分析特性隨時間的變化趨勢，顯著提高了其判斷的準(zhǔn)確性趨勢，顯著提高了其判斷的準(zhǔn)確性 絕緣預(yù)防性試驗概念：絕緣預(yù)防性試驗概念：為了對絕緣狀態(tài)作出判為了對絕緣狀態(tài)作出判斷，需對絕緣進(jìn)行各種試驗和監(jiān)測，通稱為絕緣斷，需對絕緣進(jìn)行各種試驗和監(jiān)測，通稱為絕緣預(yù)防性試驗。預(yù)防性試驗。 絕緣的監(jiān)測和診斷技術(shù)的三個基本環(huán)節(jié)：絕緣的監(jiān)測和診斷技術(shù)的三個基本環(huán)節(jié)：傳感器與測量方法：傳感器與測量方法：正確選用各種傳感器及測量正確選用各種傳感器及測量手段，檢測或監(jiān)測被試對象的特性，采集各種特手段，檢測或監(jiān)測被試對象的特性，采

6、集各種特性參數(shù)；性參數(shù)；數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：對原始信息加以分析處理，去除干擾，對原始信息加以分析處理，去除干擾，提取反映被試對象運行狀態(tài)最敏感、有效的特征提取反映被試對象運行狀態(tài)最敏感、有效的特征參數(shù)；參數(shù)；絕緣診斷：絕緣診斷：根據(jù)提取的特征參數(shù)和絕緣老化過程根據(jù)提取的特征參數(shù)和絕緣老化過程相關(guān)知識及運行經(jīng)驗，參照有關(guān)規(guī)程對絕緣運行相關(guān)知識及運行經(jīng)驗，參照有關(guān)規(guī)程對絕緣運行狀態(tài)進(jìn)行識別、判斷，并對絕緣的發(fā)展趨勢進(jìn)行狀態(tài)進(jìn)行識別、判斷，并對絕緣的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，對故障提供預(yù)警，并能為下一步的維修決預(yù)測，對故障提供預(yù)警，并能為下一步的維修決策提供技術(shù)根據(jù)。策提供技術(shù)根據(jù)。絕緣診斷規(guī)則：絕緣診斷規(guī)

7、則：規(guī)則分類：規(guī)則分類：邏輯診斷，模糊診斷，統(tǒng)計診斷邏輯診斷，模糊診斷，統(tǒng)計診斷邏輯診斷：邏輯診斷：邏輯診斷中將特征只歸結(jié)為邏輯診斷中將特征只歸結(jié)為“有有”和和“無無”兩種兩種( (或特征參數(shù)大于某給定的閾值則為或特征參數(shù)大于某給定的閾值則為“有有”該特征，否則為該特征，否則為“無無”) )，診斷對象的狀態(tài)，診斷對象的狀態(tài)同樣只歸結(jié)為同樣只歸結(jié)為“有有”和和“無無”，或，或“好好”和和“壞壞”兩種。兩種。邏輯診斷簡單明了，應(yīng)用較廣，但把問題過于簡邏輯診斷簡單明了，應(yīng)用較廣，但把問題過于簡化，診斷準(zhǔn)確度較低化，診斷準(zhǔn)確度較低 模糊診斷：模糊診斷：模糊診斷中被試對象的特征和狀模糊診斷中被試對象的特

8、征和狀態(tài)不用二值邏輯量描述，而用多值邏輯的特征態(tài)不用二值邏輯量描述，而用多值邏輯的特征函數(shù)來描述，如某特征函數(shù)來描述，如某特征“很強很強”、“強強”、“一般一般”、“弱弱”、“很弱很弱”，某故障，某故障“嚴(yán)嚴(yán)重重”、“較嚴(yán)重較嚴(yán)重”、“輕微輕微”、“無無”等，然等，然后按特征或狀態(tài)參數(shù)的取值量確定歸入某一類后按特征或狀態(tài)參數(shù)的取值量確定歸入某一類別。如采用連續(xù)變化的特征函數(shù)，判斷可更加別。如采用連續(xù)變化的特征函數(shù)，判斷可更加準(zhǔn)確。準(zhǔn)確。 統(tǒng)計診斷：統(tǒng)計診斷：考慮到被試對象特征參數(shù)分布的不確定考慮到被試對象特征參數(shù)分布的不確定性，即統(tǒng)計性。對于處于同樣狀態(tài)的同類設(shè)備，其特征參性，即統(tǒng)計性。對于處

9、于同樣狀態(tài)的同類設(shè)備，其特征參數(shù)按一定的統(tǒng)計規(guī)律分布。利用這些規(guī)律進(jìn)行絕緣診斷數(shù)按一定的統(tǒng)計規(guī)律分布。利用這些規(guī)律進(jìn)行絕緣診斷(a) (a) 絕緣完好和損壞時絕緣完好和損壞時 (b)(b)兩者重疊圖兩者重疊圖 概率密度曲線不重疊概率密度曲線不重疊 某特征參數(shù)的概率密度某特征參數(shù)的概率密度 二、絕緣電阻和泄漏電流的測量 n測量絕緣電阻與吸收比的工作原理n測量絕緣電阻與吸收比的方法n泄漏電流的測量1.測量絕緣電阻與吸收比的工作原理雙層介質(zhì)模型的電流時間特性雙層介質(zhì)等值電路圖 吸收和泄漏電流及絕緣電阻的變化曲線 /21212212112221/teRRRRCCCRCRURRUti212121/RRR

10、RCC在工程應(yīng)用上，把介質(zhì)處在吸收過程時的U/i也稱為絕緣電阻R 吸收和泄漏電流及絕緣電阻的變化曲線 /212122121122 /ttaKeeRRRRCCCRCRUi定義吸收比K： 加壓60秒時的絕緣電阻與15秒時絕緣絕緣電阻之比值 定義極化指數(shù)P： 為加壓10分鐘時的絕緣電阻與1分鐘時電阻之比值 電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程等規(guī)定： 電力變壓器及大型發(fā)電機凡采用瀝青浸膠及烘卷云母絕緣者：K值應(yīng)不小于1.3，P值應(yīng)不小于1.5；大型發(fā)電機采用環(huán)氧粉云母者：K值應(yīng)不小于1.6，P應(yīng)不小于2.0；發(fā)電機容量在200MW及以上，推薦測量 1560/ RRK 110/ RRP 絕緣狀態(tài)的判定若絕緣內(nèi)部有集

11、中性導(dǎo)電通道，或絕緣嚴(yán)重受潮，則電阻R1 、R2會顯著降低，泄漏電流大大增加，時間常數(shù)大為減小，吸收電流迅速衰減。即使絕緣部分受潮，只要R1與R2中的一個數(shù)值降低，值也會大為減小，吸收電流仍會迅速衰減，仍可造成吸收比K（及極化指數(shù)P，下同）的下降。當(dāng)K1或接近于1，則設(shè)備基本喪失絕緣能力。不同絕緣狀態(tài)下的絕緣電阻的變化曲線 2.測量絕緣電阻與吸收比的方法測量儀表：測量儀表：兆歐表搖表：搖表：帶有手搖直流發(fā)電機的兆歐表，俗稱搖表晶體管兆歐表：晶體管兆歐表：采用電池供電，晶體管振蕩器產(chǎn)生交變電壓，經(jīng)變壓器升壓及倍壓整流后輸出直流電壓兆歐表的電壓：兆歐表的電壓：500、1000、2500、5000V

12、等兆歐表選擇：兆歐表選擇：根據(jù)設(shè)備電壓等級的不同，選用不同電壓的兆歐表。例：額定電壓1kV及以下者使用1000V兆歐表；1kV以上者使用2500V兆歐表 兆歐表的原理結(jié)構(gòu)圖 例：用兆歐表測量電纜絕緣電阻用兆歐表測量電纜絕緣電阻用兆歐表測電纜絕緣電阻的接線圖1鉛鎧外皮 2絕緣 3導(dǎo)芯 測量絕緣電阻能發(fā)現(xiàn)的缺陷 總體絕緣質(zhì)量欠佳 絕緣受潮 兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道 絕緣表面情況不良測量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)的缺陷 絕緣中的局部缺陷 絕緣的老化測量絕緣電阻注意事項 試驗前后將試品接地放電 高壓測試連線架空 測吸收比和極化指數(shù)時，應(yīng)待電源電壓穩(wěn)定后再接入試品 防止試品向兆歐表反向放電 繞組的影響 絕緣電阻與

13、溫度的關(guān)系微安表直讀法（兩種接法）測量電力變壓器主絕緣泄漏電流的接線 T1調(diào)壓器； T2高壓試驗變壓器； D高壓硅堆 R保護(hù)電阻； C濾波電容； T被試變壓器 3.泄漏電流的測量直流電源的要求 輸出電壓（幅值、極性） 輸出電流 電源保護(hù)（保護(hù)電阻，放電管、并聯(lián)電容、旁路開關(guān)）注意事項 與測絕緣電阻相同 電壓保持時間1分鐘（待電容電流和吸收電流充分衰減），泄漏電流穩(wěn)定試驗特點 所加直流電壓較高，可以發(fā)現(xiàn)一些兆歐表不能發(fā)現(xiàn)的缺陷 直流電壓逐漸升高，可觀察電流與電壓關(guān)系的線性度 線性刻度，能精確讀取三、介質(zhì)損耗角正切的測量 n西林電橋的基本原理n存在外界電磁場干擾時的測量n測試功效n注意事項測試無線

14、電材料：常采用高頻施壓法，所加的常采用高頻施壓法，所加的電壓不高電壓不高電工界：最常用的是西林電橋法最常用的是西林電橋法在線監(jiān)測：采用微機對采用微機對tgtg進(jìn)行測量進(jìn)行測量1.西林電橋的基本原理西林電橋：高壓臂：高壓臂：代表試品的Z1；無損耗的標(biāo)準(zhǔn)電容CN，它以阻抗Z2作為代表。低壓臂：低壓臂：處在橋箱體內(nèi)的可調(diào)無感電阻R3，以Z3來代表；無感電阻R4和可調(diào)電容C4的并聯(lián)，以Z4來代表 保護(hù)：保護(hù)：放電管P電橋平衡：電橋平衡：檢流計G檢零屏蔽：屏蔽：消除雜散電容的影響電橋的平衡條件： Z1/Z3 = Z2/Z4串聯(lián)等值回路 tg=R4 C4 Cx = R4CN/R3并聯(lián)等值回路 tg=R4

15、C4 Cx = R4CN/R3 (1+tg2) Cx：因為tg2 極小，故兩種等值電路的Cx相等西林電橋的基本回路 屏蔽：雜散電容：雜散電容：高壓引線與低壓臂之間有電場的影響，可看作其間有雜散電容Cs。由于低壓臂的電位很低，Cx和CN的電容量很小，如CN一般只有50100pF，雜散電容Cs的引入，會產(chǎn)生測量誤差。若附近另有高壓源，其間的雜散電容Cs1會引入干擾電流iS，也會造成測量誤差 需要屏蔽，消除雜散電容的影響西林電橋的基本回路 2.存在外界電磁場干擾時的測量現(xiàn)場試品：現(xiàn)場試品：難以實現(xiàn)屏蔽，干擾較嚴(yán)重兩次測量法：兩次測量法：第一次測得tg1和Cx，然后倒換試驗變壓器原邊電源線的兩頭(試驗電壓U的相位轉(zhuǎn)180)，測得第二次的數(shù)值tg2和Cx，可用下式計算得準(zhǔn)確的tg和Cx值： 2/21xxxxxxxCCCCCtgCtgCtg 磁場干擾時介損的測量檢流計正反接抗磁場干擾的原理：設(shè)無磁干擾時，兩個測量臂的數(shù)值分別為R3和C4；設(shè)存在磁干擾時，兩個測量臂的數(shù)值分別為(R3+R3)和(C4+C4)；把檢流計和電橋兩臂相接的兩端