31電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)_51

1、3 電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)與損耗及其等效電路預(yù)防性試驗(yàn)的常規(guī)工程絕緣電阻直流泄漏電流介質(zhì)損耗因數(shù)局部放電絕緣油中溶解氣體分析高壓耐壓試驗(yàn)1電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn) 意義是保證電氣設(shè)備平安運(yùn)行的重要措施和制度 目的掌握電氣設(shè)備的絕緣狀況，及早發(fā)現(xiàn)其缺陷，以進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)與檢修作用對(duì)防止設(shè)備在工作電壓或過電壓作用下?lián)舸┰斐傻耐ｋ娂皣?yán)重?fù)p壞設(shè)備的事故，起著預(yù)防作用如何掌握絕緣狀況？絕緣缺陷的產(chǎn)生檢測反映絕緣狀況的相關(guān)參數(shù)！ 2電氣設(shè)備絕緣缺陷的產(chǎn)生制造時(shí)潛伏下來的運(yùn)行中逐步開展起來的絕緣缺陷的分類集中性缺陷瓷質(zhì)開裂；發(fā)電機(jī)絕緣局部磨損、擠壓破裂；電纜在局部放電作用下絕緣逐漸損壞分布性

2、缺陷整體絕緣性能下降，如絕緣中的有機(jī)材料的受潮、老化、變質(zhì)等預(yù)防性試驗(yàn)方法分類破壞性試驗(yàn)(耐壓試驗(yàn))：嚴(yán)格，但產(chǎn)生損傷 非破壞性試驗(yàn)：電壓較低，不會(huì)損傷絕緣： 容易實(shí)現(xiàn)破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)各有其持點(diǎn)33.1 電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)與損耗 電氣特性極化電導(dǎo)損耗電介質(zhì)等效電路 43.1.1 電介質(zhì)的極化 極化現(xiàn)象 ：造成電容量增加 ！極化的原因在外加電場的作用下，介質(zhì)中原來彼此中和的正、負(fù)電荷產(chǎn)生了位移，形成電矩，使介質(zhì)外表出現(xiàn)了束縛電荷，極板上電荷增多，并造成電容量增大極化的影響因素形態(tài)（氣液固）、溫度、電場頻率等極化的根本形式電子式、離子式、偶極子轉(zhuǎn)向、夾層介質(zhì)界面、空間電荷極化等51）電子式

3、極化 電子軌道受到外電場的作用時(shí)，相對(duì)于原子核產(chǎn)生位移，原子中正、負(fù)電荷的作用中心不再重合極化強(qiáng)度與正、負(fù)電荷作用中心間的距離成正比，且隨外電場的增強(qiáng)而增大特點(diǎn)極化所需的時(shí)間極短，約10-15s具有彈性，當(dāng)外電場去掉后，依靠正、負(fù)電荷間的吸引力，作用中心又馬上重合，整體呈現(xiàn)非極性，沒有損耗溫度的影響不大，溫度升高時(shí)，r略為下降 6絕緣-+絕緣72）離子式極化 發(fā)生在離子式結(jié)構(gòu)，如云母、陶瓷材料等，正、負(fù)離子的作用中心發(fā)生偏移 特點(diǎn)所需的時(shí)間也很短，約10-13s彈性極化，幾乎沒有損耗 溫度對(duì)極化存在一定影響，r一般具有正的溫度系數(shù) 8離子式極化示意圖93）偶極子轉(zhuǎn)向極化 存在于極性電介質(zhì)中（具

4、有永久性偶極矩 ）無外電場時(shí)，分子無序排列，不呈現(xiàn)極性；在電場作用下，順電場方向定向排列，示出極性特點(diǎn)極化所需的時(shí)間也較長，約10-1010-2s（頻率有影響-） 非彈性，消耗能量溫度對(duì)極性介質(zhì)的r有很大的影響低-適當(dāng)范圍+高- 10偶極子轉(zhuǎn)向極化示意圖114）夾層介質(zhì)界面極化 夾層電介質(zhì)（不均勻電介質(zhì)）中各層中的電位分布最初和最終不同，造成交界面上的電荷的移動(dòng)和積累特點(diǎn)過程特別緩慢，一般在10-1s以上，甚至數(shù)小時(shí)伴有介質(zhì)損耗 125）空間電荷極化 介質(zhì)內(nèi)的正、負(fù)自由離子改變分布狀況，在電極附近形成空間電荷特點(diǎn)緩慢進(jìn)行 消耗能量 13名 稱產(chǎn)生極化的地方、特征到達(dá)平衡的時(shí)間發(fā)生極化的原因電子

5、式極化離子式極化偶極子極化夾層介質(zhì)界面極化空間電荷極化任何物質(zhì)的原子中離子組成的物質(zhì)極性分子組成的物質(zhì)多層介質(zhì)的交界面電極附近10-15（s）10-13（s）10-1010-1（s）10-1s數(shù)小時(shí)束縛電荷的位移自由電子的移動(dòng)電介質(zhì)極化的本質(zhì)：在外加電場作用下，極化介質(zhì)內(nèi)部形成反電場，通過向電極補(bǔ)充電荷以抵消反電場的作用，從而增加了電容量，并可能消耗能量！ 14材料類別名 稱相對(duì)介電常數(shù)，r(工頻，20)氣體介質(zhì)（1.0132105 Pa）空氣1.00058液體介質(zhì)弱極性變壓器油硅有機(jī)液體2.22.52.22.8極性蓖麻油氯化聯(lián)苯4.54.65.2強(qiáng)極性丙酮酒精水223381固體介質(zhì)中性或弱極

6、性石蠟聚苯乙烯聚四氟乙烯松香2.02.52.52.62.02.22.52.6極性纖維素膠木聚氯乙烯6.54.53.03.5離子性云母電瓷575.56.5工程意義：1)選擇電容器絕緣材料2）減小電纜充電電流3）改善電場分布4）判斷絕緣狀態(tài)153.1.2 電介質(zhì)的電導(dǎo) 離子電導(dǎo) 工程上電介質(zhì)總含有一些雜質(zhì)離子在電場或外界因素影響下，離解成正負(fù)離子電子電導(dǎo)電介質(zhì)中的自由電子是電離產(chǎn)生的出現(xiàn)電子電導(dǎo)電流時(shí)，說明電介質(zhì)已被擊穿電介質(zhì)的電導(dǎo)一般是指離子性電導(dǎo) 163.1.2.1 電介質(zhì)的電導(dǎo)率、電阻率 電導(dǎo)性能常用電導(dǎo)率或電阻率表示固體電介質(zhì)的電阻率體積電阻率：單位長度的正方體的電介質(zhì)中，所測得的其兩相對(duì)

7、面上的電阻外表電阻率：單位長度的正方形外表積上，相對(duì)兩邊之間測得的電阻 17體積電阻測量圖AdIsISIV?表面電阻測量圖Ald183.1.2.2 液體電介質(zhì)的電導(dǎo) 離子電導(dǎo)電介質(zhì)分子或雜質(zhì)分子離解而成的離子 電泳電導(dǎo) 較大的膠體吸附電荷后，變成帶電質(zhì)點(diǎn) 中性和弱極性的液體電介質(zhì)電導(dǎo)率小極性和強(qiáng)極性液體電介質(zhì)電導(dǎo)率大，故不宜作為絕緣材料（水）電導(dǎo)率與溫度間具有指數(shù)關(guān)系測絕緣電阻時(shí)，必須注意溫度 193.1.2.3 固體介質(zhì)的電導(dǎo) 離子電導(dǎo)雜質(zhì)離子起主要作用電子電導(dǎo)電導(dǎo)與外施場強(qiáng)E關(guān)系密切 外表電導(dǎo)主要決定于外表吸附導(dǎo)電雜質(zhì)的能力及其分布狀態(tài)親水性電介質(zhì) ：云母，玻璃，纖維材料 憎水性電介質(zhì)：石

8、蠟，聚苯乙烯 預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)要注意絕緣外表的影響！20固體介質(zhì)電導(dǎo)電流密度與外加場強(qiáng)的關(guān)系213.1.3 電介質(zhì)的能量損耗 介質(zhì)損耗電導(dǎo)損耗有損極化W=P+jQ=U(Ir+jIC)=U Ir+j UIC介質(zhì)損失角的正切tg：衡量介質(zhì)的損耗特性 22氣體介質(zhì)的損耗 無碰撞電離時(shí)，損耗由電導(dǎo)引起，損耗極小發(fā)生放電時(shí)，損耗劇增（如電線上的電暈損耗 ）液體介質(zhì)的損耗 中性或弱極性介質(zhì)：損耗主要起因于電導(dǎo)，較小 極性 ：電導(dǎo)和極化損耗損耗與溫度的關(guān)系比較復(fù)雜固體介質(zhì)的損耗 四類：分子式、離子式、不均勻結(jié)構(gòu)和強(qiáng)極性損耗情況比較復(fù)雜 損耗與溫度密切相關(guān)（與電導(dǎo)相似） 23液體介質(zhì)損耗與溫度的關(guān)系1：f12:

9、f2干紙的損耗與溫度的關(guān)系其中：11kHz210kHz3100kHz243.1.4 電介質(zhì)的一般等值電路 C0反映電子式和離子式無損極化（含真空中對(duì)應(yīng)的電容）C，、r支路反映有損極化R反映電導(dǎo)損耗等值電路是一般性的，重在描述電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)、損耗三種電氣特性不同的絕緣結(jié)構(gòu)，參數(shù)之間的關(guān)系變化很大（瓷、油紙）絕緣C0C/rRCxRxIRxICx（a）（b）（c）25電介質(zhì)等值電路的說明等值電路是一般性的，重在描述電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)、損耗三種電氣特性不同的絕緣結(jié)構(gòu)，參數(shù)之間的關(guān)系變化很大瓷絕緣子主要表現(xiàn)為電阻特性油紙絕緣往往表現(xiàn)出電容特性絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的諸多工程就是測量等值電路所對(duì)應(yīng)的參數(shù)瓷絕緣

10、子的絕緣電阻電容式套管的電容量263.2 絕緣電阻的測量 測量絕緣電阻是檢查電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)最簡便的輔助方法在現(xiàn)場，普遍采用兆歐表測量絕緣電阻何謂絕緣電阻？等效電路中的電阻？273.2.1 多層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象 雙層介質(zhì)的等值電路吸收曲線當(dāng)在絕緣上施加直流電壓時(shí)，流經(jīng)絕緣的電流會(huì)隨著時(shí)間逐漸下降，最終到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定值，這就是不均勻介質(zhì)的吸收現(xiàn)象本質(zhì)：夾層介質(zhì)的界面極化這些電荷被介質(zhì)吸收了！283.2.2 絕緣電阻和吸收比測量 絕緣電阻在設(shè)備絕緣上施加確定的直流電壓，經(jīng)過一定時(shí)間（通常為60秒）后呈現(xiàn)的電阻值吸收比K=R60“R15當(dāng)絕緣良好時(shí)， K常高于某一定值（1.3）絕緣普遍受潮時(shí)， K接近1

11、極化指數(shù)（10min/1min）兆歐表測量29手搖式兆歐表的工作原理30絕緣電阻的測量接線儀器：兆歐表兆歐表一般有三個(gè)接線端子被試品接在端子“E和“L之間保護(hù)端子“G（與L相連）有時(shí)稱為屏蔽端子輸出電壓為負(fù)極性直流（why?）有500V、1000V、2500V、5000V等多個(gè)等級(jí)Whats this?313.2.3 測量結(jié)果的影響因素 被試設(shè)備絕緣上可能存留剩余電荷造成吸收現(xiàn)象不明顯試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)設(shè)備充分放電固體絕緣外表狀況絕緣電阻隨溫度呈指數(shù)規(guī)律下降測量時(shí)必須記錄設(shè)備溫度32實(shí)例：同步電機(jī)枯燥前后絕緣電阻的變化 干燥前（受潮），15C干燥完畢，73.5C運(yùn)行3天，冷卻后 27C本圖說明：吸收現(xiàn)象（溫度不變）絕緣電阻與溫度的關(guān)系333.3 直流泄漏電流的測量 絕緣電阻和吸收比測量簡單易行，有時(shí)很有效：整體受潮等試驗(yàn)電壓相對(duì)較低，靈敏度和準(zhǔn)確性較低5000/（1101000）提高試驗(yàn)電壓直流泄漏電流試驗(yàn)直接測量泄漏電流因試驗(yàn)電壓提高，試驗(yàn)靈敏度和準(zhǔn)確性較高試驗(yàn)設(shè)備要求提高兩者試驗(yàn)原理相同34直流泄漏電流試驗(yàn)原理接線 直流泄漏電流試驗(yàn)和直流耐壓試驗(yàn)常利用同一套直流高壓發(fā)生裝置同時(shí)進(jìn)行 Time?1min35直流高壓的產(chǎn)生方式與要求 產(chǎn)生