電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)

1、電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)第1頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)概述三、電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)分類 按后果分可分為:非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn). 按照設(shè)備是否帶電的方式分為：離線和在線 （定期檢修存在“失修”“過修”狀態(tài)檢修Condition Based Maintenance，CBM）第2頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五1.工頻高壓試驗(yàn) 2.直流高壓試驗(yàn)3.沖擊高壓試驗(yàn) 絕緣試驗(yàn) 檢查性試驗(yàn)（非破壞性試驗(yàn)） 耐壓試驗(yàn)（破壞性試驗(yàn)）1.絕緣電阻與吸收比的測量2.泄漏電流的測量 3.介質(zhì)損耗角正切的測量4.局部放電的測量第3頁，共49頁，2022年

2、，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五絕緣的監(jiān)測和診斷技術(shù)分類對比分 類優(yōu) 勢不 足耐壓試驗(yàn)有效、可信可能導(dǎo)致絕緣破壞(絕緣缺陷已較嚴(yán)重)不能揭示缺陷的性質(zhì)和根源檢查性試驗(yàn)可采用多種試驗(yàn)揭示揭示絕緣缺陷的不同性質(zhì)和根源不能直接得出設(shè)備絕緣的耐電強(qiáng)度互為補(bǔ)充、不能相互代替 應(yīng)先做檢查性試驗(yàn)，且據(jù)此確定耐壓試驗(yàn)的時間和條件第4頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五一、局部放電概念 簡稱為PD-Partial Discharge，指由于電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣里面存在的弱點(diǎn)，在一定外施電壓下發(fā)生的局部的重復(fù)擊穿和熄滅現(xiàn)象。二、局部放電的危害 不影響電氣設(shè)備的短時絕緣強(qiáng)度。但若在運(yùn)行電壓下長期

3、存在局部放電現(xiàn)象，這些微弱的放電能量和由此產(chǎn)生的一些不良效應(yīng)，如不良化合物的產(chǎn)生，就可以慢慢地?fù)p壞絕緣，日積月累，最后可導(dǎo)致整個絕緣被擊穿，發(fā)生電氣設(shè)備的突發(fā)性故障。局部放電的測量第5頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五三、局部放電特點(diǎn) 當(dāng)介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電時，伴隨著發(fā)生許多現(xiàn)象。有些屬于電的：如電脈沖的產(chǎn)生，介質(zhì)損耗的增大和電磁波放射；有些屬于非電的：如光、熱、噪音、氣體壓力的變化和化學(xué)變化等。四、局部放電測量 第6頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五絕緣油的氣相色譜分析法：通過檢查電氣設(shè)備油樣內(nèi)所含的氣體組成的含量來判斷設(shè)備內(nèi)部的隱藏缺陷； 超

4、聲波探測法：在電氣設(shè)備外壁放上由壓電元件和前置放大器組成的超聲波探測器，用以探測局部放電所造成的超聲波，從而了解有無局部放電的發(fā)生，測其強(qiáng)度和發(fā)生的部位； 脈沖電流法：測PD所形成的脈沖電流大小以判斷絕緣PD的強(qiáng)弱程度，這種方法可以給出定量的結(jié)果，目前規(guī)程中已規(guī)定了定量的指標(biāo) 第7頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五局部放電的三電容模型： Cg：氣泡的電容 Cb：和Cg相串聯(lián)部分的介質(zhì)電容 Cm：其余大部分絕緣的電容介質(zhì)內(nèi)部氣隙放電的三電容模型 (a)具有氣泡的介質(zhì)剖面 (b)等值電路 第8頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五氣泡很小，Cg比Cb大，

5、Cm比Cg大很多電極間加上交流電壓u，則Cg上的電壓為ug，總電容為 假設(shè)氣泡放電后，Cg被完全短接而無殘壓，則此時總電容為外施電壓是作用在Cm上的，當(dāng)Cg上放電完成時，會造成外施電壓發(fā)生變化U第9頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五真實(shí)放電量qr ：無法測量；視在放電量q ：其表達(dá)式中的量都是可以測得的。它是局部放電試驗(yàn)中的重要參量，國際和國家標(biāo)準(zhǔn)中，對于各類高壓設(shè)備的視在放電量q的允許值均有所規(guī)定q比真實(shí)放電量qr小得多，它以pC作為計(jì)量單位放電能量放電重復(fù)率影響局部放電特性的多種因素：主要有電壓的幅值 、電壓的波形和頻率、電壓的作用時間、環(huán)境的溫度及濕度和氣壓等。

6、第10頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五三種基本測量回路電橋平衡回路 試品通過Ck后與檢測阻抗并聯(lián)的回路 試品與檢測阻抗相串聯(lián)的回路 第11頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第六章電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)（二）工頻高壓試驗(yàn)直流高壓試驗(yàn)雷電沖擊高壓試驗(yàn)操作沖擊高壓試驗(yàn)第12頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五6-1 工頻高壓試驗(yàn)交流耐壓：是交流設(shè)備的基本耐壓方式。適用于220kV以下的電力設(shè)備。Key words: 累積效應(yīng)，幅值（變壓器85%）、時間(1min)第13頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五一、工頻

7、高壓的產(chǎn)生工頻高壓試驗(yàn)變壓器特點(diǎn)：單相、絕緣裕度小、間歇工作方式、容量一般不大（1A）第14頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五串級變壓器高壓繞組中點(diǎn)接殼的串級變壓器原理電路圖第15頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第16頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第17頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第18頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第19頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第20頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第21頁，共49頁

8、，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五二、工頻高壓的測量工頻高壓的測量測量球隙稍不均勻-Ub偏差小于3%靜電電壓表0-1MHz，量程小于200kV分壓器配用低壓儀表電容分壓，注意雜散電容影響，措施-屏蔽電壓互感器第22頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第23頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五6-2 直流高壓試驗(yàn)在被試品的電容量很大的場合，用工頻交流高電壓進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時會出現(xiàn)很大的電容電流，這就要求工頻高壓試驗(yàn)裝置具有很大的容量，這時常用直流高電壓試驗(yàn)來代替工頻高電壓試驗(yàn)。 損傷小(削弱了局部放電）加壓時間可延長工頻電壓-整流器-直流電壓，

9、倍壓整流-直流高壓串級裝置-更高直流電壓。第24頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五TV1V2C1C2(a)TV1V2C1C2(b)幾種倍壓整流回路第25頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五串級直流高壓發(fā)生器利用 (b)中的倍壓整流電路為基本單元，多級串聯(lián)起來即可組成一臺串級直流高壓發(fā)生器，理想情況可獲得空載輸出電壓等于2nUm(n為級數(shù))CCCCCC輸出串級直流高壓發(fā)生器原理圖第26頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五6-3 沖擊高壓試驗(yàn)雷電沖擊高壓試驗(yàn) 雷電沖擊耐壓考驗(yàn)電力設(shè)備承受雷電過電壓的能力。只在制造廠進(jìn)行本項(xiàng)試驗(yàn)，因

10、為試驗(yàn)會造成絕緣的積累效應(yīng)，所以在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下只施加3次沖擊。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定額定電壓220kV，容量120MVA的變壓器出廠時應(yīng)進(jìn)行本項(xiàng)試驗(yàn)。第27頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五操作沖擊高壓試驗(yàn)330kV電力設(shè)備出廠時應(yīng)進(jìn)行本項(xiàng)試驗(yàn)。在電力系統(tǒng)現(xiàn)場進(jìn)行各個電壓等級變壓器的耐壓試驗(yàn)時，可采用操作沖擊感應(yīng)耐壓方式來取代工頻耐壓試驗(yàn)。由于利用被試變壓器自身的電磁感應(yīng)作用來升高電壓，所以沖擊電源裝置電壓較低，裝備比較簡單。而且試驗(yàn)本身不會在絕緣中產(chǎn)生殘留性損傷。 第28頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五沖擊高壓試驗(yàn)沖擊電壓波形沖擊電壓發(fā)生器原理沖擊

11、電壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)沖擊電壓測量第29頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五雷電沖擊電壓波國標(biāo)規(guī)定：一、沖擊電壓波形第30頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五操作沖擊電壓波國標(biāo)規(guī)定：第31頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五沖擊電壓的一般表達(dá)式：u2= U1exp（-t/1）- exp（-t/2）時間常數(shù)：1和21.2/50s的雷電波：12 u2由兩個指數(shù)分量相加構(gòu)成波前時間Tf由較小的時間常數(shù)2決定；半峰值時間Tt由相對大得多的時間常數(shù)1決定第32頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五波頭的形成：放電電阻Rt，球隙

12、g0放電后，電壓u2上升。Tf=3.24RfC1C2/（C1C2）因C1C2，Tf3.24RfC2波尾的形成：電壓u2到達(dá)峰值U2m后，電容C1和C2一起經(jīng)過電阻Rt放電。因一般C1C2，放電快慢主要決定于C1Tt0.69Rt(C1C2)0.69RtC1C2上電壓u2的波形波前波尾第33頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五二、沖擊電壓發(fā)生器的基本原理沖擊電壓發(fā)生器概念：沖擊電壓發(fā)生器由一組并聯(lián)的儲能高壓電容器，自直流高壓源充電幾十秒鐘后，通過銅球突然經(jīng)電阻串聯(lián)放電，在試品上形成陡峭上升前沿的沖擊電壓波形。沖擊波持續(xù)時間以微秒計(jì)，電壓峰值一般為幾十kV至幾MV。發(fā)明人：產(chǎn)生

13、較高電壓的沖擊發(fā)生器多級回路，首先由德國人E.馬克思（E.Marx）提出，為此他于1923年獲得專利，被稱為馬克思回路。第34頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五單級沖擊電壓發(fā)生器回路由于受到硅堆和電容器額定電壓的限制，單級沖擊電壓發(fā)生器的最高電壓不超過200300kV。第35頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五多級沖擊電壓發(fā)生器回路T：供電高壓變壓器； D：整流用高壓硅堆；r：保護(hù)電阻； R：充電電阻； rd:每級的阻尼電阻；C：每級的主電容； Cs：每級相應(yīng)點(diǎn)的對地雜散電容；g1：點(diǎn)火球隙； g2g4：中間球隙； g0：隔離球隙；第36頁，共49

14、頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五“電容器并聯(lián)充電，而后串聯(lián)放電”電阻R的連接與隔離作用：在充電時起電路的連接作用；放電時則起隔離作用；電容并聯(lián)串聯(lián)轉(zhuǎn)換方法：諸電容由并聯(lián)變成串聯(lián)是靠一組球隙分別處于絕緣和放電來達(dá)到； 同步：為使諸球隙易于同步放電，在采用簡單球隙的條件下，它們應(yīng)排列成相互能夠放電（紫外線）照射的狀態(tài)。 阻尼電阻：為了防止雜散電感和對地分布的雜散電容引起高頻振蕩，電路中分布放置了阻尼電阻rd，一般每級為525。若級數(shù)為n，阻尼電阻的串聯(lián)總值nrd稱作為Rd。Rd也起著調(diào)節(jié)波前時間的作用，但在放電時它與Rt會造成分壓，使輸出的電壓有所降低。1.工作特點(diǎn)第37頁，共49

15、頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五2.發(fā)生器電壓效率 放電時基本回路的等值回路輸出電壓u2的峰值U2m低于電容C1上的初始充電壓U1。它是由于C1與C2之間的分壓和Rt與Rd之間的分壓造成的。第38頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五高效沖擊電壓發(fā)生器回路沖擊電壓發(fā)生器高效回路接線 rf：每級的波前電阻，一般約幾十歐；rt：每級的放電電阻，通常約幾百歐；C2：負(fù)荷電容，其值不僅取決于試品，而且與調(diào)波相關(guān)。一般處于幾百皮法至幾個納法間第39頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五等值電路第40頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分

16、，星期五三、沖擊電壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)第41頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五戶內(nèi)800kV沖擊電壓發(fā)生器第42頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第43頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五第44頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五戶外沖擊電壓發(fā)生器及分壓器第45頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五戶內(nèi)沖擊電壓發(fā)生器及截波裝置第46頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五四、沖擊電壓的測量球隙測電壓峰值分壓器配用示波器、峰值電壓表、數(shù)字記錄儀等分壓器類型：電阻型、電容型、阻容并聯(lián)型、阻容串聯(lián)型第47頁，共49頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)56分，星期五各種預(yù)防性試驗(yàn)方法的特點(diǎn)總結(jié)序號試驗(yàn)方法能發(fā)現(xiàn)的缺陷1測量絕緣電阻及泄漏電流貫穿性的受潮、臟污和導(dǎo)電通道2測量吸收比大面積受潮、貫穿性的集中缺陷3測量tg絕緣普遍受潮和劣化4測量局部放電有氣體放電的局部缺陷5油的氣相色譜分析持續(xù)性的局部過熱和局部放電6交流或直流耐壓試驗(yàn)使抗電強(qiáng)度下降到一定程度的主絕緣局部缺陷7操作波或倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)(限于變壓器)使抗電強(qiáng)度下降到一定程度的主絕緣或縱絕緣的局部缺陷表中序號6和7兩項(xiàng)為破壞性試驗(yàn)，其它各項(xiàng)均屬于非破壞性試驗(yàn)第48頁，共49