電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)分析課件

電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)預(yù)防性試驗(yàn)意義及方法電氣設(shè)備絕緣的預(yù)防性試驗(yàn)：掌握設(shè)備絕緣情況，及早發(fā)現(xiàn)缺陷，以進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)與檢修。絕緣缺陷：集中性缺陷和分布性缺陷預(yù)防性試驗(yàn)方法：破壞性試驗(yàn)（耐壓試驗(yàn)）和非破壞性試驗(yàn)電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)預(yù)防性試驗(yàn)意義及方法1

電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)是電力設(shè)備的關(guān)鍵部位，也是較易發(fā)生故障的部位。電力設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣缺陷的必要的、有效的手段。本章共分下列幾部分試驗(yàn)：（1）絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)。（2）泄漏電流試驗(yàn)和直流耐壓。（3）介質(zhì)損失角正切值或功率因數(shù)試驗(yàn)。（4）交流耐壓。（5）絕緣油試驗(yàn)。（6）油中溶解氣體的色譜分析。（7）六氟化硫氣體的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)是電力設(shè)備的關(guān)鍵部位，也是2第一節(jié)絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)的測(cè)量

電氣設(shè)備的絕緣電阻，是指其電氣絕緣材料上所施加的直流電壓U和通過它總的電導(dǎo)電流的比值，即R=U／I。通過測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻，可以檢查設(shè)備絕緣狀態(tài)。如：是否受潮、老化等。測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻是絕緣試驗(yàn)中最基本、最簡(jiǎn)便的方法。使用一臺(tái)兆歐表就可以進(jìn)行。兆歐表輸出的是直流電壓。而測(cè)量絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)的區(qū)別是在時(shí)間的讀數(shù)上。這三種方法的特點(diǎn)是：

第一節(jié)絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)的測(cè)量3（1）絕緣電阻。讀數(shù)時(shí)間為1min。數(shù)值應(yīng)歸算到同一溫度和過去值相比較，即存在一個(gè)溫度修正的問題。它可以發(fā)現(xiàn)絕緣的整體和貫通性受潮、貫通性的集中缺陷。對(duì)局部缺陷反映不靈敏。（2）吸收比。采用讀數(shù)為1min和15S（或30S）絕緣電阻的比值。我國(guó)采用15S。該值和溫度無關(guān)，不用進(jìn)行溫度的換算，便于比較?？梢暂^好地判斷絕緣是否受潮，適用于容量較大的設(shè)備。（3）極化指數(shù)。采用讀數(shù)為10min和1min的絕緣電阻的比值。該值和溫度無關(guān)，不用進(jìn)行溫度的換算，便于比較?？梢院芎玫嘏袛嘟^緣受潮。適用于各種電氣設(shè)備絕緣系統(tǒng)，特別是干式絕緣系統(tǒng)，如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電纜、干式變壓器等。（1）絕緣電阻。讀數(shù)時(shí)間為1min。數(shù)值應(yīng)歸算到同一溫度和過4二、測(cè)量原理

在直流電壓的作用下，絕緣中將通過電流，其變化是開始瞬間通過一個(gè)很高的電流，并很快地下降，然后緩慢地減少到接近恒定值為止?？偟碾娏鹘M成如下：二、測(cè)量原理5（1）泄漏電流。它包括表面泄漏和容積泄漏電流。這是絕緣中帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生而形成的。電流增加，絕緣的電阻就減少。它基本上和時(shí)間無關(guān)。（2）電容電流。它是由快速極化（電子、離子極化）而形成的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的增大而快速地減少，直至零。（3）吸收電流。它是由緩慢極化而形成的（自由離子的移動(dòng)），也是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的增長(zhǎng)而緩慢地減少，它和被試設(shè)備的受潮情況有關(guān)。

這三種電流的合成便是總電流。（1）泄漏電流。它包括表面泄漏和容積泄漏電流。這是絕緣中帶電6多層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象初始電壓分布U1/U2=C2/C1穩(wěn)態(tài)電壓分布U1/U2=R1/R2吸收和泄漏電流及絕緣電阻變化過渡過程時(shí)間常數(shù)吸收比多層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象吸收和泄漏電流及絕緣電阻變化過渡過程時(shí)間常7電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)分析課件8

在判斷高壓設(shè)備的絕緣狀況時(shí)，為什么還要測(cè)量吸收比？電氣設(shè)備的絕緣受潮后，其絕緣電阻降低，通過后極化過程加快，而由極化過程決定的吸收電流衰減速度也變快。因此，隨著測(cè)量時(shí)間的增加，絕緣電阻迅速上升，在這種情況下，只要測(cè)出不同測(cè)量時(shí)間下的絕緣電阻，并進(jìn)行比較就能判斷絕緣是否受潮，以及受潮的程度。

因此，對(duì)于電力變壓器、電力電容器、交流電動(dòng)機(jī)等高壓電氣設(shè)備，為了考察其絕緣的受潮情況，除了測(cè)量它們的絕緣電阻外，還要測(cè)量吸收比。吸收比通常用加壓后60秒和15秒時(shí)的絕緣電阻比值表示，記為K，即K＝R60／R15。如果K值大，表明絕緣干燥；如果K值小，表明絕緣已受潮。一般來說，未受潮的絕緣，其K值大于1.3；而當(dāng)K值接近于1時(shí)，則說明絕緣已受潮或有局部缺陷。在判斷高壓設(shè)備的絕緣狀況時(shí)，為什么還要測(cè)量吸收比？9

測(cè)量絕緣電阻的儀表稱為兆歐表。其型式有手搖式，晶體管式和數(shù)字電子式。其輸出直流電壓等級(jí)有100、250、500、1000、2500、5000V，對(duì)于不同電壓等級(jí)的電氣設(shè)備應(yīng)使用不同電壓的兆歐表，最常用的是500、1000V和2500V等級(jí)的。數(shù)字電子式兆歐表在已得到較多的采用。測(cè)量絕緣電阻的儀表稱為兆歐表。其型式有手搖式10BC2000測(cè)吸收比和極化指數(shù)絕緣表BC2000測(cè)吸收比和極化指數(shù)絕緣表11三、影響因素和分析判斷

1、影響因素影響絕緣電阻的因素很多，下面分別給予簡(jiǎn)述。（1）濕度影響。當(dāng)絕緣物在濕度較大的環(huán)境中時(shí)，其表面會(huì)吸收潮氣形成水膜，致使其表面電導(dǎo)電流增加，使絕緣電阻顯著下降。此外，某些絕緣材料具有毛細(xì)管作用，會(huì)吸收較多的水分，使電導(dǎo)增加，致使總體絕緣下降。針對(duì)這一情況，應(yīng)加上等電位屏蔽。要求相對(duì)濕度小于80%。（2）溫度影響。溫度上升，許多絕緣材料的絕緣電阻都會(huì)明顯下降，因?yàn)闇囟壬呤菇^緣材料的原子、分子運(yùn)動(dòng)加劇，原來的分子結(jié)構(gòu)變得松散，帶電的離子在電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生移動(dòng)而傳遞電子，于是絕緣材料的絕緣能力下降。針對(duì)這一因素，試驗(yàn)人員應(yīng)將測(cè)試結(jié)果換算到同一溫度下進(jìn)行縱橫向比較，如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)相差很大，且不合乎試驗(yàn)規(guī)程，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，分析絕緣是否有老化或受潮現(xiàn)象。三、影響因素和分析判斷1、影響因素12（3）表面狀態(tài)的影響。表面的污染、受潮使絕緣物的表面電阻率下降，從而使絕緣電阻也下降。測(cè)試品表面容易附著灰塵或油污等污穢物質(zhì)，這些污穢物質(zhì)大多能夠?qū)щ姡菇^緣物表面電阻降低，但這不代表絕緣體的真實(shí)情況。針對(duì)這一情況，通常要用清掃手段，把絕緣體表面揩拭干凈，這樣被測(cè)試物的絕緣電阻值就會(huì)大大提高。（4）試驗(yàn)電壓大小的影響。（5）電氣設(shè)備上剩余電荷的影響。重復(fù)測(cè)量時(shí)，由于殘余電荷的存在，使重復(fù)測(cè)量時(shí)所得到的充電電流和吸收電流比前一次小，造成絕緣電阻假增現(xiàn)象。因此，每測(cè)一次絕緣電阻后，應(yīng)將被測(cè)試品充分放電，做到放電時(shí)間大于充電時(shí)間，以利于殘余電荷放盡。（6）兆歐表容量的影響。（7）接線和表計(jì)型式的影響。操作方法兆歐表使用不當(dāng)，會(huì)使得數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此，可選擇合適電壓等級(jí)的兆歐表。接線要正確(測(cè)量端接表的“L"端，接地端接表的“E”端，屏蔽端接表的“G”端)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)／分。只有通過正確的操作方法，才能測(cè)得一個(gè)比較真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）表面狀態(tài)的影響。表面的污染、受潮使絕緣物的表面電阻率下132、分析判斷（1）絕緣電阻應(yīng)該大于規(guī)定的允許值。（2）應(yīng)將測(cè)得的值和同一設(shè)備過去的數(shù)據(jù)（包括出廠數(shù)據(jù)）；各相之間的數(shù)據(jù)；同類設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。（3）在分析判斷時(shí)，應(yīng)充分地排除各種影響因素，如濕度、溫度、表面污染等。2、分析判斷14第二節(jié)泄漏電流試驗(yàn)和直流耐壓試驗(yàn)絕緣體不導(dǎo)電只是相對(duì)的。隨著外圍環(huán)境條件的變化，實(shí)際上沒有一種絕緣材料是絕對(duì)不導(dǎo)電的。任何一種絕緣材料，在其兩端施加電壓，總會(huì)有一定電流通過，這種電流的有功分量叫做泄漏電流，而這種現(xiàn)象也叫做絕緣體的泄漏。

泄漏電流實(shí)際上就是電氣線路或設(shè)備在沒有故障和施加電壓的作用下，流經(jīng)絕緣部分的電流。因此，它是衡量電器絕緣性好壞的重要標(biāo)志之一，是產(chǎn)品安全性能的主要指標(biāo)。將泄漏電流限制在一個(gè)很小值，這對(duì)提高產(chǎn)品安全性能具有重要作用。

第二節(jié)泄漏電流試驗(yàn)和直流耐壓試驗(yàn)15由于絕緣電阻測(cè)量的局限性，所以在絕緣試驗(yàn)中就出現(xiàn)了測(cè)量泄漏電流的項(xiàng)目。測(cè)量泄漏電流所用的設(shè)備要比兆歐表復(fù)雜，一般用高壓整流設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。由于試驗(yàn)電壓高，所以就容易暴露絕緣本身的弱點(diǎn)，用微安表直測(cè)泄漏電流，這可以做到隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)視，靈敏度高。并且可以用電壓和電流、電流和時(shí)間的關(guān)系曲線來判斷絕緣的缺陷。因此，它屬于非破壞性試驗(yàn)的方法。由于絕緣電阻測(cè)量的局限性，所以在絕緣試驗(yàn)中就出16而直流耐壓試驗(yàn)（在國(guó)外也稱為直流高電位試驗(yàn)）是加到絕緣上的電壓超過了電氣設(shè)備的交流額定電壓值，在最大電壓下保持一段時(shí)間（如5min），它是在泄漏電流試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。直流耐壓試驗(yàn)往往可以發(fā)現(xiàn)一些交流耐壓試驗(yàn)中不易發(fā)現(xiàn)的局部缺陷，如發(fā)電機(jī)的端部絕緣缺陷，同時(shí)還具有試驗(yàn)設(shè)備較輕便，沒有極化損失，對(duì)絕緣的破壞比交流電壓要小得多等特點(diǎn)，所以得到了廣泛的使用。它是屬于破壞性的試驗(yàn)。它和交流耐壓試驗(yàn)是互補(bǔ)的，不能互相代替。而試驗(yàn)電壓值對(duì)各種電氣設(shè)備是不同的。而直流耐壓試驗(yàn)（在國(guó)外也稱為直流高電位試驗(yàn)）17直流耐壓試驗(yàn)電壓較高，對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。

直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)相比，具有試驗(yàn)設(shè)備輕便、對(duì)絕緣損傷小和易于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的局部缺陷等優(yōu)點(diǎn)。與交流耐壓試驗(yàn)相比，直流耐壓試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)是由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)不如交流更接近實(shí)際。

直流耐壓試驗(yàn)電壓較高，對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具18直流高壓發(fā)生器直流高壓發(fā)生器19二、試驗(yàn)原理

將直流電壓加到絕緣上時(shí)，其泄漏電流是不衰減的，在加壓到一定時(shí)間以后，微安表的讀數(shù)就等于泄漏電流值。絕緣良好時(shí)，泄漏電流和電壓的關(guān)系幾乎呈一直線，且上升較??；絕緣受潮時(shí)，泄漏電流則上升較大；當(dāng)絕緣有貫通性缺陷時(shí)，泄漏電流將猛增，和電壓的關(guān)系就不是直線了。二、試驗(yàn)原理20

泄漏電流的測(cè)試

一般直流兆歐表的電壓在2.5KV以下，比某些電氣設(shè)備的工作電壓要低得多。如果認(rèn)為兆歐表的測(cè)量電壓太低，還可以采用加直流高壓來測(cè)量電氣設(shè)備的泄漏電流。當(dāng)設(shè)備存在某些缺陷時(shí)，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。

測(cè)量設(shè)備的泄漏電流和絕緣電阻本質(zhì)上沒有多大區(qū)別，但是泄漏電流的測(cè)量有如下特點(diǎn)：

泄漏電流的測(cè)試

21

圖1-1某設(shè)備絕緣泄漏電流曲線

曲線1：絕緣良好；曲線2：絕緣受潮；

曲線3：絕緣中有未貫通的集中性缺陷；

曲線4：絕緣有擊穿的危險(xiǎn)（1）試驗(yàn)電壓比兆歐表高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發(fā)現(xiàn)一些尚未貫通的集中性缺陷。

（2）通過測(cè)量泄漏電流和外加電壓的關(guān)系有助于分析絕緣的缺陷類型，如圖所示。

（3）泄漏電流測(cè)量用的微安表要比兆歐表精度高。圖1-1某設(shè)備絕緣泄漏電流曲線

曲線1：絕緣良好；22

三、影響因素和分析判斷1、影響因素（1）溫度的影響。當(dāng)溫度升高時(shí)，泄漏電流增大。（2）表面污染的影響。（3）加壓速度的影響。加壓速度過快，將影響吸收過程的完成，對(duì)電容量大的設(shè)備就有影響。（4）微安表位置和高壓連線的影響。這主要是雜散電流和電暈電流的影響。（5）試驗(yàn)電壓波形和極性的影響。要求試驗(yàn)電壓的電源波形是正弦波形（交流）。（6）濕度影響。和絕緣電阻相似，應(yīng)在空氣相對(duì)濕度80%以下進(jìn)行。三、影響因素和分析判斷232、分析判斷（1）泄漏電流隨電壓不成比例顯著增長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)注意分析。（2）泄漏電流應(yīng)不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)。（3）所測(cè)得的泄漏電流值不應(yīng)超出一般允許值（可見下述各章）。（4）將數(shù)值與過去數(shù)據(jù)、各相間和同類設(shè)備相比較。（5）應(yīng)排除濕度、溫度、污染等影響因素。（6）對(duì)直流耐壓試驗(yàn)的判斷為：2、分析判斷241）被試品發(fā)生擊穿。此時(shí)微安表指示突然增高或電壓表指示明顯下降。2）被試品發(fā)生間隙性擊穿。此時(shí)微安表指示周期性地大幅度擺動(dòng)。但應(yīng)排除電源波動(dòng)、表面污染等影響。3）耐壓后的絕緣電阻比耐壓前顯著降低時(shí)，則絕緣有問題，甚至已擊穿。4）泄漏電流比上次試驗(yàn)變化很大，隨電壓升高或時(shí)間的延長(zhǎng)而急劇上升時(shí)，應(yīng)查明原因。1）被試品發(fā)生擊穿。此時(shí)微安表指示突然增高或電壓表指示明顯251、介質(zhì)損耗

什么是介質(zhì)損耗：絕緣材料在電場(chǎng)作用下，由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng)，在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失，簡(jiǎn)稱介損。2、介質(zhì)損耗角δ

在交變電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數(shù)角Φ)的余角(δ)。簡(jiǎn)稱介損角。3、介質(zhì)損耗正切值tgδ

又稱介質(zhì)損耗因數(shù)，是指介質(zhì)損耗角正切值，簡(jiǎn)稱介損角正切。介質(zhì)損耗因數(shù)的定義如下:第三節(jié)介質(zhì)損失角正切值或功率因數(shù)試驗(yàn)1、介質(zhì)損耗第三節(jié)介質(zhì)損失角正切值或功率因數(shù)試驗(yàn)26介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ反映絕緣損耗的特征參數(shù)，它可以很靈敏地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)以及小體積設(shè)備貫通和未貫通的局部缺陷。

如果取得試品的電流相量和電壓相量，則可以得到如下相量圖：介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗因數(shù)27總電流可以分解為電容電流Ic和電阻電流IR合成，因此：這正是損失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此現(xiàn)在的數(shù)字化儀器從本質(zhì)上講，是通過測(cè)量δ或者Φ得到介損因數(shù)?？傠娏骺梢苑纸鉃殡娙蓦娏鱅c和電阻電流IR合成，因此：28介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ與絕緣電阻和泄漏電流的測(cè)試相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，它與試驗(yàn)電壓、試品尺寸等因素?zé)o關(guān)，更便于判斷電氣設(shè)備絕緣變化情況。因此介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ為高壓電氣設(shè)備絕緣測(cè)試的最基本的試驗(yàn)之一。

介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣的下列缺陷：

（1）受潮；（2）穿透性導(dǎo)電通道；（3）絕緣內(nèi)含氣泡的游離，絕緣分層、脫殼；（4）絕緣有臟污、劣化老化等。當(dāng)絕緣物上加交流電壓時(shí)，我們可以把介質(zhì)看成為一個(gè)電阻和電容并聯(lián)組成的等值電路。根據(jù)等值電路可以作出電流和電壓的相量圖。

介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ與絕緣電阻和泄漏電流的測(cè)試相比具有明顯的優(yōu)29電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)分析課件30功率因數(shù)cosΦ

功率因數(shù)是功率因數(shù)角Φ的余弦值，意義為被測(cè)試品的總視在功率S中有功功率P所占的比重。功率因數(shù)的定義如下:

有的介損測(cè)試儀習(xí)慣顯示功率因數(shù)(PF:cosΦ)，而不是介質(zhì)損耗因數(shù)(DF:tgδ)。一般cosΦ<tgδ，在損耗很小時(shí)這兩個(gè)數(shù)值非常接近。

功率因數(shù)cosΦ31電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)分析課件32電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)分析課件33電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)分析課件34HJSC-10B自動(dòng)抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀HJSC-10B自動(dòng)抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀是專門為高壓測(cè)試專業(yè)試驗(yàn)各種絕緣材料、絕緣套管、電力電纜、電容器、互感器、變壓器等高壓設(shè)備的介質(zhì)損耗因數(shù)（tgδ）和電容量（C）而設(shè)計(jì)的一種新型測(cè)試設(shè)備；它淘汰QS1高壓電橋，在強(qiáng)電場(chǎng)干擾情況下，利用單片機(jī)、微電子技術(shù)，采用電子移相法和電源倒相法雙重抗干擾方法，完全抑制強(qiáng)電聲干擾，滿足強(qiáng)電場(chǎng)下使用要求，提高儀器測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性。功能特點(diǎn)：全自動(dòng)化測(cè)試，中文化菜單HJSC-10B自動(dòng)抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀HJSC-10B自動(dòng)35三、影響因素和分析判斷1、影響因素（1）溫度的影響。（2）濕度的影響。在不同的濕度下測(cè)得的值也是有差別的，應(yīng)在空氣相對(duì)濕度小于80%下進(jìn)行試驗(yàn)。（3）絕緣的清潔度和表面泄漏電流的影響。這可以用清潔和干燥外表面來將損失減到最小，也可采用涂硅油等辦法來消除這種影響。（4）在介質(zhì)損耗測(cè)量中常見抗干擾方法有三種：倒相法、移相法和變頻法。AI-6000采用變頻法抗干擾，同時(shí)支持倒相法測(cè)量。三、影響因素和分析判斷1、影響因素362、分析判斷（1）和《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》》的要求值作比較，具體見下述各章。（2）對(duì)逐年的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)進(jìn)行比較，在兩個(gè)試驗(yàn)間隔之間的試驗(yàn)測(cè)量值不應(yīng)該有顯著的增加或降低。（3）當(dāng)值未超過規(guī)定值時(shí)，可以補(bǔ)充測(cè)電容量來分析，電容量不應(yīng)該有明顯的變化。（4）應(yīng)充分考慮溫等的影響，并進(jìn)行修正。（5）通過測(cè)的曲線，觀察是否隨電壓而上升，來判斷絕緣內(nèi)部是否有分層、裂紋等缺陷。2、分析判斷37電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)預(yù)防性試驗(yàn)意義及方法電氣設(shè)備絕緣的預(yù)防性試驗(yàn)：掌握設(shè)備絕緣情況，及早發(fā)現(xiàn)缺陷，以進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)與檢修。絕緣缺陷：集中性缺陷和分布性缺陷預(yù)防性試驗(yàn)方法：破壞性試驗(yàn)（耐壓試驗(yàn)）和非破壞性試驗(yàn)電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)預(yù)防性試驗(yàn)意義及方法38

電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)是電力設(shè)備的關(guān)鍵部位，也是較易發(fā)生故障的部位。電力設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣缺陷的必要的、有效的手段。本章共分下列幾部分試驗(yàn)：（1）絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)。（2）泄漏電流試驗(yàn)和直流耐壓。（3）介質(zhì)損失角正切值或功率因數(shù)試驗(yàn)。（4）交流耐壓。（5）絕緣油試驗(yàn)。（6）油中溶解氣體的色譜分析。（7）六氟化硫氣體的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)是電力設(shè)備的關(guān)鍵部位，也是39第一節(jié)絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)的測(cè)量

電氣設(shè)備的絕緣電阻，是指其電氣絕緣材料上所施加的直流電壓U和通過它總的電導(dǎo)電流的比值，即R=U／I。通過測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻，可以檢查設(shè)備絕緣狀態(tài)。如：是否受潮、老化等。測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻是絕緣試驗(yàn)中最基本、最簡(jiǎn)便的方法。使用一臺(tái)兆歐表就可以進(jìn)行。兆歐表輸出的是直流電壓。而測(cè)量絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)的區(qū)別是在時(shí)間的讀數(shù)上。這三種方法的特點(diǎn)是：

第一節(jié)絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)的測(cè)量40（1）絕緣電阻。讀數(shù)時(shí)間為1min。數(shù)值應(yīng)歸算到同一溫度和過去值相比較，即存在一個(gè)溫度修正的問題。它可以發(fā)現(xiàn)絕緣的整體和貫通性受潮、貫通性的集中缺陷。對(duì)局部缺陷反映不靈敏。（2）吸收比。采用讀數(shù)為1min和15S（或30S）絕緣電阻的比值。我國(guó)采用15S。該值和溫度無關(guān)，不用進(jìn)行溫度的換算，便于比較?？梢暂^好地判斷絕緣是否受潮，適用于容量較大的設(shè)備。（3）極化指數(shù)。采用讀數(shù)為10min和1min的絕緣電阻的比值。該值和溫度無關(guān)，不用進(jìn)行溫度的換算，便于比較。可以很好地判斷絕緣受潮。適用于各種電氣設(shè)備絕緣系統(tǒng)，特別是干式絕緣系統(tǒng)，如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電纜、干式變壓器等。（1）絕緣電阻。讀數(shù)時(shí)間為1min。數(shù)值應(yīng)歸算到同一溫度和過41二、測(cè)量原理

在直流電壓的作用下，絕緣中將通過電流，其變化是開始瞬間通過一個(gè)很高的電流，并很快地下降，然后緩慢地減少到接近恒定值為止?？偟碾娏鹘M成如下：二、測(cè)量原理42（1）泄漏電流。它包括表面泄漏和容積泄漏電流。這是絕緣中帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生而形成的。電流增加，絕緣的電阻就減少。它基本上和時(shí)間無關(guān)。（2）電容電流。它是由快速極化（電子、離子極化）而形成的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的增大而快速地減少，直至零。（3）吸收電流。它是由緩慢極化而形成的（自由離子的移動(dòng)），也是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的增長(zhǎng)而緩慢地減少，它和被試設(shè)備的受潮情況有關(guān)。

這三種電流的合成便是總電流。（1）泄漏電流。它包括表面泄漏和容積泄漏電流。這是絕緣中帶電43多層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象初始電壓分布U1/U2=C2/C1穩(wěn)態(tài)電壓分布U1/U2=R1/R2吸收和泄漏電流及絕緣電阻變化過渡過程時(shí)間常數(shù)吸收比多層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象吸收和泄漏電流及絕緣電阻變化過渡過程時(shí)間常44電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)分析課件45

在判斷高壓設(shè)備的絕緣狀況時(shí)，為什么還要測(cè)量吸收比？電氣設(shè)備的絕緣受潮后，其絕緣電阻降低，通過后極化過程加快，而由極化過程決定的吸收電流衰減速度也變快。因此，隨著測(cè)量時(shí)間的增加，絕緣電阻迅速上升，在這種情況下，只要測(cè)出不同測(cè)量時(shí)間下的絕緣電阻，并進(jìn)行比較就能判斷絕緣是否受潮，以及受潮的程度。

因此，對(duì)于電力變壓器、電力電容器、交流電動(dòng)機(jī)等高壓電氣設(shè)備，為了考察其絕緣的受潮情況，除了測(cè)量它們的絕緣電阻外，還要測(cè)量吸收比。吸收比通常用加壓后60秒和15秒時(shí)的絕緣電阻比值表示，記為K，即K＝R60／R15。如果K值大，表明絕緣干燥；如果K值小，表明絕緣已受潮。一般來說，未受潮的絕緣，其K值大于1.3；而當(dāng)K值接近于1時(shí)，則說明絕緣已受潮或有局部缺陷。在判斷高壓設(shè)備的絕緣狀況時(shí)，為什么還要測(cè)量吸收比？46

測(cè)量絕緣電阻的儀表稱為兆歐表。其型式有手搖式，晶體管式和數(shù)字電子式。其輸出直流電壓等級(jí)有100、250、500、1000、2500、5000V，對(duì)于不同電壓等級(jí)的電氣設(shè)備應(yīng)使用不同電壓的兆歐表，最常用的是500、1000V和2500V等級(jí)的。數(shù)字電子式兆歐表在已得到較多的采用。測(cè)量絕緣電阻的儀表稱為兆歐表。其型式有手搖式47BC2000測(cè)吸收比和極化指數(shù)絕緣表BC2000測(cè)吸收比和極化指數(shù)絕緣表48三、影響因素和分析判斷

1、影響因素影響絕緣電阻的因素很多，下面分別給予簡(jiǎn)述。（1）濕度影響。當(dāng)絕緣物在濕度較大的環(huán)境中時(shí)，其表面會(huì)吸收潮氣形成水膜，致使其表面電導(dǎo)電流增加，使絕緣電阻顯著下降。此外，某些絕緣材料具有毛細(xì)管作用，會(huì)吸收較多的水分，使電導(dǎo)增加，致使總體絕緣下降。針對(duì)這一情況，應(yīng)加上等電位屏蔽。要求相對(duì)濕度小于80%。（2）溫度影響。溫度上升，許多絕緣材料的絕緣電阻都會(huì)明顯下降，因?yàn)闇囟壬呤菇^緣材料的原子、分子運(yùn)動(dòng)加劇，原來的分子結(jié)構(gòu)變得松散，帶電的離子在電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生移動(dòng)而傳遞電子，于是絕緣材料的絕緣能力下降。針對(duì)這一因素，試驗(yàn)人員應(yīng)將測(cè)試結(jié)果換算到同一溫度下進(jìn)行縱橫向比較，如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)相差很大，且不合乎試驗(yàn)規(guī)程，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，分析絕緣是否有老化或受潮現(xiàn)象。三、影響因素和分析判斷1、影響因素49（3）表面狀態(tài)的影響。表面的污染、受潮使絕緣物的表面電阻率下降，從而使絕緣電阻也下降。測(cè)試品表面容易附著灰塵或油污等污穢物質(zhì)，這些污穢物質(zhì)大多能夠?qū)щ姡菇^緣物表面電阻降低，但這不代表絕緣體的真實(shí)情況。針對(duì)這一情況，通常要用清掃手段，把絕緣體表面揩拭干凈，這樣被測(cè)試物的絕緣電阻值就會(huì)大大提高。（4）試驗(yàn)電壓大小的影響。（5）電氣設(shè)備上剩余電荷的影響。重復(fù)測(cè)量時(shí)，由于殘余電荷的存在，使重復(fù)測(cè)量時(shí)所得到的充電電流和吸收電流比前一次小，造成絕緣電阻假增現(xiàn)象。因此，每測(cè)一次絕緣電阻后，應(yīng)將被測(cè)試品充分放電，做到放電時(shí)間大于充電時(shí)間，以利于殘余電荷放盡。（6）兆歐表容量的影響。（7）接線和表計(jì)型式的影響。操作方法兆歐表使用不當(dāng)，會(huì)使得數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此，可選擇合適電壓等級(jí)的兆歐表。接線要正確(測(cè)量端接表的“L"端，接地端接表的“E”端，屏蔽端接表的“G”端)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)／分。只有通過正確的操作方法，才能測(cè)得一個(gè)比較真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）表面狀態(tài)的影響。表面的污染、受潮使絕緣物的表面電阻率下502、分析判斷（1）絕緣電阻應(yīng)該大于規(guī)定的允許值。（2）應(yīng)將測(cè)得的值和同一設(shè)備過去的數(shù)據(jù)（包括出廠數(shù)據(jù)）；各相之間的數(shù)據(jù)；同類設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。（3）在分析判斷時(shí)，應(yīng)充分地排除各種影響因素，如濕度、溫度、表面污染等。2、分析判斷51第二節(jié)泄漏電流試驗(yàn)和直流耐壓試驗(yàn)絕緣體不導(dǎo)電只是相對(duì)的。隨著外圍環(huán)境條件的變化，實(shí)際上沒有一種絕緣材料是絕對(duì)不導(dǎo)電的。任何一種絕緣材料，在其兩端施加電壓，總會(huì)有一定電流通過，這種電流的有功分量叫做泄漏電流，而這種現(xiàn)象也叫做絕緣體的泄漏。

泄漏電流實(shí)際上就是電氣線路或設(shè)備在沒有故障和施加電壓的作用下，流經(jīng)絕緣部分的電流。因此，它是衡量電器絕緣性好壞的重要標(biāo)志之一，是產(chǎn)品安全性能的主要指標(biāo)。將泄漏電流限制在一個(gè)很小值，這對(duì)提高產(chǎn)品安全性能具有重要作用。

第二節(jié)泄漏電流試驗(yàn)和直流耐壓試驗(yàn)52由于絕緣電阻測(cè)量的局限性，所以在絕緣試驗(yàn)中就出現(xiàn)了測(cè)量泄漏電流的項(xiàng)目。測(cè)量泄漏電流所用的設(shè)備要比兆歐表復(fù)雜，一般用高壓整流設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。由于試驗(yàn)電壓高，所以就容易暴露絕緣本身的弱點(diǎn)，用微安表直測(cè)泄漏電流，這可以做到隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)視，靈敏度高。并且可以用電壓和電流、電流和時(shí)間的關(guān)系曲線來判斷絕緣的缺陷。因此，它屬于非破壞性試驗(yàn)的方法。由于絕緣電阻測(cè)量的局限性，所以在絕緣試驗(yàn)中就出53而直流耐壓試驗(yàn)（在國(guó)外也稱為直流高電位試驗(yàn)）是加到絕緣上的電壓超過了電氣設(shè)備的交流額定電壓值，在最大電壓下保持一段時(shí)間（如5min），它是在泄漏電流試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。直流耐壓試驗(yàn)往往可以發(fā)現(xiàn)一些交流耐壓試驗(yàn)中不易發(fā)現(xiàn)的局部缺陷，如發(fā)電機(jī)的端部絕緣缺陷，同時(shí)還具有試驗(yàn)設(shè)備較輕便，沒有極化損失，對(duì)絕緣的破壞比交流電壓要小得多等特點(diǎn)，所以得到了廣泛的使用。它是屬于破壞性的試驗(yàn)。它和交流耐壓試驗(yàn)是互補(bǔ)的，不能互相代替。而試驗(yàn)電壓值對(duì)各種電氣設(shè)備是不同的。而直流耐壓試驗(yàn)（在國(guó)外也稱為直流高電位試驗(yàn)）54直流耐壓試驗(yàn)電壓較高，對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。

直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)相比，具有試驗(yàn)設(shè)備輕便、對(duì)絕緣損傷小和易于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的局部缺陷等優(yōu)點(diǎn)。與交流耐壓試驗(yàn)相比，直流耐壓試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)是由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)不如交流更接近實(shí)際。

直流耐壓試驗(yàn)電壓較高，對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具55直流高壓發(fā)生器直流高壓發(fā)生器56二、試驗(yàn)原理

將直流電壓加到絕緣上時(shí)，其泄漏電流是不衰減的，在加壓到一定時(shí)間以后，微安表的讀數(shù)就等于泄漏電流值。絕緣良好時(shí)，泄漏電流和電壓的關(guān)系幾乎呈一直線，且上升較小；絕緣受潮時(shí)，泄漏電流則上升較大；當(dāng)絕緣有貫通性缺陷時(shí)，泄漏電流將猛增，和電壓的關(guān)系就不是直線了。二、試驗(yàn)原理57

泄漏電流的測(cè)試

一般直流兆歐表的電壓在2.5KV以下，比某些電氣設(shè)備的工作電壓要低得多。如果認(rèn)為兆歐表的測(cè)量電壓太低，還可以采用加直流高壓來測(cè)量電氣設(shè)備的泄漏電流。當(dāng)設(shè)備存在某些缺陷時(shí)，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。

測(cè)量設(shè)備的泄漏電流和絕緣電阻本質(zhì)上沒有多大區(qū)別，但是泄漏電流的測(cè)量有如下特點(diǎn)：

泄漏電流的測(cè)試

58

圖1-1某設(shè)備絕緣泄漏電流曲線

曲線1：絕緣良好；曲線2：絕緣受潮；

曲線3：絕緣中有未貫通的集中性缺陷；

曲線4：絕緣有擊穿的危險(xiǎn)（1）試驗(yàn)電壓比兆歐表高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發(fā)現(xiàn)一些尚未貫通的集中性缺陷。

（2）通過測(cè)量泄漏電流和外加電壓的關(guān)系有助于分析絕緣的缺陷類型，如圖所示。

（3）泄漏電流測(cè)量用的微安表要比兆歐表精度高。圖1-1某設(shè)備絕緣泄漏電流曲線

曲線1：絕緣良好；59

三、影響因素和分析判斷1、影響因素（1）溫度的影響。當(dāng)溫度升高時(shí)，泄漏電流增大。（2）表面污染的影響。（3）加壓速度的影響。加壓速度過快，將影響吸收過程的完成，對(duì)電容量大的設(shè)備就有影響。（4）微安表位置和高壓連線的影響。這主要是雜散電流和電暈電流的影響。（5）試驗(yàn)電壓波形和極性的影響。要求試驗(yàn)電壓的電源波形是正弦波形（交流）。（6）濕度影響。和絕緣電阻相似，應(yīng)在空氣相對(duì)濕度80%以下進(jìn)行。三、影響因素和分析判斷602、分析判斷（1）泄漏電流隨電壓不成比例顯著增長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)注意分析。（2）泄漏電流應(yīng)不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)。（3）所測(cè)得的泄漏電流值不應(yīng)超出一般允許值（可見下述各章）。（4）將數(shù)值與過去數(shù)據(jù)、各相間和同類設(shè)備相比較。（5）應(yīng)排除濕度、溫度、污染等影響因素。（6）對(duì)直流耐壓試驗(yàn)的判斷為：2、分析判斷611）被試品發(fā)生擊穿。此時(shí)微安表指示突然增高或電壓表指示明顯下降。2）被試品發(fā)生間隙性擊穿。此時(shí)微安表指示周期性地大幅度擺動(dòng)。但應(yīng)排除電源波動(dòng)、表面污染等影響。3）耐壓后的絕緣電阻比耐壓前顯著降低時(shí)，則絕緣有問題，甚至已擊穿。4）泄漏電流比上次試驗(yàn)變化很大，隨電壓升高或時(shí)間的延長(zhǎng)而急劇上升時(shí)，應(yīng)查明原因。1）被試品發(fā)生擊穿。此時(shí)微安表指示突然增高或電壓表指示明顯621、介質(zhì)損耗

什么是介質(zhì)損耗：絕緣材料在電場(chǎng)作用下，由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng)，在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失，簡(jiǎn)稱介損。2、介質(zhì)損耗角δ

在交變電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數(shù)角Φ)的余角(δ)。簡(jiǎn)稱介損角。3、介質(zhì)損耗正切值tgδ

又稱介質(zhì)損耗因數(shù)，是指介質(zhì)損耗角正切值，簡(jiǎn)稱介損角正切。介質(zhì)損耗因數(shù)的定義如下:第三節(jié)介質(zhì)損失角正切值或功率因數(shù)試驗(yàn)1、介質(zhì)損耗第三節(jié)介質(zhì)損失角正切值或功率因數(shù)試驗(yàn)63介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ反映絕緣損耗的特征參數(shù)，它可以很靈敏地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)以及小體積設(shè)備貫通和未貫通的