高電壓下絕緣評(píng)估及試驗(yàn)方法2

高電壓下絕緣評(píng)估及試驗(yàn)方法二廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系--供用電技術(shù)專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)項(xiàng)目介紹

試驗(yàn)1絕緣電阻和吸收比的測(cè)量試驗(yàn)?zāi)康模簷z查絕緣是否存在貫穿性的集中缺陷或整體受潮。

試驗(yàn)原理

絕緣電阻（直流電壓與穩(wěn)定電流的比值）當(dāng)試驗(yàn)電壓U一定時(shí)，

絕緣電阻R=U/I——I為流過(guò)外電路的電流i的大小隨加壓時(shí)間而變，由此，絕緣電阻R也隨t變化由小變大直至穩(wěn)定。測(cè)吸收比K用兆歐表測(cè)量15s和60s時(shí)的絕緣電阻值。

吸收比K=R60”/R15”對(duì)于不均勻介質(zhì)：若絕緣良好，吸收現(xiàn)象明顯，K值將≥1.3；若絕緣有缺陷時(shí)，i迅速下降，K值將趨近于1。

試驗(yàn)設(shè)備：兆歐表

類(lèi)型：有手動(dòng)和電動(dòng)兩種構(gòu)造：手搖直流發(fā)電機(jī)+磁電系比率表

兆歐表有三個(gè)接線(xiàn)端子：

L——線(xiàn)路端子

E——接地端子G——保護(hù)端子（屏蔽）電壓等級(jí)有：500V、1000V、2500V、5000V幾種。數(shù)字式兆歐表

絕緣電阻測(cè)試儀

手搖式兆歐表規(guī)程規(guī)定（兆歐表的選擇）細(xì)分：100V-500V的設(shè)備——500V、≥100MΩ500V-3000V的設(shè)備——1000V、≥2000MΩ3000V-10KV的設(shè)備——2500V、≥10000MΩ≥10KV的設(shè)備-------2500V或5000V、≥10000MΩ低壓設(shè)備選用500V的兆歐表；高壓設(shè)備選用2500V的兆歐表。（重點(diǎn)）測(cè)量步驟1、斷開(kāi)試品電源，將其充分對(duì)地放電。理由：介質(zhì)內(nèi)部的吸收電荷要釋放出來(lái)，以防危及人身安全。方法：將接地線(xiàn)的接地端接地，然后將另一端掛在試品上。2、拆除試品外接連線(xiàn)，用干凈干燥的軟布擦去被試品表面。3、選表、校表。（兆歐表末接試品前應(yīng)預(yù)試）方法：將表水平放置，搖動(dòng)手柄到額定轉(zhuǎn)速，指針應(yīng)指“∞”；將L與E端短接，指針應(yīng)指向“O”。（重點(diǎn)）測(cè)量步驟4、正確接線(xiàn)。L——試品的測(cè)量部分、E——試品的非測(cè)量部分、G——試品表面部分（使兆歐表的讀數(shù)不受絕緣表面泄漏電流的影響）5、測(cè)量。以120轉(zhuǎn)/分的均勻速度轉(zhuǎn)動(dòng)搖表，待指針?lè)€(wěn)定后讀取絕緣電阻值。6、最后將試品放電，時(shí)間不小于1min-2min。7、測(cè)量時(shí)應(yīng)記錄當(dāng)時(shí)溫度、濕度、氣象情況及日期。放電操作放電棒驗(yàn)電棒

測(cè)量結(jié)果分析

采用縱向、橫向比較的方法（1）與規(guī)程規(guī)定的值比較（2）同一設(shè)備的三相比較（3）與歷年的的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較練習(xí)試進(jìn)行10kV單相電壓互感器高壓繞組對(duì)低壓繞組及地的絕緣電阻測(cè)量。兆歐表的使用方法及要求

1.測(cè)量前，應(yīng)將兆歐表保持水平位置，左手按住表身，右手搖動(dòng)兆歐表?yè)u柄，轉(zhuǎn)速約120r/min,指針應(yīng)指向無(wú)窮大(∞),否則說(shuō)明兆歐表有故障。2.測(cè)量前，應(yīng)切斷被測(cè)電器及回路的電源，并對(duì)相關(guān)元件進(jìn)行臨時(shí)接地放電，以保證人身與兆歐表的安全和測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。3.測(cè)量時(shí)必須正確接線(xiàn)。兆歐表共有3個(gè)接線(xiàn)端(L.E.G)。測(cè)量回路對(duì)地電阻時(shí)，L端與回路的裸露導(dǎo)體連接，E端連接接地線(xiàn)或金屬外殼；測(cè)量回路的絕緣電阻時(shí)，回路的首端與尾端分別與L.E連接；測(cè)量電纜的絕緣電阻時(shí)，為防止電纜表面泄漏電流對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響，應(yīng)將電纜的屏蔽層接至G端。

兆歐表的使用方法及要求

4.兆歐表接線(xiàn)柱引出的測(cè)量軟線(xiàn)絕緣應(yīng)良好，兩根導(dǎo)線(xiàn)之間和導(dǎo)線(xiàn)與地之間應(yīng)保持適當(dāng)距離，以免影響測(cè)量精度。5.搖動(dòng)兆歐表時(shí)，不能用手接觸兆歐表的接線(xiàn)柱和被測(cè)回路，以防觸電。6.搖動(dòng)兆歐表后，各接線(xiàn)柱之間不能短接，以免損壞。試驗(yàn)2泄漏電流試驗(yàn)泄漏電流試驗(yàn)與絕緣電阻試驗(yàn)的異同：1、原理相同，均為非破壞性試驗(yàn)；2、試驗(yàn)電壓不同：泄漏電流試驗(yàn)電壓較高——10KV~40KV絕緣電阻試驗(yàn)電壓較低——2.5KV，最高5KV3、泄漏電流試驗(yàn)?zāi)芙衣兑恍┥形赐耆炌ǖ募行匀毕?，但絕緣電阻與吸收比試驗(yàn)則不行。（只能揭示貫通的集中性缺陷）泄漏電流與外施電壓的關(guān)系

以發(fā)電機(jī)的典型泄漏電流曲線(xiàn)為例：

泄漏電流的大小與外施電壓的不斷上升而發(fā)生變化，由此判斷絕緣情況。1—絕緣良好，電流值較小2—絕緣受潮，電流值加大3—絕緣中有集中性缺陷4—有危險(xiǎn)的集中性缺陷結(jié)果分析及判斷

試驗(yàn)電壓一定時(shí)，若泄漏電流隨時(shí)間t而下降——說(shuō)明絕緣良好；若泄漏電流隨時(shí)間t不變，甚至上升——說(shuō)明絕緣異常。試驗(yàn)接線(xiàn)（c）接線(xiàn)，微安表接在高壓端。可避免誤差，但操作需用絕緣棒，適用于一端接地的試品。（a）接線(xiàn)，微安表內(nèi)裝

。讀數(shù)安全方便，但無(wú)法消除試品絕緣表面的泄漏電流和高壓引線(xiàn)的電暈電流所引起的測(cè)量誤差。（b）接線(xiàn)，微安表接在低壓端。可消除試品絕緣表面的泄漏電流和高壓引線(xiàn)的電暈電流所引起的誤差，適用于兩端對(duì)地絕緣的試品。微安表3個(gè)位置試驗(yàn)儀器及設(shè)備介紹

電壓的產(chǎn)生——一般用高壓試驗(yàn)變壓器及調(diào)壓器產(chǎn)生可調(diào)高壓，再經(jīng)整流；也可直接采用串級(jí)直流裝置。調(diào)壓器應(yīng)盡量采用自耦式，它不僅體積小，漏抗也小。試驗(yàn)變壓器的容量為直流試驗(yàn)電壓與泄漏電流的乘積，而泄漏電流較小，一般容量的試驗(yàn)變壓器均可滿(mǎn)足要求。高壓硅堆D—其額定反峰電壓UFD≥或2Umax。硅堆D的平均整流電流應(yīng)大于最大泄漏電流的2~3倍，當(dāng)多只硅堆串聯(lián)使用時(shí)，為使每只硅堆電壓分配均勻，需并聯(lián)均壓電阻。R保護(hù)電阻—采用水電阻，用以限制試品擊穿時(shí)的短路電流。C濾波電容—其使用是使試驗(yàn)電壓的波形平穩(wěn)，一般取0.1μF左右，如無(wú)合適的電容器，可用幾個(gè)電壓較低的電容器串聯(lián)，以提高耐壓強(qiáng)度。對(duì)于容量較大的試品，如電力電纜、大中型變壓器線(xiàn)圈集中的試驗(yàn)中，C可以省略。μA微安表—根據(jù)試品可能出現(xiàn)的最大泄漏電流值，選擇合適的量程和準(zhǔn)確度等級(jí)的直流微安表，最好能使用多量程的，可隨時(shí)切換。注意事項(xiàng)

1、應(yīng)注意微安表保護(hù)

C1——濾波電容，取0.5~5μf

F——放電管（當(dāng)I過(guò)大時(shí)，F(xiàn)先行放電，短接微安表，從而保護(hù)微安表）

R1——限流電阻（由于放電管的放電電壓較高，串入R1后限制微安表回路中的電流）

L1——限流電感（防止沖擊電流流入微安表）注意事項(xiàng)2、應(yīng)注意直流電壓的極性

（采用負(fù)極性電壓進(jìn)行試驗(yàn)）原因：高壓引線(xiàn)可能離附近的導(dǎo)體較近，有可能發(fā)生高壓引線(xiàn)與附近導(dǎo)體之間的放電，所以最好采用負(fù)極性電壓進(jìn)行試驗(yàn)，負(fù)極性擊穿電壓比正極性擊穿電壓高。

試驗(yàn)結(jié)果分析

1.從微安表反應(yīng)出來(lái)的現(xiàn)象指針來(lái)回?cái)[動(dòng)?？赡苡薪涣鞣至客ㄟ^(guò)微安表，宜讀取平均值；若無(wú)法讀數(shù)，則應(yīng)檢查微安表保護(hù)回路，或加大濾波電容C，必要時(shí)可改變?yōu)V波方式。指針周期性的擺動(dòng)?？赡苁潜辉嚻方^緣不良，從而產(chǎn)生周期性放電，這時(shí)應(yīng)查明原因，并加以消除。指針突然擺動(dòng)。如向減小方向，可能是電源回路引起；如向增大方向，可能是試驗(yàn)回路或試品出現(xiàn)閃絡(luò)，或內(nèi)部斷續(xù)性放電引起。（一）異常情況分析2.從泄漏電流數(shù)值上反應(yīng)出來(lái)的情況

泄漏電流過(guò)大。應(yīng)先檢查試驗(yàn)回路各設(shè)備狀況和屏蔽是否良好，在排除外因之后，才能對(duì)被試品作出正確的結(jié)論。

泄漏電流過(guò)小。檢查接線(xiàn)是否正確，微安表保護(hù)部分有無(wú)分流與斷線(xiàn)。（二）測(cè)量結(jié)果的判斷

將測(cè)量的泄漏電流值換算到同一溫度下與歷次試驗(yàn)進(jìn)行比較，以及同一設(shè)備的三相試驗(yàn)結(jié)果互相比較、同類(lèi)設(shè)備的互相比較。（三比較）對(duì)于重要設(shè)備（如主變壓器、發(fā)電機(jī)等），可作出電流隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)I=f(t)和電流隨電壓變化的關(guān)系曲線(xiàn)I=f(U)進(jìn)行分析?，F(xiàn)行“標(biāo)準(zhǔn)”中對(duì)泄漏電流有規(guī)定的設(shè)備，應(yīng)按是否符合規(guī)定值來(lái)判斷。對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)”中無(wú)明確規(guī)定的設(shè)備，可以進(jìn)行同一設(shè)備各相互相比較、與歷年試驗(yàn)結(jié)果比較、同型號(hào)的設(shè)備互相比較，視其變化來(lái)分析判斷。試驗(yàn)3介質(zhì)損失角正切值tgδ的測(cè)量

目的：反應(yīng)絕緣的分布性缺陷，對(duì)檢查變壓器、互感器、套管、電容的絕緣狀況有效。介質(zhì)損耗角是在交變電場(chǎng)下，電介質(zhì)內(nèi)流過(guò)的電流向量和電壓向量之間的夾角(即功率向量角ф)的余角δ，簡(jiǎn)稱(chēng)介損角。介質(zhì)損耗角(介損角)是一項(xiàng)反映高壓電氣設(shè)備絕緣性能的重要指標(biāo)。介損角的變化可反映受潮、劣化變質(zhì)或絕緣中氣體放電等絕緣缺陷，因此測(cè)量介損角是研究絕緣老化特征及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)絕緣狀況的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

基本原理

電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生能量：

P=U2ωCtgσ當(dāng)外加電壓及頻率一定時(shí)，電介質(zhì)的損耗P與tgσ及C成正比；而對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的試品來(lái)說(shuō)，C為定值，故可直接由tgσ的大小來(lái)判斷試品絕緣的優(yōu)劣。測(cè)量tgδ值是判斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)的一項(xiàng)靈敏有效的方法。

試驗(yàn)特點(diǎn)

1、tgσ值能反映絕緣的缺陷。

當(dāng)試品絕緣受潮、油或浸漬物臟污或劣化變質(zhì)、絕緣中有氣隙發(fā)生放電時(shí)，tgσ會(huì)大大增加。如絕緣良好時(shí)的油紙絕緣，tgσ=0.1%，但嚴(yán)重受潮時(shí)可達(dá)10%以上。試驗(yàn)特點(diǎn)2、tgσ值不能有效地反映集中性缺陷。原因：被試絕緣的體積越大，或集中性缺陷所占的體積越小，那么集中性缺陷處的介質(zhì)損耗占被試絕緣全部介質(zhì)損耗中的比重就越小。對(duì)于象電機(jī)、電纜這類(lèi)電氣設(shè)備，由于運(yùn)行中故障多為集中性缺陷發(fā)展所致，而且被試絕緣的體積較大，不便做此項(xiàng)。但對(duì)套管絕緣，tgσ試驗(yàn)就是一項(xiàng)必不可少而且比較有效的試驗(yàn)。對(duì)于可以分解成各個(gè)絕緣部分的被試品，常用分解進(jìn)行tgσ測(cè)量的方法來(lái)更有效地發(fā)現(xiàn)缺陷。試驗(yàn)特點(diǎn)3、tgσ試驗(yàn)應(yīng)與絕緣電阻吸收比及泄漏電流試驗(yàn)一起綜合判斷。〖練習(xí)〗請(qǐng)根據(jù)下列試驗(yàn)結(jié)果，判斷試品情況。

1）若tgσ不高，但R∞低，K接近1，I泄漏大，出現(xiàn)？缺陷。

2）若tgσ高，且R∞低，K接近1，I泄漏大，出現(xiàn)？缺陷。

3）若tgσ不高，且R∞及K合格，但I(xiàn)泄漏大，出現(xiàn)？缺陷。

結(jié)語(yǔ)：tgσ試驗(yàn)應(yīng)與絕緣電阻吸收比及泄漏電流試驗(yàn)一起綜合判斷。

若tgσ不高，但R∞低，K接近1，I泄漏大——出現(xiàn)貫穿性的集中性缺陷。

若tgσ高，且R∞低，K接近1，I泄漏大——出現(xiàn)分布性缺陷。

若tgσ不高，且R∞及K合格，但I(xiàn)泄漏大——出現(xiàn)非貫穿的集中性缺陷。3、tgσ試驗(yàn)應(yīng)與絕緣電阻、吸收比及泄漏電流試驗(yàn)一起綜合判斷。

有時(shí)tgσ高時(shí)也需作具體分析，有時(shí)油的質(zhì)量不好引起tgσ偏高，而換油后tgσ下降。此外，如果上述項(xiàng)目均合格，但泄漏電流偏高，也能有效地反映變壓器內(nèi)部的一些未完全貫穿的集中性缺陷。如果tgσ、R、K、I泄漏均合格，則表明絕緣良好。試驗(yàn)方法

1）西林電橋

電橋的四個(gè)臂：

CN—標(biāo)準(zhǔn)電容器

ZX—被試品

C4—可調(diào)電容R3—可調(diào)電阻2）介質(zhì)損耗測(cè)量?jī)x正接法：被試品兩端對(duì)地絕緣，實(shí)驗(yàn)室采用，安全。反接法：被試品一端固定接地，一般現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用，為了保證安全，使用絕緣桿操作。電橋平衡時(shí)：各橋臂復(fù)數(shù)阻抗值應(yīng)滿(mǎn)足Zx?Z4=ZN?Z3可推導(dǎo)出：tgσ=ωR4C4，Cx≈CNR4/R3取R4=104/п、f=50HZ→tgδ=100п*104/п*C4=106C4(法)=C4(微法)即當(dāng)電橋調(diào)到平衡時(shí)，tgδ=C4。測(cè)量電容量Cx有時(shí)對(duì)于判斷其絕緣狀況也是有價(jià)值的。對(duì)于電容型套管，如果Cx明顯增加，常表示內(nèi)部電容層間有短路現(xiàn)象或有水分侵入。影響tgδ的因素

溫度tgδ值均隨溫度的上升而增加。通常都以20℃時(shí)的作為參考標(biāo)準(zhǔn)，為此，一般要在10~30