電氣設備絕緣預防性試驗7591

2024/9/19電氣設備絕緣(juéyuán)預防性試驗7591第一頁，共46頁。電氣設備絕緣缺陷的產生制造時潛伏下來的運行中逐步發(fā)展起來的絕緣缺陷的分類集中性缺陷瓷質開裂；發(fā)電機絕緣局部磨損、擠壓破裂；電纜在局部放電作用下絕緣逐漸損壞分布(fēnbù)性缺陷整體絕緣性能下降，如絕緣中的有機材料的受潮、老化、變質等預防性試驗方法分類破壞性試驗(耐壓試驗)：嚴格，但產生損傷非破壞性試驗：電壓較低，不會損傷絕緣：容易實現(xiàn)破壞性試驗和非破壞性試驗各有其持點第二頁，共46頁。6.1絕緣(juéyuán)電阻的測量測量絕緣電阻是檢查電氣設備絕緣狀態(tài)(zhuàngtài)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？第三頁，共46頁。6.1.1多層介質的吸收(xīshōu)現(xiàn)象雙層介質(jièzhì)的等值電路吸收(xīshōu)曲線當在絕緣上施加直流電壓時，流經(jīng)絕緣的電流會隨著時間逐漸下降，最終達到一個穩(wěn)定值，這就是不均勻介質的吸收現(xiàn)象本質：夾層介質的界面極化這些電荷被介質吸收了！第四頁，共46頁。雙層介質(jièzhì)的吸收現(xiàn)象雙層介質的等值電路吸收曲線陰影部分的面積為絕緣在充電過程中逐漸“吸收”的電荷。這種逐漸“吸收”電荷的現(xiàn)象叫做“吸收現(xiàn)象”，對應的電流稱為吸收電流。它是由于介質中偶極子逐漸轉向，并沿電場方向排列(páiliè)而產生的。第五頁，共46頁。6.1.2絕緣電阻和吸收(xīshōu)比測量絕緣電阻在設備絕緣上施加確定的直流電壓，經(jīng)過(jīngguò)一定時間（通常為60秒）后呈現(xiàn)的電阻值吸收比K=R60“／R15”當絕緣良好時，K常高于某一定值（1.3）絕緣普遍受潮時，K接近1極化指數(shù)（10min/1min）兆歐表測量第六頁，共46頁。兆歐表的原理(yuánlǐ)和接線圖（搖表）第七頁，共46頁。絕緣電阻的測量(cèliáng)接線儀器：兆歐表兆歐表一般有三個接線端子被試品接在端子“E”和“L”之間保護端子“G”（與L相連）有時稱為屏蔽端子輸出電壓為負極性直流（why?）有500V、1000V、2500V、5000V等多個(duōɡè)等級What’sthis?第八頁，共46頁。試驗方法(fāngfǎ)和影響測量結果的因素（1）為了避免被試品上可能(kěnéng)存留殘余電荷而造成誤差，試驗前應將試品接地放電一段時間；（2）試驗時，將被試品接于L、E之間，如果被試品表面的泄漏電流較大，為避免表面泄漏電流的影響，必須加以屏蔽，屏蔽線應接在兆歐表屏蔽端G上；（3）驅動兆歐表達到額定轉速，并保持恒定；（4）測量吸收比時，先驅動兆歐表達額定轉速，待指針指到∞時，用絕緣工具將火線迅速接至試品上，同時記錄時間，分別讀取15s和60s的絕緣電阻值；（5）測試時必須記錄溫度。第九頁，共46頁。測量結果的影響(yǐngxiǎng)因素被試設備絕緣上可能存留殘余電荷造成吸收(xīshōu)現(xiàn)象不明顯試驗前應對設備充分放電固體絕緣表面狀況絕緣電阻隨溫度呈指數(shù)規(guī)律下降測量時必須記錄設備溫度第十頁，共46頁。實例：同步電機干燥前后(qiánhòu)絕緣電阻的變化干燥前（受潮），15oC干燥完畢，73.5oC運行3天，冷卻后27oC本圖(běntú)說明：吸收現(xiàn)象（溫度不變）絕緣電阻與溫度的關系第十一頁，共46頁。6.2直流泄漏(xièlòu)電流的測量絕緣電阻和吸收比測量簡單易行，有時很有效：整體受潮(shòucháo)等試驗電壓相對較低，靈敏度和準確性較低 5000/（110×1000）提高試驗電壓》》直流泄漏電流試驗直接測量泄漏電流因試驗電壓提高，試驗靈敏度和準確性較高試驗設備要求提高兩者試驗原理相同第十二頁，共46頁。直流泄漏電流試驗原理(yuánlǐ)接線直流泄漏電流試驗和直流耐壓試驗常利用(lìyòng)同一套直流高壓發(fā)生裝置同時進行Time?1min第十三頁，共46頁。直流高壓的產生方式(fāngshì)與要求產生利用交流高壓經(jīng)高壓硅堆半波整流采用（多級）串級倍壓整流電路(diànlù)（實驗講義）要求直流試驗電壓的脈動系數(shù)應不大于3％脈動系數(shù)＝[（最高值－最低值）/2倍平均值]×100%第十四頁，共46頁。測量泄漏電流(diànliú)的影響因素與絕緣電阻測量相同的影響因素殘余電荷絕緣表面狀況設備溫度其它因素外加直流電壓的穩(wěn)定性測量微安表的保護和接入位置高壓引線(yǐnxiàn)引起的雜散電流帶來的測量誤差第十五頁，共46頁。泄漏(xièlòu)電流測量儀表測量泄漏電流的電路圖T.O.—被試品；H—高電位電極；L—低電位電極；A—直流電位表；R—保護電阻；P—放電管；T.O.某設備絕緣的泄漏電流曲線

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：絕緣有擊穿的危險第十六頁，共46頁。介質(jièzhì)損失角正切值tgδ的測量第十七頁，共46頁。6.3介質(jièzhì)損失角正切值tgδ的測量CXRx第十八頁，共46頁。當電氣設備絕緣整體性能下降，如普遍受潮、臟污或老化(lǎohuà)，以及絕緣中有間隙發(fā)生局部放電時，流過絕緣的有功電流分量IRx將增大，tgδ也增大通過測量tgδ值可以發(fā)現(xiàn)絕緣的分布性缺陷若缺陷部分在整個絕緣中的體積較大，則測量tg容易發(fā)現(xiàn)絕緣的缺陷。如果絕緣缺陷是集中性的（非貫穿性的），或缺陷部分在整個絕緣中占很小的體積，則該方法不很有效套管、電力變壓器、互感器和某些電容器電機、電纜第十九頁，共46頁。6.3.1西林(xīlín)電橋的測量原理R4C4R3CXCNCDABGRx當電橋平衡時，檢流計中無電流(diànliú)流過，各臂阻抗?jié)M足關系式：第二十頁，共46頁。當電橋平衡時，C4的微法數(shù)就等于被試品的tgδ值在電橋的分度盤上，C4的數(shù)值直接以tgδ的百分數(shù)（％）來表示測量被試品的電容Cx對于判斷某些(mǒuxiē)絕緣狀況也是有價值的問題(wèntí)：電容量大了意味著什么故障電容量小了意味著什么故障第二十一頁，共46頁。6.3.2外界(wàijiè)電磁場對電橋的干擾1）外界電場的干擾2）外界磁場的干擾消除干擾的辦法將電橋的低壓部分全部屏蔽(píngbì)起來，引線也采用屏蔽(píngbì)電纜線采用抗干擾源移相法倒相法改變接線（正、反接法）第二十二頁，共46頁。2.外界(wàijiè)電磁場對電橋的干擾外界電場干擾源~（1）外界電場的干擾包括試驗(shìyàn)時的高壓電源和試驗(shìyàn)現(xiàn)象其他高壓帶電體引起的干擾。第二十三頁，共46頁。1.西林(xīlín)電橋的基本原理第二十四頁，共46頁。（2）外界磁場的干擾電橋工作時處在交變磁場中，橋路內將感應(gǎnyìng)出一干擾電勢，也會造成測量結果的不準確。，第二十五頁，共46頁。6.3.3影響tgδ測量(cèliáng)結果的因素被試電氣設備的溫度試驗電壓的大小被試電氣設備絕緣(juéyuán)的電容（試品電容）被試電氣設備外絕緣(juéyuán)表面的泄漏影響第二十六頁，共46頁。6.3.4數(shù)字化測量方法數(shù)字化測量tg，不僅可以很容易(róngyì)地調節(jié)電橋平衡，而且可以防止外界干擾。原理：利用傳感器從試品上取得所需的電壓信號U和電流信號I，經(jīng)前置A/D轉換電路數(shù)字化后，送至數(shù)據(jù)處理計算機或單片機，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后算出電流電壓之間的相位差，最后得到tg的測量值。第二十七頁，共46頁。6.4局部放電(fàngdiàn)的測量測定局部放電，能預示絕緣(juéyuán)狀況，也是估計絕緣(juéyuán)電老化速度的重要根據(jù)局部放電伴隨發(fā)生許多現(xiàn)象電現(xiàn)象：電脈沖，介質損耗的增大和電磁波非電現(xiàn)象：光、熱、噪音、氣體壓力變化和化學變化局部放電檢測方法電：電脈沖、介質損耗，可定量非電：靈敏度不夠，只能定性電脈沖法檢測的參數(shù)視在放電量Δq放電能量W放電的重復率(放電頻度)等第二十八頁，共46頁。6.4.1局部(júbù)放電的檢測回路Cx—被試品的電容(diànróng)Ck—耦合電容(diànróng)Zm、Z’m—測量阻抗Z—低通濾波器U—電壓(diànyā)源M—測量儀器A—放大器CX一端接地CX兩端絕緣平衡電路第二十九頁，共46頁。6.4.2局部(júbù)放電的測量阻抗和測量儀器Zm和測量的靈敏度、輸出波形及脈沖(màichōng)的分辨率都有關系要消除或減弱輸出電壓的工頻成分要使脈沖(màichōng)分量的持續(xù)時間足夠小，以保證快速連續(xù)脈沖(màichōng)的分辨率阻抗值應足夠高，由它決定輸出電壓和電流的波形常用測量阻抗:電阻、電感、電阻與電感并聯(lián)以及電感與電容并聯(lián)四種形式。Zm》》濾波》》放大》》指示記錄儀器測量儀器陰極射線示波器→數(shù)字存儲示波器指示型電壓表脈沖(màichōng)計數(shù)器第三十頁，共46頁。測量儀器的校正測量儀器所測得的局部放電脈沖值是與被試品的局部放電視在放電量q成比例的，要從指示值來算得q是困難的，只能通過試驗來確定，即PD的測量儀器必須(bìxū)進行試驗校正。第三十一頁，共46頁。局部(júbù)放電測試儀（一）第三十二頁，共46頁。局部(júbù)放電測試儀（二）第三十三頁，共46頁。第三十四頁，共46頁。大型(dàxíng)發(fā)電機定子繞組絕緣

局部放電測量波形第三十五頁，共46頁。6.4.3用超聲波探測器測量局部(júbù)放電特點與電脈沖法相比，抗干擾能力相對較強工作原理發(fā)生局部放電時，會產生超聲波，并向四面?zhèn)鬟f，直到電氣設備容器的表面在設備外壁，放一壓電元件，在交變壓力波的作用下，壓電晶體便產生交變的彈性變形，晶體沿受力方向的兩端面上便會出現(xiàn)(chūxiàn)交變的束縛電荷將交變壓力波產生的束縛電荷轉換為電氣量，由此可測量局部放電第三十六頁，共46頁。局部放電(fàngdiàn)測量小結絕緣中內在的局部缺陷，特別(tèbié)是在程度尚不嚴重時，用別的方法往往很難發(fā)現(xiàn)用測量局部放電的方法，卻能比較靈敏地檢測出來電力部門現(xiàn)已將局部放電列入試驗項目局放測量對發(fā)現(xiàn)絕緣早期缺陷，具有很重要的意義！第三十七頁，共46頁。6.5電壓(diànyā)分布的測量絕緣表面電壓分布的特點：當表面比較清潔(qīngjié)時：電壓分布由絕緣電容和雜散電容決定當表面因污染而電阻下降時：電壓分布由表面電導決定測量電壓分布可以發(fā)現(xiàn)的絕緣狀況：掌握絕緣子串的污穢狀況絕緣子絕緣狀況，特別是可用來判別零值絕緣子通過測量電機線棒對鐵芯的電位，判斷線棒與槽壁接觸狀況及氣隙放電第三十八頁，共46頁。短路叉測量電壓分布的方法：將短路叉的一端2與被測絕緣子下方緊鄰的絕緣子的鐵帽相接觸，再將另一端l靠近被測絕緣子的鐵帽，此時，若被測絕緣子承受(chéngshòu)了一定的電壓則在短路叉1端與鐵帽間產生火花。被測絕緣子承受(chéngshòu)的電壓越高，則出現(xiàn)火花越早，且火花的聲音亦越大。短路叉火花放電電壓可調可以定性，但無法定量要防止放電導致絕緣閃絡缺點：分辨率較低，易受環(huán)境影響放電間隙法：（詳見實驗）間隙放電電壓不變，改變位置，一次記錄整個絕緣子串上的電壓，可計算出每個絕緣子承受的電壓比例(bǐlì)即電壓分布系數(shù)

第三十九頁，共46頁。音響(yīnxiǎng)式測桿：音響式測桿的測量原理：高壓(gāoyā)電容C及放電管等在工作時處于高電位，而右側所示的接收器及儀表等處于低電位，兩者用空心絕緣桿連接起來當被測絕緣子兩端電壓降低時，放電管的放電頻率降低，發(fā)聲器中發(fā)出的聲音頻率也變低，于是，儀表讀數(shù)較小，反之則較大與火花放電大小相對應得放電管頻率信號可用聲音表達，也可采用光的形式傳遞音響式測桿的檢出電壓范圍約為1~20kV第四十頁，共46頁。6.6絕緣油中溶解(róngjiě)氣體分析（DGA）絕緣油是電氣設備絕緣的重要組成部分絕緣冷卻滅弧絕緣油試驗(shìyàn)絕緣油的電氣試驗(shìyàn)絕緣油中溶解氣體分析（DGA）試驗(shìyàn)時電氣設備可以不必停電！第四十一頁，共46頁。6.6.1絕緣油的電氣(diànqì)試驗電氣試驗的主要(zhǔyào)內容油的閃點：油在規(guī)定條件下加熱，直到它的蒸汽與空氣的混合氣接觸火焰發(fā)生閃火時的最低溫度，稱為閃點酸值水分