高電壓技術課件-第五章-電氣設備絕緣試驗(一)

第五章

電氣設備絕緣試驗（一）絕緣監(jiān)測和診斷的基本概念絕緣電阻和泄漏電流的測量介質損耗角正切的測量

絕緣的監(jiān)測和診斷技術分類：

1.按照對設備造成的影響程度分類

非破壞性試驗，即檢查性試驗：在較低電壓下或用其它不會損傷絕緣的方法測量絕緣的各種情況，判斷絕緣內部的缺陷

包含的種類：絕緣電阻試驗、介質損耗角正切試驗、局部放電試驗、絕緣油的氣相色譜分析等

破壞性試驗，即耐壓試驗：以等價或高于設備的正常運行電壓來考核設備的電壓耐受能力和絕緣水平。耐壓試驗對絕緣的考驗嚴格，能保證絕緣具有一定的絕緣水平或裕度；缺點是可能在試驗時給絕緣造成一定的損傷

包含的種類：交流耐壓試驗、直流耐壓試驗、雷電沖擊耐壓試驗及操作沖擊耐壓試驗

2.按照設備是否帶電的方式分類（兩類）

離線：要求被試設備退出運行狀態(tài)，通常是周期性間斷地施行 特點：可采用破壞性試驗和非破壞性試驗兩種方式。耐壓試驗往往是在非破壞性試驗之后才進行。缺點是對絕緣耐壓水平的判斷比較間接，尤其周期性的離線試驗更不易判斷準確

在線：在被試設備處于帶電運行的條件下，對設備的絕緣狀況進行連續(xù)或定時的監(jiān)測 特點：只能采用非破壞性試驗方式。除測定絕緣特性的數值外，還可分析特性隨時間的變化趨勢，顯著提高了其判斷的準確性

絕緣缺陷的分類

集中性缺陷：裂縫、局部破損、氣泡等

分布性缺陷：整體受潮、老化、變質等§5-1測定絕緣電阻

雙層介質模型的電流－時間特性

雙層介質等值電路圖吸收和泄漏電流及絕緣電阻的變化曲線

在工程應用上，把介質處在吸收過程時的U/i也稱為絕緣電阻R

吸收和泄漏電流及絕緣電阻的變化曲線定義吸收比K：

加壓60秒時的絕緣電阻與15秒時絕緣電阻之比值

定義極化指數P：

為加壓10分鐘時的絕緣電阻與1分鐘時電阻之比值

絕緣狀態(tài)的判定

若絕緣內部有集中性導電通道，或絕緣嚴重受潮，則電阻R1、R2會顯著降低，泄漏電流大大增加，時間常數τ大為減小，吸收電流迅速衰減。即使絕緣部分受潮，只要R1與R2中的一個數值降低，τ值也會大為減小，吸收電流仍會迅速衰減，仍可造成吸收比K（及極化指數P，下同）的下降。當K＝1或接近于1，則設備基本喪失絕緣能力。不同絕緣狀態(tài)下的絕緣電阻的變化曲線測量絕緣電阻與吸收比的方法

測量儀表：兆歐表

搖表：帶有手搖直流發(fā)電機的兆歐表，俗稱搖表

晶體管兆歐表：采用電池供電，晶體管振蕩器產生交變電壓，經變壓器升壓及倍壓整流后輸出直流電壓

兆歐表的電壓：500、1000、2500、5000V等

兆歐表選擇：根據設備電壓等級的不同，選用不同電壓的兆歐表。例：額定電壓1kV及以下者使用1000V兆歐表；1kV以上者使用2500V兆歐表

兆歐表的原理結構圖

例：用兆歐表測量套管絕緣電阻手搖式兆歐表測量三芯電力電纜絕緣電阻的接線圖測量絕緣電阻能發(fā)現的缺陷總體絕緣質量欠佳絕緣受潮兩極間有貫穿性的導電通道絕緣表面情況不良測量絕緣電阻不能發(fā)現的缺陷絕緣中的局部缺陷絕緣的老化測量絕緣電阻注意事項試驗前后將試品接地放電高壓測試連線架空測吸收比和極化指數時，應待電源電壓穩(wěn)定后再接入試品防止試品向兆歐表反向放電繞組的影響絕緣電阻與溫度的關系試驗的接線微安表的保護問題試驗結果分析判斷的情況§5-2測定泄漏電流試驗特點所加直流電壓較高，可以發(fā)現一些兆歐表不能發(fā)現的缺陷直流電壓逐漸升高，可觀察電流與電壓關系的線性度線性刻度，能精確讀取一、試驗接線1、微安表接于高壓側適用于被試品一極接地的情況2、微安表接于低壓側適合于接線端可與地分開的電氣設備有關試驗規(guī)程規(guī)定：最終電壓保持時間為1min測量電力變壓器主絕緣泄漏電流的接線T1――調壓器；T2――高壓試驗變壓器；D――高壓硅堆R――保護電阻；C――濾波電容；T――被試變壓器

保護電阻R用來產生電壓，使流過微安表的電流達到一定值的時候放電管動作并聯(lián)電容：濾波電容，減小微安表的擺動。還可以使放電管兩端電壓上升陡度降低。電容器和放電管用來分流試品擊穿時的短路電流。二、微安表的保護三、試驗結果的分析判斷比較法：將泄漏電流值與規(guī)程規(guī)定值比較；將泄漏電流值與歷史數據比較；對發(fā)電機、變壓器等重要設備，由電壓-電流關系曲線結合泄漏電流值全面分析。注意事項與測絕緣電阻相同電壓保持時間1分鐘（待電容電流和吸收電流充分衰減），泄漏電流穩(wěn)定§5-3介質損耗角正切的測量

西林電橋的基本原理測量的影響因素測試功效注意事項1.西林電橋的基本原理

西林電橋：

高壓臂：代表試品的Z1；無損耗的標準電容CN，它以阻抗Z2作為代表。

低壓臂：處在橋箱體內的可調無感電阻R3，以Z3來代表；無感電阻R4和可調電容C4的并聯(lián)，以Z4來代表

保護：放電管P

電橋平衡：檢流計G檢零 屏蔽：消除雜散電容的影響

電橋的平衡條件：

Z1/Z3=Z2/Z4

并聯(lián)等值回路

tgδ=1/ωRxCx=ωR4C4 Cx=R4CN/[R3(1+tg2δ)]串聯(lián)等值回路

tgδ=ωRxCx=ωR4C4 Cx=CNR4/R3

Cx：因為tg2

極小，故兩種等值電路的Cx近似相等西林電橋的基本回路

接線方式2.測量的影響因素1）電場的干擾外界電場的干擾主要是干擾源（包括試驗用高壓電源和試驗現場高壓帶電體）通過帶電設備與被試設備之間的電容耦合造成的。消除或減小電場干擾措施：加設屏蔽；倒相法；屏蔽：

雜散電容：高壓引線與低壓臂之間有電場的影響，可看作其間有雜散電容Cs。由于低壓臂的電位很低，Cx和C0的電容量很小，如C0一般只有50

100pF，雜散電容Cs的引入，會產生測量誤差。若附近另有高壓源，其間的雜散電容Cs1會引入干擾電流iS，也會造成測量誤差 需要屏蔽，消除雜散電容的影響西林電橋的基本回路2）磁場的干擾當電橋靠近漏磁通較大的設備時，會收到磁場的干擾，這一干擾主要是由于磁場作用于電橋檢流計內的電流線圈回路引起。措施：將電橋移至磁場干擾范圍以外，或將橋體就地轉動改變角度找到干擾最小的方位。測試功效有效受潮穿透性導電通道氣泡電離、絕緣分層、脫殼絕緣老化劣化絕緣油臟污、劣化無效局部損壞小部分絕緣的老化劣化個別絕緣弱點注意事項分部測試-部分缺陷與溫度的關系-指數規(guī)律與試驗電壓的關系-絕緣好：基本不變護環(huán)-表面泄露和屏蔽-干擾電場源測試繞組時tg

-首尾短接§5-4局部放電的測試

■局部放電的基本概念■測量的基本接線■測量時注意的問題■試驗結果分析判斷一、局部放電的基本概念

常用的固體絕緣材料不可能做得十分致密，總會不同程度地包含一些分散性的雜物。由于這些雜物的電導和介電常數不同于絕緣物，在外施電壓作用下，異物附近的電場較強，該處可能產生電離放電。如外施電壓為交變電壓時，局部放電具有發(fā)生與熄滅交替重復的特征。測量的基本原理二、測量的基本接線并聯(lián)法串聯(lián)法1、直接法

2、平衡法§5-5絕緣油中溶解氣體的色譜分析1、特征氣體

當設備內部出現過熱性故障和放電性故障時，絕緣油和固體絕緣材料裂解的速度大大加快，油中的某些氣體含量顯著地增加。特征氣體：與故障性質密切相關的那些氣體組分。不同故障類型產生的主要特征氣體和次要特征氣體如下表所示。

三比值法：用五種氣體的三對比值以不同的編碼表示作為判斷充油電氣設備故障類型的方法。編碼規(guī)則和故障類型的判別方法見下表。

2、油中溶解氣體的在線監(jiān)測

在設備上加裝脫氣裝置，并用氣體傳感器將氣體濃度轉化為電信號進行監(jiān)測。（1）現場脫氣法。一是用某些合成材料薄膜的透氣性，讓油中所溶解的氣體經此膜透析到氣室里。另一種方法是對取出的油樣吹氣，以將溶于油中的氣體替換出來。

（2）油中溶解氣體的現場