電氣設備的預防性試驗

1、第6章 電氣設備的預防性試驗,6.1 絕緣電阻的測試 6.2 泄漏電流的測量 6.3 介質損耗角正切值的測量 6.4 局部放電的測試 6.5 電壓分布的測量 6.6 絕緣油的電氣試驗和氣相色譜分析 6.7 絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測,高電壓工程基礎,高電壓工程基礎,試驗方法的分類： a. 破壞性試驗，或叫耐壓試驗。 b. 非破壞性試驗（在較低的電壓下或用其它不會損傷絕緣的辦法來測量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣的內部缺陷） 破壞性試驗和非破壞性試驗各有其特點，所反映的絕緣缺陷的性質是不同的，且對不同的絕緣結構和材料的有效性也不一樣,電氣設備絕緣缺陷的分類： 集中性缺陷（例如懸式絕緣子的瓷質開裂；發(fā)電機絕

2、緣局部磨損、擠壓破裂；電纜絕緣逐漸損壞等） b. 分布式缺陷（電氣設備整體絕緣性能下降，如電機、變壓器、套管中有機絕緣材料的受潮、老化、變質,高電壓工程基礎,6.1 絕緣電阻的測試,雙層介質的吸收現(xiàn)象,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，并沿電場方向排列而產生的,高電壓工程基礎,當絕緣受潮或有缺陷時，電流的吸收現(xiàn)象不明顯，總電流隨時間下降較緩慢，而試品的絕緣電阻與電流成反比。因此，根據(jù)的變化，就可以初步判斷絕緣的狀況,顯然，對于不均勻試品的絕緣，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象明顯，

3、值遠大于1；如果絕緣嚴重受潮，由于Ig大增，Ia迅速衰減，Ka值接近于1,高電壓工程基礎,絕緣電阻和吸收比的測量,1. 兆歐表的原理和接線圖,高電壓工程基礎,2. 試驗方法和影響測量結果的因素,1）為了避免被試品上可能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；

4、 （5）測試時必須記錄溫度,高電壓工程基礎,6.2 泄漏電流的測量,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,高電壓工程基礎,絕緣材料受潮后，與吸收電流相比，泄漏電流會增加。當介質上所加電壓去掉后，介質放電會出現(xiàn)吸收過程類似的過程，但沒有泄漏電流現(xiàn)象。由此可根據(jù)下面的極化指數(shù)和泄漏指數(shù)來判斷受潮程度,對于旋轉電機，如果極化指數(shù)小于1.5，泄漏指數(shù)大于30，就可以判定為受潮,高電壓工程基礎,測量泄漏電流應注意的事項,1）電壓的穩(wěn)定性 直流電壓的脈動系數(shù)不大于3%，電壓降落盡可能低。 （2）測量儀表的保護 （3）雜

5、散電流造成的誤差 要求直流高壓部分不發(fā)生電暈，或者高壓引線采用屏蔽線，被試品的低壓極和測量裝置用接地屏蔽籠屏蔽起來。 （4）被試品的接地 有些設備一端必須直接接地，測量系統(tǒng)串接在高壓側回路中。應將測量系統(tǒng)放在屏蔽籠中，盡可能將試品的高壓極和引線屏蔽起來，并與電源側的高壓引線連接于A處,高電壓工程基礎,6.3 介質損耗角正切的測量,介質損失角正切tg ： 交流電壓作用下電介質中電流的有功分量和無功分量的比值，是一個無量綱的數(shù)，反映的是電介質內單位體積中能量損耗的大小。 （1）在一定的電壓和頻率下，介質損失角正切值（tg）與絕緣介質的形狀、大小無關，只與介質的固有特性有關。（2） 測量tg可以有效

6、的發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、穿透性導電通道、絕緣內含氣泡的游離、絕緣分層和脫殼以及絕緣有臟污或劣化等缺陷,高電壓工程基礎,1. 西林電橋的基本原理,高電壓工程基礎,2. 外界電磁場對電橋的干擾,1）外界電場的干擾 包括試驗時的高壓電源和試驗現(xiàn)象其他高壓帶電體引起的干擾,高電壓工程基礎,2）外界磁場的干擾 電橋工作時處在交變磁場中，橋路內將感應出一干擾電勢，也會造成測量結果的不準確,高電壓工程基礎,3. 影響測量結果的因素,1）溫度的影響 一般情況，tg是隨溫度上升而增大的。現(xiàn)場試驗時，設備溫度是變化的，為便于比較，應將不同溫度下測得的tg值換算至20。 （2）試驗電壓的影響 良好的絕緣，在其額定電壓范圍內

7、，tg值是幾乎不變。如果絕緣中存在氣泡、分層、脫殼等，當所加試驗電壓足以使絕緣中的氣泡或氣隙放電，或者電暈、局部放電發(fā)生時，tg的值將隨試驗電壓的升高而迅速增大。 所以，測定tg時所加的電壓，最好接近于被試品的正常工作電壓,高電壓工程基礎,3）測量tg與試品電容的關系 對電容量較小的設備，如套管、互感器等，測量tg值能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性和整體分布性的缺陷。但對電容量較大的設備，如大中型變壓器、電力電纜、電容器、發(fā)電機等，測tg只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷。因此，通常對運行中的電機、電纜等設備進行預防性試驗時，不做tg測試。 對于可以分解為幾個絕緣部分的被試品，分解后來進行tg的測試，可以更有效地發(fā)

8、現(xiàn)缺陷。 （4）試品表面泄漏的影響 為消除表面泄漏，除應將套管表面擦干凈外，尚可加屏蔽。但應注意，屏蔽線不應改變被試品內的電場分布,高電壓工程基礎,4. 數(shù)字化測量方法,數(shù)字化測量tg，不僅可以很容易地調節(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,高電壓工程基礎,6.4 局部放電的測試,局部放電的檢測量： 視在放電量q、放電能量W,局部放電的危害： 局部放電將加速絕緣物的老化和破壞，發(fā)展到一定程度時，可能導致整個絕緣的擊穿。所以

9、，測定電氣設備在不同電壓下局部放電強度與變化規(guī)律，能預示設備的絕緣狀態(tài)，也是估計絕緣電老化速度的重要依據(jù),衡量局部放電強度的參量： 放電的重復率（放電頻率），平均放電電流、平均放電功率、局部放電的起始電壓與熄滅電壓等,高電壓工程基礎,局部放電的檢測回路,檢測原理：耦合電容器為被試品和測量阻抗之間提供一個低阻抗的通道。被試品一發(fā)生局部放電，因被試品Cx、耦合電容Ck和檢測阻抗Zm構成的回路內有電流流過，就可由檢出阻抗把與脈沖電流成比例的脈沖電壓檢測出來，檢測到的信號通過放大器送到測量儀器上,高電壓工程基礎,用超聲波探測器測量局部放電,1）特點 抗干擾能力相對較強，可以在運行中和耐壓試驗時檢測絕緣

10、內部的局部放電，適合預防性試驗的要求。 （2）工作原理 當電氣設備絕緣內部發(fā)生局部放電時，會產生一種超聲波，并向四面?zhèn)鞑?，直到電氣設備容器的表面。若在設備外壁放一壓電元件，在交變壓力波的作用下，具有壓電效應的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)交變的束縛電荷。這一表面束縛電荷的變化便引起了端部金屬電極上電荷的變化，或在外回路中引起交變電流，從而將交變壓力波轉換成電氣量，由此可測量局部放電,高電壓工程基礎,6.6 絕緣油的電氣試驗和氣相色譜分析,絕緣油的閃點下降和酸值增加，常由于設備局部過熱導致油分解所致。絕緣油受潮、臟污（如纖維塵埃、碳化等）會使其擊穿電壓下降，同時油受潮

11、或者變質時，tg增加。 通過在標準油杯中作油的擊穿試驗以及在專用的試驗電極中測油的tg可以檢查油的電氣性能。由于溫度對油的tg值影響較大，溫度高時，不同質量油的tg差別可能更大，故測量tg時需將電極放在恒溫箱中,絕緣油的電氣試驗,高電壓工程基礎,各種絕緣缺陷的特征： a. 變壓器內部存在金屬部分局部過熱：總烴含量較高，其中 甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）也較多； b. 固體絕緣（如紙、木材等）熱分解：CO、CO2含量高； c. 局部放電：乙炔（C2H2）和H2的含量較大。 氣相色譜試驗的優(yōu)點： 可以發(fā)現(xiàn)充油電氣設備中某些用tg等方法所不能發(fā)現(xiàn)的局部性缺陷（如局部過熱、局部放電），迅速簡便，不

12、需要設備停電，適合于預防性試驗的要求?？梢约皶r掌握變壓器、互感器等設備的運行情況，有效地防止了事故的發(fā)生,絕緣油的氣相色譜分析,高電壓工程基礎,氣相色譜分析試驗方法： 取出運行中電氣設備的油樣，將油樣經(jīng)噴嘴噴入真空罐內，使油中溶解的氣體迅速釋放出來。然后將脫出的氣體壓縮至常壓，用注射器抽取試樣后進行分析,高電壓工程基礎,6.7 絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測,tg 的在線監(jiān)測,1. 電橋法,由互感器帶來的角差，可通過RC移相電路予以校正。電橋法的優(yōu)點是，它的測量與電源波形及頻率不相關；其缺點是，由于R3的接入，改變了被測設備原有的狀態(tài),高電壓工程基礎,2. 全數(shù)字測量法（數(shù)字積分法,原理：用AD轉換器分別對電壓和電流波形進行數(shù)字采集，然后根據(jù)傅里葉分析法的原理進行的數(shù)字運算，最終可以求得tg的值,高電壓工程基礎,局部放電的在線監(jiān)測,電力變壓器PD的在線聲電聯(lián)合監(jiān)測 CD電流脈沖檢測器；MC-超聲傳感器； RC-羅戈夫斯基線圈；NP-中心點套管,電流脈沖及超聲信號 (a)來自某RC；(