高電壓技術(shù)第3章電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)39

1、第三章第三章 電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)2/41概述概述一一電氣設(shè)備絕緣缺陷形成的原因電氣設(shè)備絕緣缺陷形成的原因 制造時(shí)潛伏的；制造時(shí)潛伏的；p 機(jī)械碰撞機(jī)械碰撞 運(yùn)行中在外界作用下發(fā)展起來(lái)的；運(yùn)行中在外界作用下發(fā)展起來(lái)的；p 工作電壓、電壓、大氣、機(jī)械力、熱、化學(xué)等工作電壓、電壓、大氣、機(jī)械力、熱、化學(xué)等二二電氣設(shè)備絕緣缺陷的分類電氣設(shè)備絕緣缺陷的分類 集中性缺陷集中性缺陷p 裂縫、局部破損、氣泡等裂縫、局部破損、氣泡等 分散性缺陷分散性缺陷p 內(nèi)絕緣受潮、老化、變質(zhì)等內(nèi)絕緣受潮、老化、變質(zhì)等高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)3

2、/41三三電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)分類電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)分類1. 按照對(duì)設(shè)備造成的影響程度分類（兩類）按照對(duì)設(shè)備造成的影響程度分類（兩類） 絕緣預(yù)防性試驗(yàn)絕緣預(yù)防性試驗(yàn)( (非破壞性試驗(yàn)非破壞性試驗(yàn)) )u 在較低電壓下或用其它不會(huì)損傷絕緣的方法測(cè)量絕緣的在較低電壓下或用其它不會(huì)損傷絕緣的方法測(cè)量絕緣的各種情況，從而判斷絕緣內(nèi)部的缺陷各種情況，從而判斷絕緣內(nèi)部的缺陷u 包含的種類包含的種類 絕緣電阻、泄漏電流測(cè)量絕緣電阻、泄漏電流測(cè)量 介質(zhì)損耗角正切測(cè)量介質(zhì)損耗角正切測(cè)量 局部放電測(cè)量局部放電測(cè)量 電壓分布測(cè)量等電壓分布測(cè)量等 概述概述高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)4/41 絕緣高電壓試驗(yàn)（破

3、壞性試驗(yàn)）絕緣高電壓試驗(yàn)（破壞性試驗(yàn)）u 以高于設(shè)備的正常運(yùn)行電壓來(lái)考核設(shè)備的電壓耐受能以高于設(shè)備的正常運(yùn)行電壓來(lái)考核設(shè)備的電壓耐受能力和絕緣水平。力和絕緣水平。 優(yōu)點(diǎn)：耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)嚴(yán)格，能保證絕緣優(yōu)點(diǎn)：耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)嚴(yán)格，能保證絕緣具有一定的絕緣水平或裕度；具有一定的絕緣水平或裕度； 缺點(diǎn)：可能在試驗(yàn)時(shí)給絕緣造成一定的損傷。缺點(diǎn)：可能在試驗(yàn)時(shí)給絕緣造成一定的損傷。u 包含的種類：包含的種類： 交流高電壓試驗(yàn)交流高電壓試驗(yàn) 直流高電壓試驗(yàn)直流高電壓試驗(yàn) 沖擊高電壓試驗(yàn)沖擊高電壓試驗(yàn)概述概述高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)5/412. 按照設(shè)備是否帶電的方式分類（兩類）按照

4、設(shè)備是否帶電的方式分類（兩類） 離線離線u 在離線的監(jiān)測(cè)和診斷時(shí)，要求被試設(shè)備退出運(yùn)行在離線的監(jiān)測(cè)和診斷時(shí)，要求被試設(shè)備退出運(yùn)行狀態(tài)，通常是周期性間斷地施行狀態(tài)，通常是周期性間斷地施行 特點(diǎn)：可采用破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)兩種特點(diǎn)：可采用破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)兩種方式，兩種方式是相輔相成的。方式，兩種方式是相輔相成的。 缺點(diǎn)：對(duì)絕緣耐壓水平的判斷比較間接，尤其缺點(diǎn)：對(duì)絕緣耐壓水平的判斷比較間接，尤其對(duì)于周期性的離線試驗(yàn)更不易判斷準(zhǔn)確對(duì)于周期性的離線試驗(yàn)更不易判斷準(zhǔn)確。概述概述高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)6/41 在線在線u 在線監(jiān)測(cè)則是在被試設(shè)備處于帶電運(yùn)行的條件下在線監(jiān)測(cè)則是在

5、被試設(shè)備處于帶電運(yùn)行的條件下，對(duì)設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行連續(xù)或定時(shí)的監(jiān)測(cè)，通，對(duì)設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行連續(xù)或定時(shí)的監(jiān)測(cè)，通常是自動(dòng)進(jìn)行的常是自動(dòng)進(jìn)行的 特點(diǎn)：只能采用非破壞性試驗(yàn)方式。由于可連特點(diǎn)：只能采用非破壞性試驗(yàn)方式。由于可連續(xù)監(jiān)測(cè)，除測(cè)定絕緣特性的數(shù)值外，還可分析續(xù)監(jiān)測(cè)，除測(cè)定絕緣特性的數(shù)值外，還可分析特性隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，從而顯著提高了其判特性隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，從而顯著提高了其判斷的準(zhǔn)確性。斷的準(zhǔn)確性。 概述概述高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)7/41本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)8/41第一節(jié)第一節(jié) 絕緣的老化絕緣的老化一一絕緣介質(zhì)老化的概念及原因絕

6、緣介質(zhì)老化的概念及原因u 絕緣的老化絕緣的老化電氣設(shè)備的絕緣在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中電氣設(shè)備的絕緣在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列物理變化和化學(xué)變化，致使其電氣、會(huì)發(fā)生一系列物理變化和化學(xué)變化，致使其電氣、機(jī)械及其他性能逐漸劣化的現(xiàn)象。機(jī)械及其他性能逐漸劣化的現(xiàn)象。1. 絕緣介質(zhì)老化的概念絕緣介質(zhì)老化的概念u 熱、電、機(jī)械力、水分、氧化、各種射線、微生物熱、電、機(jī)械力、水分、氧化、各種射線、微生物等因素的作用。等因素的作用。2. 絕緣介質(zhì)老化的因素絕緣介質(zhì)老化的因素高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)9/41第一節(jié)第一節(jié) 絕緣的老化絕緣的老化二二絕緣介質(zhì)老化的主要形式絕緣介質(zhì)老化的主要形式1. 電介質(zhì)

7、的熱老化電介質(zhì)的熱老化u 電介質(zhì)的熱老化電介質(zhì)的熱老化在高溫下，電介質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)就在高溫下，電介質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生明顯的劣化；即使溫度不太高，但如作用時(shí)間會(huì)發(fā)生明顯的劣化；即使溫度不太高，但如作用時(shí)間很長(zhǎng)，絕緣性可能也會(huì)發(fā)生不可逆的劣化現(xiàn)象。很長(zhǎng)，絕緣性可能也會(huì)發(fā)生不可逆的劣化現(xiàn)象。u 溫度越高，絕緣老化得越快，壽命越短。溫度越高，絕緣老化得越快，壽命越短。 2. 電介質(zhì)的電老化電介質(zhì)的電老化u 電介質(zhì)的電老化電介質(zhì)的電老化在外加高電壓或強(qiáng)電場(chǎng)作用下的在外加高電壓或強(qiáng)電場(chǎng)作用下的老化。老化。u 介質(zhì)電老化的主要原因介質(zhì)電老化的主要原因介質(zhì)中出現(xiàn)局部放電介質(zhì)中出現(xiàn)局部放電高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高

8、電壓技術(shù)高電壓技術(shù)10/41第一節(jié)第一節(jié) 絕緣的老化絕緣的老化 機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力u 有脆性、塑性和彈性三種。對(duì)絕緣老化的速度有很大的有脆性、塑性和彈性三種。對(duì)絕緣老化的速度有很大的影響，產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致局部放電；影響，產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致局部放電； 吸潮性能吸潮性能u 在潮濕地區(qū)要選用吸濕性小、憎水性強(qiáng)的材料。一般而在潮濕地區(qū)要選用吸濕性小、憎水性強(qiáng)的材料。一般而言，非極性電介質(zhì)吸濕性低，極性電介質(zhì)吸濕性較強(qiáng)言，非極性電介質(zhì)吸濕性低，極性電介質(zhì)吸濕性較強(qiáng) 化學(xué)性能及抗生物性化學(xué)性能及抗生物性u(píng) 化學(xué)性能指材料的化學(xué)穩(wěn)定性如耐腐蝕性氣體、液體溶化學(xué)性能指材料的化學(xué)穩(wěn)定性如耐腐蝕性氣體、液體溶劑等抗生物性

9、指材料抗霉菌、昆蟲的性能，在濕熱地區(qū)劑等抗生物性指材料抗霉菌、昆蟲的性能，在濕熱地區(qū)尤為重要尤為重要三三影響絕緣介質(zhì)老化的其他因素影響絕緣介質(zhì)老化的其他因素返回返回高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)11/41雙層介質(zhì)等值電路圖雙層介質(zhì)等值電路圖U1U2第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量一一測(cè)量絕緣電阻與吸收比的工作原理測(cè)量絕緣電阻與吸收比的工作原理u 大多電氣設(shè)備的絕緣是多層的，一般用雙層介質(zhì)的模型來(lái)分大多電氣設(shè)備的絕緣是多層的，一般用雙層介質(zhì)的模型來(lái)分析多層介質(zhì)的特應(yīng)析多層介質(zhì)的特應(yīng) t=0+ （S合閘瞬間），電壓按電容分布合閘瞬間），電壓按

10、電容分布21012CUUCC 12012CUUCC 高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)12/41第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量 t= （穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)），電壓按電組分布），電壓按電組分布雙層介質(zhì)等值電路圖雙層介質(zhì)等值電路圖U1U21112RUURR 2212RUURR 穩(wěn)態(tài)電流（電導(dǎo)電流）穩(wěn)態(tài)電流（電導(dǎo)電流）12gUIRR 高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)13/41第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量雙層介質(zhì)等值電路圖雙層介質(zhì)等值電路圖U1U2 由于吸收現(xiàn)象由于吸收現(xiàn)象U10U1 ，U20U2則電

11、則電壓的變化規(guī)律為壓的變化規(guī)律為 代入代入U(xiǎn)10、U1 、U20 、 U2的值可得的值可得0()tuUUUe 2122121212tRCRuUeRRCCRR 1211121212tRCRuUeRRCCRR 121212R RCCRR 過(guò)渡時(shí)間常數(shù)過(guò)渡時(shí)間常數(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)14/41第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量雙層介質(zhì)等值電路圖雙層介質(zhì)等值電路圖U1U2 流過(guò)雙層介質(zhì)的電流為流過(guò)雙層介質(zhì)的電流為 選用第一個(gè)方程式，則選用第一個(gè)方程式，則1122RCRCiiiiii 或或 22211212121212()tU RCRCUi

12、eRRCCRR R R 電導(dǎo)電流電導(dǎo)電流Ig吸收電流吸收電流Iau 當(dāng)絕緣嚴(yán)重受潮或出現(xiàn)導(dǎo)電性缺陷當(dāng)絕緣嚴(yán)重受潮或出現(xiàn)導(dǎo)電性缺陷時(shí)，阻值時(shí)，阻值R1、R2 或兩者之和顯著減或兩者之和顯著減小，小， Ig大大增加，而大大增加，而Ia迅速衰減。迅速衰減。高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)15/41第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量二二絕緣電阻和吸收比的測(cè)量絕緣電阻和吸收比的測(cè)量1. 測(cè)量絕緣電阻的意義及不足測(cè)量絕緣電阻的意義及不足u 絕緣電阻絕緣電阻電導(dǎo)電流對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)阻值電導(dǎo)電流對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)阻值。R=R1+R2u 受潮時(shí)，絕緣電阻顯著降低，受潮時(shí)，絕

13、緣電阻顯著降低，Ig顯著增大，顯著增大，Ia迅速衰減。因迅速衰減。因此，能揭示此，能揭示絕緣整體受潮、局部嚴(yán)重受潮、存在貫穿性缺陷絕緣整體受潮、局部嚴(yán)重受潮、存在貫穿性缺陷等情況。等情況。p 不足不足 大型設(shè)備大型設(shè)備( (如大型發(fā)電機(jī)、變壓器如大型發(fā)電機(jī)、變壓器) )的吸收電流很大，的吸收電流很大，要測(cè)穩(wěn)態(tài)電阻要花很長(zhǎng)時(shí)間要測(cè)穩(wěn)態(tài)電阻要花很長(zhǎng)時(shí)間 有些設(shè)備有些設(shè)備( (如電機(jī)如電機(jī)) )由由Ig 反映的絕緣電阻往往有很大的反映的絕緣電阻往往有很大的變化范圍，很難給出一定的絕緣電阻判斷標(biāo)準(zhǔn)變化范圍，很難給出一定的絕緣電阻判斷標(biāo)準(zhǔn)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)16/41第二節(jié)第二節(jié) 絕

14、緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量2. 吸收比和極化指數(shù)吸收比和極化指數(shù)u 對(duì)某些大型試驗(yàn)品，用測(cè)對(duì)某些大型試驗(yàn)品，用測(cè)“吸收比吸收比”的方法替代測(cè)絕緣電阻的方法替代測(cè)絕緣電阻u 吸收比吸收比K1 加壓加壓6060秒時(shí)的絕秒時(shí)的絕緣電阻與緣電阻與1515秒時(shí)絕緣電阻之比秒時(shí)絕緣電阻之比p K1恒大于恒大于1 1，越大表示吸收現(xiàn)，越大表示吸收現(xiàn)象越顯著，絕緣性能越好象越顯著，絕緣性能越好p 吸收比是同一試品在兩個(gè)不同吸收比是同一試品在兩個(gè)不同時(shí)刻的絕緣電阻的比值，排除時(shí)刻的絕緣電阻的比值，排除了絕緣結(jié)構(gòu)和體積尺寸的影響了絕緣結(jié)構(gòu)和體積尺寸的影響6 01 511 56

15、0RIKRI 吸收比吸收比i1i3i2i= i1 +i2 + i3I606015I15i t(s)流過(guò)電介質(zhì)電流流過(guò)電介質(zhì)電流高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)17/41第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量u 大容量電氣設(shè)備中，吸收現(xiàn)象延續(xù)大容量電氣設(shè)備中，吸收現(xiàn)象延續(xù)更更長(zhǎng)時(shí)間，吸收比不能很好長(zhǎng)時(shí)間，吸收比不能很好地反映絕緣的真實(shí)狀態(tài)，用極化指數(shù)再判斷。地反映絕緣的真實(shí)狀態(tài)，用極化指數(shù)再判斷。u 極化指數(shù)極化指數(shù)K2 為加壓為加壓1010分鐘時(shí)的絕緣電阻與分鐘時(shí)的絕緣電阻與1 1分鐘時(shí)絕緣電分鐘時(shí)絕緣電阻之比值阻之比值p K2恒大于恒大于1 1

16、，越大表示吸收現(xiàn)象越顯著，絕緣性能越好，越大表示吸收現(xiàn)象越顯著，絕緣性能越好 極化指數(shù)極化指數(shù)10min21minRKR 高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)18/41第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量3. 絕緣狀態(tài)的判定絕緣狀態(tài)的判定u 若絕緣內(nèi)部有集中性導(dǎo)電通道若絕緣內(nèi)部有集中性導(dǎo)電通道，或絕緣嚴(yán)重受潮，則電阻，或絕緣嚴(yán)重受潮，則電阻R1 、R2會(huì)顯著降低，泄漏電流大會(huì)顯著降低，泄漏電流大大增加，時(shí)間常數(shù)大為減小，大增加，時(shí)間常數(shù)大為減小，吸收電流迅速衰減。吸收電流迅速衰減。u 當(dāng)當(dāng)K1或或K2等于等于1 1或接近于或接近于1 1，則，則設(shè)備

17、基本喪失絕緣能力。設(shè)備基本喪失絕緣能力。不同絕緣狀態(tài)下的絕緣電阻的變不同絕緣狀態(tài)下的絕緣電阻的變化曲線化曲線u 注意：某些集中性缺陷已相當(dāng)嚴(yán)重，以致在耐壓試驗(yàn)時(shí)被擊穿注意：某些集中性缺陷已相當(dāng)嚴(yán)重，以致在耐壓試驗(yàn)時(shí)被擊穿，但在此前測(cè)得的絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)卻并不低，但在此前測(cè)得的絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)卻并不低，因因?yàn)槿毕菸簇灤┙^緣。為缺陷未貫穿絕緣。所以僅憑絕緣電阻判斷絕緣狀態(tài)是不夠的所以僅憑絕緣電阻判斷絕緣狀態(tài)是不夠的高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)19/41第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量u 測(cè)量絕緣電阻最常用的儀表為測(cè)量絕緣

18、電阻最常用的儀表為手搖式兆歐表手搖式兆歐表u 兆歐表的電壓：兆歐表的電壓：500、1000、2500、5000V等等u 兆歐表選擇：根據(jù)設(shè)備電壓等級(jí)的不同，選用不同兆歐表選擇：根據(jù)設(shè)備電壓等級(jí)的不同，選用不同電壓的兆歐表。例：額定電壓電壓的兆歐表。例：額定電壓1kV及以下者使用及以下者使用1000V兆歐表；兆歐表；1kV以上者使用以上者使用2500V兆歐表。兆歐表。4. 絕緣電阻的測(cè)量?jī)x器絕緣電阻的測(cè)量?jī)x器高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)20/41第二節(jié)第二節(jié) 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測(cè)量三三泄漏電流的測(cè)量泄漏電流的測(cè)量 加在試品上的直流電壓比兆歐表的工作電壓高得多加在試品上的直流電壓比兆歐表的工