絕緣電阻及吸收比測量原理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)檢測絕緣電阻試驗是對變壓器主絕緣性能的試驗，主要診斷變壓器由于機(jī)械、電場、溫度、化學(xué)等作用及潮濕污穢等影響程度，能靈敏反映變壓器絕緣整體受潮、整體劣化和絕緣貫穿性缺陷，是變壓器能否投運(yùn)的主要參考判據(jù)之一。1 絕緣電阻的試驗原理  變壓器的絕緣電阻對雙繞組結(jié)構(gòu)而言是表征變壓器高壓對低壓及地、低壓對高壓及地、高壓和低壓對地等絕緣在直流電壓作用下的特性。它與上述絕緣結(jié)構(gòu)在直流電壓作用下所產(chǎn)生的充電電流、吸收電流和泄漏電流有關(guān)。變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)及產(chǎn)這三種電流的等效電路如圖所示：   圖 1： 絕緣介質(zhì)的等效電路

2、U-一外施直流電壓；C1一等值幾何電容；C、R一表征不均勻程度和臟污等的等值電容、電阻；Rl一絕緣電阻；iC1充電電流；iCR一吸收電流；iRi一泄漏電流；i一總電流(1)充電電流是當(dāng)直流電壓加到被試晶上時，對絕緣結(jié)構(gòu)的幾何電容進(jìn)行充電形成的電流，其值決定于兩極之間的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)形式，并隨施加電壓的時間衰減很快。當(dāng)去掉直流電壓時相反的放電電流。電路中便會產(chǎn)生與充電電流極性(2)吸收電流是當(dāng)直流電壓加到被試品上時，絕緣介質(zhì)的原子核與電子負(fù)荷的中心產(chǎn)生偏移，或偶極于緩慢轉(zhuǎn)動并調(diào)整其排列方向等而產(chǎn)生的電流，此電流隨施加電壓的時間衰減較慢。(3)泄漏電流是當(dāng)直流電壓加到被試品上時，絕緣內(nèi)部或表面移動

3、的帶電粒子、離子和自由電子形成的電流，此電流與施加電壓的時間無關(guān)，而只決定于施加的直流電壓的大小?？傠娏鳛樯鲜鋈N電流的合成電流。幾種電流的時間特性曲線如圖所示：圖 2：直流電壓作用下絕緣介質(zhì)中的等值電流i總電流；  i1吸收電流；i2充電電流；i3泄漏電流變壓器的絕緣電阻是表征同一直流電壓下，不同加壓時間所呈現(xiàn)的絕緣特性變化。絕緣電阻的變化決定于電流i的變化，它直接與施加直流電壓的時間有關(guān)，一般均統(tǒng)一規(guī)定絕緣電阻的測定時間為一分鐘。因為，對于中小型變壓器，絕緣電阻值一分鐘即可基本穩(wěn)定；對于大型變壓器則需要較長時間才能穩(wěn)定。產(chǎn)品不同，絕緣電阻隨時間的變化曲線也不同，但曲線形狀大致相同

4、，如圖所示：  圖 3絕緣電阻與時間曲線2絕緣電阻的試驗類型    電力變壓器絕緣電阻試驗，過去采用測量絕緣電阻的R60。(一分鐘的絕緣電阻值)，同時對大中型變壓器測量吸收比值(R60R15)。這對判斷繞組絕緣是否受潮起到過一定作用。但近幾年來，隨著大容量電力變壓器的廣泛使用，且其干燥工藝有所改進(jìn)，出現(xiàn)絕緣電阻絕對值較大時，往往吸收比偏小的結(jié)果，造成判斷困難。吸取國外經(jīng)驗，采用極化指數(shù)戶、，即10rain(600s)與1rain(60s)的比值(R600R60)。有助于解決正確判斷所遇到的問題。    為了比較不同

5、溫度廠的絕緣電阻值。GB645186國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同溫度，下測量的絕緣電阻值R60換算到標(biāo)準(zhǔn)溫度2叭：時的換算公式。當(dāng)t>20時，。當(dāng)t<20時，。表 1  測絕緣電阻值時換算系數(shù)表溫度差51015202530354045505560換算系數(shù)1.21.51.82.32.83.44.15.16.27.59.211.2注  中間溫度差值的換算系數(shù)可用插值法求取。DLT 5961996規(guī)程規(guī)定吸收比(1030范圍)不低于13或極化指數(shù)不低于15，且對吸收比和極化指數(shù)不進(jìn)行溫度換算。在判斷時，新的預(yù)試規(guī)程規(guī)定吸收比或極化指數(shù)中任項，達(dá)到上述相應(yīng)的要求都作為符合標(biāo)準(zhǔn)。國

6、外按極化指數(shù)判斷變壓器絕緣狀況的參考標(biāo)準(zhǔn)如表所示表 2極化指數(shù)判斷變壓器絕緣狀況的參考狀態(tài)極化指數(shù)良好>2較好1.252一般1.11.25不良11.1危險<13絕緣電阻的試驗方法(1)測量部位。1)對于雙繞組變壓器，應(yīng)分別測量高壓繞組對低壓繞組及地；低壓繞組對高壓繞組及地；高、低繞組對地，共三次測量。2)對于三繞組變壓器，應(yīng)分別測量高壓繞組對中、低壓繞組及地；中k繞組對高、低壓繞組及地；低壓繞組對高、中壓繞組及地；高、中壓繞組對低壓繞組及地；高、低壓繞組對中壓繞組及地；十、低壓繞組對高壓繞組及地；高、中、低壓繞組對地，共七次測量。確定測量部位是因為測量變壓器絕緣電阻時，無論繞組對外

7、殼還是繞組間的分布電容均被充電，當(dāng)按不同順序測量高壓繞組和低壓繞組絕緣電阻時，繞組間的電容重新充電過程不同而影響測量結(jié)果，因此為消除測量方法上造成的誤差，在不同測量接線時測量絕緣電阻必須有一定的頃序，且一經(jīng)確定，每次試驗均應(yīng)按確定的順序進(jìn)行，便于對測量結(jié)果進(jìn)行合理的比較。(2)操作方法。1)檢查兆歐表或絕緣測定器本身及測量線的絕緣是否良好。檢查方法是將兆歐表或絕緣測定器的接地端子與地線相連，測量端子與測量線一端相連，測量線另一端懸空，接通絕緣測定器的輸出開關(guān)(或搖動兆歐表至額定轉(zhuǎn)速)，絕緣電阻的讀數(shù)接近無窮大，瞬時短接的絕緣電阻的讀數(shù)為零。2)將被試變壓器高、中、低各繞組的所有端子分別用導(dǎo)線短

8、接，測量前對被測量繞組對地和其余繞組進(jìn)行放電。3)接通絕緣測定器的輸出開關(guān)(或搖動兆歐表至額定轉(zhuǎn)速)，將測量繞組絕緣電阻的回路迅速接通，同時記錄接通的時間。4)當(dāng)時間達(dá)到15s時，立即讀取絕緣R15電阻值，60s時再讀取R60值。如需要測量極化指數(shù)時，則應(yīng)繼續(xù)延長試驗時間至10min，并應(yīng)每隔一分鐘讀取一個值，同時準(zhǔn)確作好記錄。5)到達(dá)結(jié)束時間，從變壓器繞組上取下測量線，并將測量線與地線相連進(jìn)行放電。6)改變接線，分別完成上述程序?qū)Ω骼@組絕緣電阻的測量。(3)注意事項。1)繞組絕緣電阻的測量應(yīng)采用2500V或5000V兆歐表。2)測量前被測繞組應(yīng)充分放電。   

9、3)測量溫度以頂層油溫為準(zhǔn)，并注意盡量使每次測量的溫度相近，并最好在油溫低于50C時測量。    4)絕緣電阻試驗時要同時記錄儀表讀數(shù)、試驗時間、上層油溫，決不能隨意估計這三個數(shù)據(jù)。    5)按要求進(jìn)行統(tǒng)一溫度換算。電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程DLT596-1996規(guī)定，電力變壓器的絕緣電阻值R60換算至同一溫度下，與前一次測試結(jié)果相比應(yīng)無明顯變化。換算公式為                

10、     式中  R1、R2-分別為溫度t1、t2時的絕緣電阻值。4絕緣電阻的測試分析    (1)與測試時間的關(guān)系。對不同容量、不同電壓等級的變壓器的絕緣電阻隨加壓時間變化的趨勢也有些不同，一般是60s之內(nèi)隨加壓時間上升很快，60s到120s上升也較快，120s之后上升速度逐漸減慢。從絕對值來看，產(chǎn)品容量越大的電壓等級愈高，尤其是220kV及以上電壓等級的產(chǎn)品，60s之前的絕緣電阻值越小、60s之后達(dá)到穩(wěn)定的時間越長，一般約要8rain以后才能基本穩(wěn)定。這是由于在測量絕緣電阻時，兆歐表施加直流電壓，在試品復(fù)合介質(zhì)

11、的交界面上會逐漸聚集電荷，這個過程的現(xiàn)象稱為吸收現(xiàn)象，或稱界面極化現(xiàn)象。通常吸收電荷的整個過程需經(jīng)很長時間才能達(dá)到穩(wěn)定。吸收比(R60R15)反映測量剛開始時的數(shù)據(jù)，不能或來不及反映介質(zhì)的全部吸收過程。而極化指數(shù)600R60)時間較長，在更大程度上反映了介質(zhì)吸收過程，因此極化指數(shù)在判斷大型設(shè)備絕緣受潮問題上比吸收比更為準(zhǔn)確。由此可見，220kV及以上電壓等級的變壓器應(yīng)該測量極化指數(shù)。    (2)與測試溫度的關(guān)系。當(dāng)變壓器的溫度不超過30時，吸收比隨溫度的上升而增大，約30時吸收比達(dá)到最大極限值，超過30C時吸收比則從最大極限值開始下降。但220kV、500kV產(chǎn)

12、品的吸收比和極化指數(shù)達(dá)到最大極限值的溫度則為40以上。    (3)與變壓器油中含水量的關(guān)系。變壓器油中含水量對絕緣電阻的影響比較顯著，反映在含水量增大，絕緣電阻減小、絕緣電阻吸收比降低，因此變壓器油的品質(zhì)是影響變壓器絕緣系統(tǒng)絕緣電阻高低的重要因素之一。    (4)與變壓器容量和電壓等級的關(guān)系。在變壓器容量相同的情況下，絕緣電阻常隨電壓等級的升高而升高，這是因為電壓等級越高，絕緣距離越大的緣故。在變壓器電壓等級相同的情況下，絕緣電阻值常隨容量的增大而降低，這是因為容量越大，等效電容的極板面積也增大，在電阻系數(shù)不變的情況下，絕緣電阻必

13、然降低。     吸收比或極化指數(shù)能夠有效反映絕緣受潮，是對變壓器診斷受潮故障的重要手段。相對來講，單純依靠絕緣電阻絕對值的大小，對繞組絕緣作出判斷，其靈敏度、有效性比較低。這一方面是因為測量時試驗電壓太低難以暴露缺陷；另一方面也是因為絕緣電阻值與繞組絕緣的結(jié)構(gòu)尺寸、絕緣材料的品種、繞組溫度等有關(guān)。但是，對于鐵心、夾件、穿心螺栓等部件，測量絕緣電阻往往能反映故障。主要是因為這些部件的絕緣結(jié)構(gòu)比較簡單，絕緣介質(zhì)單一。5絕緣電阻檢測與診斷實(shí)例    (1)變壓器充油循環(huán)后測絕緣電阻大幅下降。某2500kVA、l10kV變壓器充油

14、循環(huán)后測絕緣電阻比循環(huán)前大幅降低，以低一高中地為例，充油循環(huán)前只R15=5000M歐、R6010000M歐,、R60R152、tg8025。充油循環(huán)后75h測量，R15250M歐、R60=300M歐、R60Ri512、tg8115。充油循環(huán)后34h測量，R157000M歐、R6010000M歐、R60R15143。    造成上述原因可能是充油循環(huán)后油中產(chǎn)生的氣泡對絕緣電阻的影響，因此要待油中氣泡充分逸出，再測絕緣電阻才能真實(shí)反映變壓器的絕緣狀況，通常，對8000kVA及以上變壓器需靜置20h以上，小型配電變壓器也要靜置5h以上才能進(jìn)行絕緣試驗。    (2)油中含水量對變壓器絕緣電阻的影響。某變壓器絕緣電阻R60為750M歐，吸收比為112，油中含水量的微水分析超標(biāo)，與二年前相近溫度條件下R60>2500而R60R15>1，5相比變化很大。經(jīng)油處理，微水正常，絕緣電阻R60為25