高壓電氣設(shè)備絕緣性能判定技術(shù)分析

1、高壓電氣設(shè)備絕緣性能判定技術(shù)分析工程二部吉志強摘 要：主要介紹目前高壓電氣設(shè)備絕緣性能判定的試驗方法, 主要包括絕緣電阻測量法、耐壓試驗等。關(guān)鍵詞：絕緣性能；高壓試驗；絕緣電阻；耐壓試驗0引言隨著電網(wǎng)運行電壓的不斷提高，運行事故不斷發(fā)生，絕緣是引 起電氣設(shè)備故障原因之一，高壓設(shè)備的壽命主要取決于絕緣性能的 好壞，因此絕緣性能是電氣設(shè)備一項重要指標。在電氣設(shè)備試驗中, 絕緣測試是相當重要的。同時應(yīng)加強絕緣技術(shù)監(jiān)督工作，電氣絕緣 技術(shù)監(jiān)督（以下簡稱“絕緣監(jiān)督”）工作是保證電氣設(shè)備健康和正 常運行的重要環(huán)節(jié)，是確保電力設(shè)備安全的重要措施，也是電力工 業(yè)技術(shù)管理的一項重要基礎(chǔ)工作。檢查電氣設(shè)備絕緣性能

2、的絕緣試驗大致可分為絕緣特性試驗 和絕緣強度試驗。絕緣特性試驗是在較低的電壓下，以比較簡單的 手段，從各種不同的角度鑒定絕緣的性能。絕緣特性試驗一般包扌4 絕緣電阻測量、吸收比測量、極化指數(shù)測量、介質(zhì)損耗因數(shù)測量。 絕緣特性試驗主要用來判斷絕緣的質(zhì)量狀態(tài)及發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的或 整體缺陷，以判斷設(shè)備是否能繼續(xù)絕緣強度試驗的一個輔助判斷手 段，出廠前的絕緣特性測量可作為H后維護上有價值的資料，以判 斷設(shè)備是否老化、受潮及其他原因引起的絕緣劣化等。1絕緣性能判定技術(shù)1.1絕緣電阻測量法絕緣電阻是外施電壓除以全電流后的值，由于電流是隨時間變 化的量。該電流通常由三部分組成：位移電流、吸收電流、泄漏電 流組

3、成。位移電流即電容電流，一般經(jīng)0.5s基本衰減完畢；吸收 電流是絕緣介質(zhì)的極化，衰減較慢；泄漏電流是介質(zhì)內(nèi)部或表而移 動的帶電粒子產(chǎn)生的傳導(dǎo)電流，一般不隨時間變化。全電流的這種 衰減現(xiàn)象稱之為介質(zhì)的吸收。該方法為最基本而常用的非破壞性試驗方法：通常使用兆歐表 測量被試驗的絕緣電阻。通電氣設(shè)備的絕緣都為多層，這些多層絕 緣體，在外施直流電壓下，就有吸收現(xiàn)象，即電流逐漸減小，而趨 于某一恒定值（泄漏電流）。因為通過介質(zhì)的電流與介質(zhì)電阻的測 量值成反比，如被試品絕緣狀況愈好，吸收過程進行得愈慢，吸收 現(xiàn)象便愈明顯，如被試品嚴重受潮或其中有集中性導(dǎo)電通道，由于 絕緣電阻顯著降低，泄漏電流增大，吸收過程

4、快。這樣流過絕緣的 電流便迅速變?yōu)橐惠^大的泄漏電流。因此可根據(jù)被試品的電流變化 情況來判斷被試品的絕緣狀況。當被試品絕緣中存在貫穿的集中性缺陷時，反映泄漏電流的絕 緣電阻明顯下降，用兆歐表檢查時便發(fā)現(xiàn)。例如：變電站中的針式 絕緣子最常見的缺陷是瓷質(zhì)開裂，開裂后絕緣電阻明顯下降，一般 就可用兆歐表檢測出來；而發(fā)電機的絕緣往往變動甚大，它和被試 品的體積、尺寸、空氣狀況等有關(guān)，往往難以給出一定的絕緣電阻 值的判斷標準。由于測量時受到表而污穢或周圍大氣條件（特別是相對溫度較 高時）的影響，常會使得絕緣電阻降低很多，在實際測量中應(yīng)充分 考慮這些因素。一般在試驗后，必須將電極短路接地lOmin以上， 將

5、剩余電荷盡量放完，然后再進行下一試驗。絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)的測量是評價電氣設(shè)備絕緣質(zhì)量 的方法之一。由于絕緣電阻測試只需一個兆歐表就可以進行，而且 是一種非破壞性試驗，在現(xiàn)場使用十分方便，因此被廣泛采用，通 過絕緣電阻的測量有助于對絕緣狀況做出正確的分析判斷。絕緣電 阻在某一電壓范圍內(nèi)大致為不變的值，當絕緣介質(zhì)受潮劣化或絕緣 介質(zhì)中存在缺陷時，在較低的電壓下，絕緣電阻就呈現(xiàn)較低值。絕 緣電阻的測定結(jié)果與溫度有關(guān)，當溫度上升時，絕緣電阻下降，一 般測量溫度要求在10-40度，溫度小于85%。1. 2交流耐壓試驗交流耐壓試驗是檢驗電氣設(shè)備絕緣耐受工頻電壓作用能力的 試驗。對220kv及以下電

6、氣設(shè)備也用它來檢驗絕緣耐受操作過電壓, 暫時過電壓的能力。試驗時，按規(guī)定將被試品接入試驗回路，逐步 升高電壓至標準規(guī)定的額定工頻耐受電壓值，保持lmin,然后迅速、 均勻地降壓到零。在規(guī)定的時間內(nèi)，被試品絕緣未發(fā)生擊穿或表而 閃絡(luò)，則認為通過了該項試驗。工頻交流耐壓試驗所施電壓高出電 氣設(shè)備額定工作電壓，通過這一試驗可以發(fā)現(xiàn)很多絕緣缺陷，尤其 對局部缺陷更為有效，其缺點是可能在耐壓試驗時給絕緣帶來一定 損傷，所以應(yīng)在絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)等項目試驗合格后，才可 進行工頻交流耐壓試驗。電力設(shè)備在運行中，絕緣長期受著電場、溫度和機械振動的作 用會逐漸發(fā)生劣化，其中包括整體劣化和部分劣化，形成缺陷。

7、工 頻交流耐壓試驗是鑒定電力設(shè)備絕緣強度最有效和最直接的方法， 是預(yù)防性試驗的一項重要內(nèi)容。此外，由于交流耐壓試驗電壓一般 比運行電壓高，因此通過試驗后，設(shè)備有較大的安全裕度，因此交 流耐壓試驗是保證電力設(shè)備安全運行的一種重要手段。在外施耐壓試驗時，如果未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絕緣擊空或局部損傷，則 試驗合格。目前，在工頻耐壓試驗中主要還是依賴儀表指示的變化 和被試品有否異常聲響來進行判斷。在試驗過程中，儀表指示穩(wěn)定 不變，被試品無異常聲響則可以判斷試品通過外施耐壓試驗。如果 儀表指示發(fā)生變化，被試品內(nèi)部有放電聲響則說明有問題，未能通 過試驗。在試驗過程中，如儀表無明顯變化，但試品內(nèi)部有異響， 應(yīng)重復(fù)試驗，

8、并找出原因，消除異響。1. 3直流耐壓試驗直流耐壓試驗也能確定絕緣的電氣強度，與交流耐壓試驗相 比，它的特點是：試驗設(shè)備輕小，其次在絕緣進行直流耐壓試驗的 同時，可通過測量泄漏電流來觀察內(nèi)部的絕緣缺陷。直流耐壓試驗的原理與絕緣電阻試驗的原理相同，只是試驗電源 由高壓整流裝置供給，泄露電流用微安表測量。在被試物上加上高 于工作電壓一定倍數(shù)的試驗電壓并經(jīng)歷一定時間的一種絕緣強度 試驗。在升壓過程中，分階段讀取在該電壓下的泄露電流值，繪出 直流電壓和泄露電流的關(guān)系曲線，用以衡量在直流試驗電壓下的絕 緣情況。絕緣良好的被試品泄露電流曲線是近似直線，當絕緣受潮 或有缺陷時，電流急劇增加?，F(xiàn)場直流耐壓試驗

9、電壓測量裝置（系統(tǒng)）一般有高阻器與微安 表串聯(lián)的測量系統(tǒng)、電阻分壓器與低壓電壓表的測量系統(tǒng)，以及高 壓靜電電壓表。測量用的高阻器和電阻分壓器的高壓臂電阻器的阻 值，既要盡可能大，以減小測量裝置的功率損耗，又要考慮高阻器 阻值過大，可能帶來的測量誤差。高阻器的阻值應(yīng)該是穩(wěn)定的，一 般按工作電流0.5lma,至少不小于200 U a選擇其電阻值。高阻 器的絕緣套管最好不要分段，上端應(yīng)有均壓裝置，下端應(yīng)有屏蔽環(huán)。 測量裝置（系統(tǒng)）的測量誤差應(yīng)滿足國家標準gb311.4-83中規(guī)定 的要求，即直流試驗電壓平均值的測量誤差不大于3%。當高阻器與直流微安表串聯(lián)的測量系統(tǒng)的電阻元件暴露在空 氣中，并且靠近直

10、流高壓導(dǎo)線時，導(dǎo)線的離子流會引起測量誤差。 如果電阻元件裝在絕緣套管里，可以減小或消除離子流引起的測量誤差。帶交 流電壓的導(dǎo)體的電場不會引起上述直流電壓測量系統(tǒng)的電壓平均 值的測量誤差。當采用電阻分壓器與有效值電壓表的測量系統(tǒng)，并且靠近交流 高壓導(dǎo)體時，交流高壓導(dǎo)體的電場會引起直流電壓平均值的測量誤 差，用遠離交流高壓導(dǎo)體的辦法減小或消除交流高壓導(dǎo)體電場引起 的測量誤差的估算方法。1. 4局部放電測量傳統(tǒng)的觀點認為，設(shè)備在經(jīng)受短時工頻耐壓和沖擊耐壓后，便 可保證長期運行，但隨著電壓等級的不斷提高，在大量的運行事故 中發(fā)現(xiàn)，一些電氣在沒有遭受任何過電壓的情況下，也會發(fā)生絕緣 故障。造成這些故障的

11、原因是在長期運行過程中，其內(nèi)部絕緣的某 些薄弱部位在高場強作用下發(fā)生了局部放電，從而導(dǎo)致絕緣性能下 降，在嚴重的局部放電長期作用下，甚至造成擊穿。因此，對于一些高壓電氣設(shè)備在長期工作下能否安全可靠運 行，僅通過短時工頻耐壓和沖擊耐壓試驗考核是不夠的，尚須考核 其局部放電性能。制造廠對這項測試技術(shù)非常重視，現(xiàn)場也通過局放試驗發(fā)現(xiàn)了 多起運行中的或新安裝的設(shè)備中的缺陷。在實際測量中，為避免因測試系統(tǒng)的靈敏度不同而造成測試結(jié) 果的不可對比，一般規(guī)定一個放電量水平，當放電達到或一出現(xiàn)就 超過這個水平時的外施電壓有效值就作為局部放電起始電壓，當放 電低于這個水平時的漆黑一團電壓的最高值作為局部放電熄滅電

12、 壓。對油紙絕緣，通過起始放電電壓高于額定電壓，而對于固體絕 緣，放電電壓與額定電壓相差不大。局部放電測量方法分為電測法和非電測法兩大類。電測法應(yīng)用 較多的是脈沖電流法和無線電干擾電壓法。非電測法主要有聲測 法、光測法等。目前，電測法己廣泛用于局部放電的定量測量。非 電測法由于至今沒有一個標準的局部放電定量方法，使其應(yīng)用受到 限制。但通過測量非電信號，可測定局部放電部位。只要不產(chǎn)生擊穿并且不出現(xiàn)長時間的特別高的局部放電，則試 驗是非破壞性的。當局部放電不能滿足驗收判斷標準時應(yīng)盡量查明 原因。局部放電測量過程中，可能由于嚴重的干擾信號導(dǎo)致無法進 行，一般干擾來源較多，如電源網(wǎng)絡(luò)、電磁場輻射、接觸不良、接 地系統(tǒng)及懸浮電位的金屬體等，一般采