電氣試驗(yàn)理論基礎(chǔ)及實(shí)操

Excellenthandouttrainingtemplate電氣試驗(yàn)理論基礎(chǔ)及實(shí)操一、概述1、目的和意義電力系統(tǒng)包括眾多的電氣設(shè)備有些電氣設(shè)備的故障會(huì)威脅到整個(gè)系統(tǒng)的安全供電電力生產(chǎn)的實(shí)踐證明對(duì)電氣設(shè)備按規(guī)定開(kāi)展檢測(cè)試驗(yàn)工作是防患于未然保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施之一.

由于電力設(shè)備在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中不免存在一些質(zhì)量問(wèn)題而且在安裝過(guò)程中也可能出現(xiàn)損壞由此將造成一些潛伏性缺陷電力設(shè)備在運(yùn)行中經(jīng)常處于熱化學(xué)機(jī)械振動(dòng)以及其他因素的影響其絕緣易出現(xiàn)劣化甚至失去絕緣性能造成事故

綜上開(kāi)展電氣試驗(yàn)?zāi)康木驮谟诩皶r(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷有效防止事故發(fā)生

2、分類(lèi)1按性質(zhì)分

a出廠(chǎng)試驗(yàn)：是電力設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目b交接驗(yàn)收試驗(yàn)、大修試驗(yàn)：是指安裝部門(mén)、檢修部門(mén)對(duì)新投入設(shè)備、大修設(shè)備按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品條件或規(guī)程規(guī)定進(jìn)行的試驗(yàn)注：我廠(chǎng)執(zhí)行的交接試驗(yàn)規(guī)程是：GB50150-2006c預(yù)防性試驗(yàn)：是指設(shè)備投入運(yùn)行后按一定的周期由電氣試驗(yàn)部門(mén)進(jìn)行的試驗(yàn)注：我廠(chǎng)執(zhí)行的預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程是：Q/CSG114002-2011

2按試驗(yàn)的作用和要求分

a絕緣試驗(yàn)測(cè)量設(shè)備絕緣性能的試驗(yàn)絕緣試驗(yàn)分兩大類(lèi)：1非破壞性試驗(yàn)是指在較低的電壓下或在不破壞絕緣的基礎(chǔ)上測(cè)量各種特性從而判斷絕緣內(nèi)部的缺陷實(shí)踐證明這類(lèi)方法是有效的但由于試驗(yàn)電壓較低缺陷不能充分暴露目前還不能只靠它判斷絕緣水平

2破壞性試驗(yàn)或稱(chēng)耐壓試驗(yàn)這類(lèi)試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)是嚴(yán)格的特別是能揭露那些危險(xiǎn)性較高的集中性缺陷通過(guò)這類(lèi)試驗(yàn)?zāi)鼙ＷC絕緣有一定的水平和裕度其缺點(diǎn)是有可能在試驗(yàn)中給被試設(shè)備的絕緣造成損傷但目前仍是絕緣試驗(yàn)中的一項(xiàng)主要方法

為了避免破壞性試驗(yàn)對(duì)絕緣的損傷破壞性試驗(yàn)要在非破壞性試驗(yàn)之后進(jìn)行b特性試驗(yàn)通常把絕緣以外的試驗(yàn)統(tǒng)稱(chēng)為特性試驗(yàn)這類(lèi)試驗(yàn)主要是對(duì)電氣設(shè)備的電氣機(jī)械方面的某些特性進(jìn)行測(cè)試如變壓器的變比試驗(yàn)極性試驗(yàn)；線(xiàn)圈的直流電阻；斷路器的導(dǎo)電回路電阻分合閘時(shí)間和速度試驗(yàn)等總之種類(lèi)試驗(yàn)方法各有所長(zhǎng)各有局限試驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面綜合分析一、與該產(chǎn)品出廠(chǎng)及歷次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析設(shè)備絕緣變化的規(guī)律和趨勢(shì);二、與同類(lèi)或不同相別的設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較尋找異常;三、將試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)程給出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較綜合分析是否超標(biāo)判斷是否有缺陷或薄弱環(huán)節(jié)二、名詞及術(shù)語(yǔ)1、吸收比K=R60/R15秒2、極化指數(shù)P=R600/R60秒3、集中性缺陷：如絕緣子的瓷質(zhì)開(kāi)裂；發(fā)電機(jī)的絕緣局部磨損；電纜絕緣的氣隙在電壓作用下發(fā)生局部放電4、分布性缺陷：電氣設(shè)備的整體絕緣性能下降如發(fā)電機(jī)套管等絕緣中的有機(jī)材料受潮老化變質(zhì)等5、變壓器繞組的分級(jí)絕緣：繞組的中性點(diǎn)端子直接或間接接地時(shí)其中性點(diǎn)端子的絕緣水平比線(xiàn)路端子所規(guī)定的要低6、變壓器繞組的全絕緣：所有變壓器繞組與端子相連接的出線(xiàn)端都具有相同的額定絕緣水平三、理論基礎(chǔ)1、電解質(zhì)的物理知識(shí)

電介質(zhì)即絕緣介質(zhì)主要物理現(xiàn)象有極化、電導(dǎo)、損耗和擊穿1電介質(zhì)的極化

把電介質(zhì)放在電場(chǎng)中電介質(zhì)就要極化極化形式有兩種一種是瞬態(tài)過(guò)程完全彈性方式無(wú)能量損耗；另一種是非瞬態(tài)過(guò)程極化的建立和消失都要伴隨能量損耗又稱(chēng)為松弛極化

電子極化、原子或離子位移極化、偶極子轉(zhuǎn)向極化松弛極化、空間電荷極化、夾層介質(zhì)界面極化

電介質(zhì)的極化都需要一定的時(shí)間有的長(zhǎng)有的短

極化的基本形式2、吸收現(xiàn)象直流作用下第一階段ic電容電流

彈性極化第二階段ia泄露電流夾層極化和松弛極化第三階段ig電導(dǎo)電流

注.多層絕緣的吸收現(xiàn)象較明顯如發(fā)電機(jī)的手包絕緣而單一絕緣結(jié)構(gòu)的吸收現(xiàn)象不明顯如絕緣子3、電容電流施加電壓U后極化由0開(kāi)始增大此時(shí)ic最大到π/2時(shí)為0.問(wèn)題：為什么叫電容電流因在周波中ic的最大值恒超前u最大值π/2即90°故稱(chēng)電容電流4、電介質(zhì)的電導(dǎo)

電介質(zhì)的電導(dǎo)分電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)理想的電介質(zhì)是不含帶電質(zhì)點(diǎn)的所以我們常說(shuō)的電導(dǎo)是離子性電導(dǎo)而當(dāng)絕緣被擊穿時(shí)電介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)電子電導(dǎo)此時(shí)也就失去了絕緣的作用

溫度越高絕緣越小說(shuō)明5、電介質(zhì)的擊穿

分為氣體擊穿、液體擊穿和固體擊穿1氣體擊穿：由于施加電壓超過(guò)飽和電流后進(jìn)入碰撞游離階段進(jìn)而形成電子崩形成高電導(dǎo)的通道達(dá)到擊穿2液體擊穿：常見(jiàn)的如變壓器油油中多多少少含雜質(zhì)在電場(chǎng)的作用下雜質(zhì)被吸向集中區(qū)域順電場(chǎng)線(xiàn)排列形成小橋達(dá)到擊穿3固體擊穿：電擊穿、熱擊穿和化學(xué)擊穿

a電擊穿:也是形成電子崩.

b熱擊穿：介質(zhì)損耗產(chǎn)生熱量來(lái)不及散去形成介質(zhì)分解、碳化形成擊穿

c電化學(xué)擊穿因介質(zhì)中含氣泡、水分等化學(xué)物質(zhì)逐步發(fā)展為擊穿四、電氣試驗(yàn)實(shí)例講解我們以6kV干式變的交接試驗(yàn)為例來(lái)講解電氣試驗(yàn)的程序和步驟1、電氣試驗(yàn)中的技術(shù)措施和安全措施1技術(shù)措施

a周密的準(zhǔn)備工作包括擬定試驗(yàn)程序準(zhǔn)備試驗(yàn)設(shè)備儀器等

b合理整齊的布置試驗(yàn)場(chǎng)地試驗(yàn)器具靠近試品設(shè)備帶電部分互相隔開(kāi)面向試驗(yàn)人員并處于視線(xiàn)之內(nèi)c試驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)資料的準(zhǔn)備如出廠(chǎng)報(bào)告、相關(guān)圖紙規(guī)程等2安全措施a現(xiàn)場(chǎng)工作必須執(zhí)行工作票制度工作許可制度工作監(jiān)護(hù)制度工作間斷和轉(zhuǎn)移及終結(jié)制度

b在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)裝設(shè)遮攔或圍欄懸掛警示牌并派專(zhuān)人看守c高壓試驗(yàn)不得少于兩人試驗(yàn)負(fù)責(zé)人應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)人員擔(dān)任開(kāi)始前負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)全體試驗(yàn)人員詳細(xì)交待試驗(yàn)中的安全事項(xiàng)d因試驗(yàn)需要斷開(kāi)電氣設(shè)備接頭時(shí)應(yīng)做好標(biāo)記恢復(fù)后應(yīng)進(jìn)行檢查

e實(shí)驗(yàn)器具的外殼應(yīng)可靠接地高壓引線(xiàn)應(yīng)盡可能短必要時(shí)用絕緣物支持為了在試驗(yàn)時(shí)確保高壓回路的任何部分不對(duì)接地體放電高壓回路與接地體必須留有足夠的距離f加壓前須認(rèn)真檢查接線(xiàn)表計(jì)量程確認(rèn)調(diào)壓器處于零位儀表開(kāi)始狀態(tài)正確無(wú)誤并通知有關(guān)人員離開(kāi)被試設(shè)備得到負(fù)責(zé)人許可后方可加壓g變更接線(xiàn)或試驗(yàn)結(jié)束應(yīng)首先降下電壓斷開(kāi)電源并將升壓裝置的高壓部分短路接地h未裝接地線(xiàn)的大容量試品應(yīng)先放電再進(jìn)行試驗(yàn)3、6kV干式變?cè)囼?yàn)項(xiàng)目a測(cè)量繞組連同套管的直流電阻b檢查所有分接頭的電壓比c檢查變壓器三相接線(xiàn)組別和單相變壓器引出線(xiàn)的極性d測(cè)量與鐵芯絕緣的各緊固件及鐵芯的絕緣電阻e測(cè)量繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比或極化指數(shù)f繞組連同套管的交流耐壓試驗(yàn)g額定電壓下的沖擊合閘試驗(yàn)h檢查相位i試驗(yàn)報(bào)告的整理1測(cè)量繞組連同套管的直流電阻a試驗(yàn)?zāi)康模簷z查繞組接頭的焊接質(zhì)量和繞組有無(wú)匝間短路；電壓分接開(kāi)關(guān)的各個(gè)位置接觸是否良好及分接開(kāi)關(guān)實(shí)際位置與標(biāo)示位置是否相符；引出線(xiàn)有無(wú)斷裂等b測(cè)量的物理過(guò)程：

c測(cè)量方法：

現(xiàn)在主流設(shè)備采用的是電壓電流表法即壓降法簡(jiǎn)單理解就是加電流測(cè)電壓用歐姆定律Rx=U/I計(jì)算電阻其他方法不在此講述d縮短直阻測(cè)試時(shí)間的方法:

延伸問(wèn)題：因?yàn)?kV干式變測(cè)量時(shí)間很短但大型變壓器的時(shí)間常數(shù)大充電時(shí)間很長(zhǎng)需要其他方法彌補(bǔ)這一問(wèn)題提高試驗(yàn)效率常用的兩種方法一是恒流充電法二是助磁法但我廠(chǎng)的主變?yōu)殡x相式加上我們的試驗(yàn)設(shè)備可以達(dá)到40A的恒流故不需要額外縮短測(cè)試時(shí)間e測(cè)量中注意事項(xiàng)及結(jié)果判斷

①溫度的影響：不同溫度下測(cè)量的直阻應(yīng)換算至同一溫度下的直阻值換算公式R2=R1*T+t2/T+t1R1、R2f分別為溫度在t1、t2°C時(shí)的電阻值T為計(jì)算系數(shù)銅取235鋁取225

②連接截面應(yīng)接觸良好

③在測(cè)量過(guò)程中嚴(yán)禁拉開(kāi)電源測(cè)試結(jié)束后應(yīng)充分放電防止反充電將試驗(yàn)設(shè)備沖壞變壓器的自感效應(yīng)未放電的情況下可達(dá)上千伏

④結(jié)果判斷依據(jù)規(guī)程此處不詳述2檢查所有分接頭的電壓比及接線(xiàn)組別和極性a試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

①電壓比的測(cè)量：檢查變壓器匝數(shù)比的正確性檢查分接開(kāi)關(guān)的情況變壓器發(fā)生故障后通過(guò)測(cè)電壓比作為判斷匝間短路的手段之一

②接線(xiàn)組別和極性：極性檢查即檢查繞組的頭尾情況組別檢查即檢查一二次繞組的相位差我們的干式變大部分為Dyn11這里的11表示二次電壓滯后一次電壓330°30°為一個(gè)點(diǎn)那么330°/30即為11點(diǎn)

變壓器的接線(xiàn)組別是并列運(yùn)行的重要條件之一不一致則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生很大的環(huán)流b測(cè)量方法我們的設(shè)備是BZC全自動(dòng)變比測(cè)試儀

以鍋爐變?yōu)槔旅媸倾懪艭測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)及結(jié)果判斷

①試驗(yàn)設(shè)備的高低壓側(cè)不允許倒換

②設(shè)備可靠接地

③倒換分接頭時(shí)應(yīng)注意不要擰斷絲或滑絲

④測(cè)試結(jié)果應(yīng)符合規(guī)程規(guī)定3測(cè)量鐵芯絕緣

我們知道鐵芯必須為一點(diǎn)接地否則會(huì)產(chǎn)生渦流測(cè)量時(shí)應(yīng)解開(kāi)接地連片用2500V搖表測(cè)試持續(xù)時(shí)間1分鐘無(wú)閃絡(luò)此處判斷有無(wú)閃絡(luò)的方法是看絕緣表讀數(shù)是否擺動(dòng)或聽(tīng)聲音是否有放電聲我們認(rèn)為一般6kV變壓器絕緣大于6MΩ即可4測(cè)量繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比或極化指數(shù)a目的和意義

測(cè)量吸收比和絕緣電阻是檢查變壓器絕緣的簡(jiǎn)便方法也是進(jìn)行破壞性試驗(yàn)的前提條件一般對(duì)絕緣受潮和局部缺陷均能有效發(fā)現(xiàn)b測(cè)試步驟方法①試驗(yàn)前先檢查安全措施被試品電源及一切對(duì)外連線(xiàn)應(yīng)拆除被試品接地放電大容量設(shè)備至少放電5分鐘勿用手直接接觸放電導(dǎo)線(xiàn)

②根據(jù)表面臟污及潮濕情況決定是否采取表面屏蔽或需要烘干及清擦以消除其對(duì)絕緣電阻的影響

③放穩(wěn)絕緣電阻表低速搖絕緣電阻表瞬時(shí)短接LE檢查絕緣電阻表是否完好

④將被試品測(cè)量部分接于L與E端子之間L端子接高壓測(cè)量部分E端子接低壓或外殼接地部分驅(qū)動(dòng)搖絕緣電阻表達(dá)額定轉(zhuǎn)速讀取1分鐘時(shí)的絕緣電阻值

⑤測(cè)量吸收比時(shí)先驅(qū)動(dòng)搖絕緣電阻表達(dá)額定轉(zhuǎn)速待指示為∞時(shí)將L端子接于被試品同時(shí)計(jì)算時(shí)間讀取15秒和60秒時(shí)絕緣電阻值讀數(shù)后先斷開(kāi)L端子與被試品連線(xiàn)用絕緣柄再停止搖動(dòng)防止反充電損壞絕緣電阻表⑥試驗(yàn)完畢或重復(fù)試驗(yàn)時(shí)必須將被試品對(duì)地或兩極間充分放電以保證人身、儀器安全和提高測(cè)量準(zhǔn)確度

⑦記錄被試品設(shè)備銘牌、運(yùn)行編號(hào)、本體溫度、環(huán)境溫度及使用的絕緣電阻表型號(hào)

⑧變壓器絕緣測(cè)試部位c絕緣阻值的影響因?yàn)榧敖Y(jié)果判斷

①溫度的影響：一般情況下絕緣電阻隨溫度升高而降低因此實(shí)際測(cè)量絕緣電阻時(shí)必須記錄試驗(yàn)溫度環(huán)境及設(shè)備溫度而且盡可能相近溫度下進(jìn)行測(cè)量以避免溫度換算引起的誤差

②濕度和設(shè)備表面臟污的影響：空氣相對(duì)濕度增大時(shí)絕緣物表面吸附許多水分使表面電導(dǎo)率增加絕緣電阻降低當(dāng)絕緣物表面形成連通水膜時(shí)絕緣電阻更低電力設(shè)備表面臟污也會(huì)使絕緣電阻降低根據(jù)以上兩種情況現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量絕緣電阻時(shí)必須用屏蔽環(huán)消除表面泄漏電流的影響或烘干、清擦干凈得以測(cè)量真實(shí)數(shù)值③殘余電荷的影響：大容量設(shè)備運(yùn)行中遺留的殘余電荷或試驗(yàn)中形成的殘余電荷未完全放盡會(huì)造成絕緣電阻偏大或偏小引起測(cè)量的絕緣電阻不真實(shí)殘余電荷的極性與絕緣電阻表的極性相同時(shí)測(cè)得的絕緣電阻將比真實(shí)值增大;否則將相反為消除殘余電荷的影響測(cè)量絕緣電阻前必須充分接地放電重復(fù)測(cè)量中也應(yīng)充分放電大容量設(shè)備就至少放電5分鐘④感應(yīng)電壓的影響：現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性試驗(yàn)中由于帶電設(shè)備之間的電容耦合使停電設(shè)備帶有一定的電壓感應(yīng)電壓強(qiáng)烈時(shí)可能損壞絕緣電阻表或造成指針亂擺得不到真實(shí)的測(cè)量值該項(xiàng)為延伸項(xiàng)⑤延伸項(xiàng)泄露電流測(cè)量結(jié)果分析5繞組連同套管的交流耐壓試驗(yàn)a目的和意義

交流耐壓試驗(yàn)的電壓、波形、頻率和在被試品中的電壓分布均符合設(shè)備在交流工況下的實(shí)際情況因此能有效的發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷b試驗(yàn)方法

C設(shè)備選型

電容電流的計(jì)算

I=2×π×f×C×U

注意：電容值的單位換算1F法拉=1000mF毫法1毫法=1000uF微法1微法=1000nF納法1納法=1000pF皮法

根據(jù)計(jì)算出的電容電流選取合適的試驗(yàn)設(shè)備切勿超出設(shè)備的額定電流當(dāng)然還要根據(jù)電壓要求進(jìn)行選型問(wèn)題：當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備部能滿(mǎn)足時(shí)應(yīng)怎么辦

①當(dāng)電壓不能滿(mǎn)足時(shí)應(yīng)采用串聯(lián)電抗器補(bǔ)償法

XC=1/2πfcXL=2πfL

②當(dāng)電流不能滿(mǎn)足要求時(shí)應(yīng)采用并聯(lián)補(bǔ)償

I=IL+IC當(dāng)IL=IC時(shí)因方向相反故I理論值為0但變壓器存在損耗不可能為0③當(dāng)電壓電流都不能滿(mǎn)足要求時(shí)應(yīng)用串并聯(lián)補(bǔ)償法

d試驗(yàn)注意事項(xiàng)及結(jié)果分析

①注意接地

②注意監(jiān)護(hù)

③注意不應(yīng)沖擊合閘應(yīng)零起升壓保持每秒3%試驗(yàn)電壓速度升壓

④試驗(yàn)后應(yīng)做好安措并觸摸被試品有無(wú)發(fā)熱情況

⑤耐后絕緣有所下降但下降30%時(shí)應(yīng)檢查有無(wú)放電

⑥耐壓前后應(yīng)測(cè)絕緣電阻

⑦試驗(yàn)中應(yīng)密切關(guān)注電流表及電壓表有無(wú)擺動(dòng)應(yīng)注意聽(tīng)、看被試品及試驗(yàn)設(shè)備的情況

⑧試驗(yàn)必須保證被試品的干凈清潔試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境濕度低于80%時(shí)進(jìn)行

延伸項(xiàng)：直流耐壓和交流耐壓的區(qū)別設(shè)備區(qū)別等原因不再講解重點(diǎn)說(shuō)一下電壓分布交流、直流電壓在絕緣介質(zhì)中的分布不同直流電壓是按電導(dǎo)分布的反映絕緣內(nèi)個(gè)別部分可能發(fā)生過(guò)電壓的情況；交流電壓是按與絕緣電阻并存的分布電容成反比分布的反映各處分布電容部分可能發(fā)生過(guò)電壓的情況另外絕緣在直流電壓作用下耐壓強(qiáng)度比在交流電壓下要高所以交流耐壓試驗(yàn)對(duì)交流供電系統(tǒng)的設(shè)備而言更接近實(shí)際工況所以交流耐壓試驗(yàn)與直流耐壓試驗(yàn)不能互相代替加直流按電導(dǎo)分布考慮的理由是：經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高壓下絕緣介質(zhì)內(nèi)會(huì)存在泄露電流泄漏電流的大小與電壓成正比與電阻電導(dǎo)的電特性一致加交流按與絕緣電阻并存的分布電容成反比分布來(lái)考慮的理由是：除了與加直流一樣有呈現(xiàn)電導(dǎo)阻特性外由于交變電壓作用下每次反轉(zhuǎn)時(shí)的電流都會(huì)比相同直流電壓下的更大相當(dāng)于是電容在交流電壓作用下的充放電6額定電壓下的沖擊合閘試驗(yàn)a帶電投入空載變壓器時(shí)會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流其值可超過(guò)額定電流且衰減時(shí)間較長(zhǎng)甚至可達(dá)幾十秒由于勵(lì)磁涌流產(chǎn)生很大的電動(dòng)力為了考核變壓器各部的機(jī)械強(qiáng)度需做沖擊合閘試驗(yàn)即在額定電壓下合