绝缘的非破坏性试验一.ppt
高电压技术,上次课回顾,绝缘子分类（连接方式、材料）绝缘子的基本要求（3点）三种闪络电压棒形绝缘子（干闪、淋雨闪络、安装位置影响）绝缘子串电压分布（杂散电容影响：CE、CL）,预备知识,试验分类设备在设计、生产、运行过程中的各种试验可划分为三大类。1.研究性试验(设计过程)2.产品试验(生产过程)这是产品在设计制造和生产过程中的试验：（1）型式试验（2）试运行试验（3）出厂试验 3.预防性试验(运行过程),绝缘监测和诊断,进行绝缘监测和诊断的原因：电力设备绝缘在运行中受各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造成故障。通过对绝缘的试验和各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中的状态，能早期发现故障。,按对设备造成的影响程度两类（1）非破坏性试验-绝缘特性试验：在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法来测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘内部的缺陷。包含的种类：绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等（2）破坏性试验-耐压试验：以高于设备的正常运行电压来考核设备的电压耐受能力和绝缘水平。耐压试验对绝缘的考验严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；缺点在试验时可能给绝缘造成一定的损伤不能揭示绝缘缺陷的性质。包含的种类：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验及操作冲击耐压试验,4.1 绝缘电阻试验,绝缘的等值电路往往是电阻电容的混合电路。,吸收电流ia：由空间电荷极化造成的位移电流,一、主要参数及技术指标,稳态电压U,起始电压U0,电流变化规律,泄漏电流Ig,吸收电流ia,第一部分：Ig与试品的总绝缘电阻(R1+R2)成反比；第二部分：ia与试品绝缘均匀程度成正比；R1C1 R2C2，吸收现象便不明显。当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时：R1、R2或两者之和显著减小，Ig大大增加，而Ia迅速衰减,绝缘电阻,所测绝缘电阻是随测量时间变化而变化，当t时，测量值为R=R，特别是电容量较大时，测量到R的值要较长时间。因此，在实际试验中，规程规定，只需测量60s时的绝缘电阻值，即R60S的值，当电容量特别大时，吸收现象特别明显，如大型发电机，可以采用10min时的绝缘电阻值。,吸收比K：定义：加压60秒时的绝缘电阻与15秒时绝缘电阻的比值 对大电容量试品（也称极化指数P）：为加压10分钟时的绝缘电阻与1分钟时绝缘电阻的比值。,绝缘状态的判定：绝缘内部有集中性导电通道或绝缘严重受潮，则电阻R1、R2会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数大为减小，吸收电流迅速衰减。绝缘部分受潮，只要R1与R2中一个数值降低，值也会大为减小，吸收电流仍会迅速衰减，仍使吸收比K（极化指数P）的下降。,不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线,当K1或接近于1 设备基本丧失绝缘能力。K1.3时可判断绝缘可能受潮。,二、试验设备与试验方法,采用兆欧表线路端子L、接地端子E、屏蔽（或保护）端子GL和E之间被试品，G用以消除绝缘试品表面泄漏电流的影响,绝缘电阻实验原理接线示意图,实物接线图,兆欧表工作原理,I1流过线圈1，产生力矩M1，I2流过RxR2，产生力矩M2，角度反映力矩差,Rx：绝缘电阻表面泄漏电流从Rf流过不影响经过Rx的电流I2,原理等效图,兆欧工作表电源,兆欧表发电机产生的直流电压有500、1000、2500、5000、10000V 等规格 仪表的读数与手摇式发电机的端电压或转速绝对值的关系不大，一般只要使得手柄的转速达到额定转速（通常为120r/min）的80以上即可，重要的是必须保持转速的恒定。(Why?.)详细解释见下一页。注意：当试品电容较大时，测量后须先将兆欧表从测量回路中断开，然后才能停止转动发电机，以免试品电容电流反充损坏仪器。,双动线圈流比计（一）,兆欧表主要由作为直流电源的手摇发电机和作为测量机构的磁电式流比计(双动线圈流比计)组成。测量时，实际上是给被测物加上直流电压，测量其通过的泄漏电流，在表的盘面上读到的是经过换算的绝缘电阻值。磁电式流比汁的工作原理如图 2-3 所示。在同一转轴上装有两个交叉的线圈，当两线圈通有电流时，两个线圈分别产生互为相反方向的转矩。其大小分别为 M1=K1f1（）I1 M2=K2f2（）I2 式中:K1、K2：比例常数；I1、I2：通过两个线圈的电流；：线圈带动指针偏转的偏转角。当 M1M2 时，线圈转动，指针偏转。当 M1=M2 时，线圈停止转动，指针停止偏转，且两电流之比与偏转角满足如下的函数关系，即,双动线圈流比计（二）,兆欧表的测量原理如图所示。在接入被测电阻 Rx 后，构成了两条相互并联的支路，当摇动手摇发电机时，两个支路分别通过电流 I1 和 I2。可以看出,可见，指针的偏转角仅仅是被测绝缘电阻 Rx 的函数，而与电源电压没有直接关系。,考虑到两电流之比与偏转角满足的函数关系，不难得出=f(Rx),兆欧表的使用维护,如果用万用表来测量设备的绝缘电阻，测得的只是在低压下的绝缘电阻值，不能真正反映在高压条件下工作时的绝缘性能。兆欧表与万用表不同之处：兆欧表本身带有电压较高的电源，一般由手摇直流发电机或晶体管变换器产生，电压为5005000V。因此，用兆欧表测量绝缘电阻，能得到符合实际工作条件的绝缘电阻值。测量电容性设备的绝缘电阻时，测量完毕，应对设备充分放电。,绝缘电阻试验的用途,可发现两极间有穿透性的导电通道受潮表面污垢（比较有无屏蔽极时的值即可）不可发现绝缘中的局部缺陷（裂缝、气泡、开裂等）绝缘的老化（仍保持高阻值）,三、泄漏电流的测量,（1）试验电压高，能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷（2）施加的直流电压逐渐升高，可观察泄漏电流的变化，以判断绝缘状况。,屏蔽：使电晕电流和表面泄漏电流不经过电流表,单相变压器绕组间泄漏电流的测量,变压器绕组间泄漏电流的测量,屏蔽方法（一）了解,绝缘隔离：增大绝缘电阻，减少泄漏电流。屏蔽隔离：将被防护的电路或部件用金属屏蔽围护起来，并给屏蔽以一定的电位（包括地电位），用以阻止或减小泄漏电流，或使泄漏电流按一不产生误差的通路流动。屏蔽接地可以切断静电场，形成良好的静电屏蔽。如用金属磁性材料制成屏蔽，还可同时旁路低频和恒定磁通，形成直流电磁屏蔽。屏蔽和绝缘两种方法交替使用，还可以在不增加屏蔽总厚度的前提下获得更好的屏蔽效果。,屏蔽方法（二）了解,无定向结构：用双绞线、同轴电缆做信号往返通路；或采用两个相同的测量机构，使电磁感应在其中引起的干扰感应电动势互相抵消；或使恒定磁场的影响自行消除。电磁屏蔽：交变电磁场或电磁波进入金属屏蔽时，将在屏蔽中产生涡流，从而消耗电磁场的能量。入射场的频率越高，屏蔽对其所起的衰减作用也越明显。,泄漏电流大小与设备绝缘状态,1绝缘良好2绝缘受潮3绝缘中有集中性缺陷4绝缘中有危险的集中性缺陷,发电机的典型泄漏电流曲线,4.2 介质损耗角正切的测量,与绝缘电阻的测量相比，介质损耗因数tg是表征绝缘功率损耗大小的特征参数，与绝缘的体积大小无关。tg在反映集中缺陷时不灵敏，测tg法适合检测分布性的绝缘缺陷。,可检测的缺陷种类,测量原理,一、西林电桥 1.测量原理高压臂：代表试品的Zx；无损耗的标准电容CN低压臂：处在桥箱体内的可调无感电阻R3（Z3）；无感电阻R4和可调电容C4的并联（Z4）电桥平衡：检流计G检零 保护：放电管A、B,西林电桥的基本回路,电桥的平衡条件,实部、虚部分别想相等得：,公式,因为=2f=100，tg=R4C4=C4106 式中C4的单位是F若C4以F计则可得到：tg=C4,2.影响西林电桥测量准确度的因素,外界电磁场的干扰杂散电容：高压引线与低压臂之间有电场的影响，可以看作其间有杂散电容Cs。由于低压臂的电位很低，Cx和CN的电容量很小，杂散电容Cs的引入，会产生测量误差。若附近另有高压源，其间的杂散电容Cs会引入干扰电流iS，也会造成测量误差。电场干扰：杂散电容导致的干扰电流 磁场干扰：电桥接线内感应干扰电势，影响平衡,二、角差测量法,原理：通过直接测量电压和电流的角差来测量tg 方法：同时测量流过标准电容器电流（其相角与流过试品的容性电流的相角一致）和流过试品的电流（全电流），得到二者之间的相角差，从而可以计算tg的数值。通过数字处理实现，有逐步取代平衡法测量的趋势。,三、测量tg抗干扰措施,采用平衡时可以采用的措施：（1）屏蔽（2）采用移相电源 干扰源的相位一般是无法改变的，因此，可以通过改变电源的相位，使得电源的相位和干扰的相位同相或反相，来达到消除或减少同频率干扰的目的。（3）倒相法 测量时将电源正接和倒相各测量一次，测得两组结果tg1、Cx1和tg2、Cx2,然后计算求得tg和Cx：,倒相法,两次测量法（倒相法）：第一次测得tg1和Cx1，然后倒换试验变压器原边电源线的两头(试验电压U的相位转180)，测得第二次的数值tg2和Cx2，可用下式计算得准确的tg和Cx值：,西林电桥的基本回路,现场的试品：难以实现屏蔽，故干扰较严重,倒相法原理,反接法,适用情况：金属外壳直接放在底座上（绝大多数电气设备）问题：桥本体处于高电位，操作困难对策：当电桥电压不高时（如10kV），可用绝缘材料做操作把手；当电桥电压较高时，操作者与桥本体在法拉第笼内,五、影响准确度的因素,1、温度 一般随温度的升高而增大。故应换算到同一温度值（20）2、电压 试验电压所加电压能引起气泡电离或局放时，tg增大。3、试品电容量对小容量试品，能有效发现局部集中性缺陷和整体分布性 缺陷。对大容量试品，则只能发现整体分布式缺陷。4、试品表面泄漏 应进行相应处理。将试品表面擦干净，必要时加以屏蔽,4.2.3 可以检测的故障种类,可检测（1）受潮（2）穿透性导电通道（3）绝缘内含气泡的游离，绝缘分层、脱壳（4）老化劣化，绕组上附积油泥（5）绝缘油脏污，劣化等不可检测（1）非穿透性的局部损坏（2）很小部分绝缘的老化劣化（3）个别的绝缘弱点,绝缘由两部分并联组成（并联模型）,绝缘由两部分串联组成（串联模型）,
