高压设备电气试验技术培训ppt课件.pptx

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1、高压设备电气试验技术培训,电气班,电气绝缘的概念,电气绝缘是指利用绝缘材料和构件将电位不等的导体分隔开,使其没有电气连接以保持不同的电位,使电流能按一定的方向安全流动，从而保证带电部件能够正常运行。良好的绝缘对于保证电气设备与线路的安全运行，防止人身触电事故的发生是最基本的和最可靠的手段。具有绝缘作用的材料称为绝缘材料(也叫电介质)，绝缘通常可分为气体绝缘、液体绝缘和固体绝缘三类。常用绝缘材料有：陶瓷、玻璃、橡胶、干燥的木棒、空气等等。,绝缘缺陷产生的原因,（1）机械性损伤：例如、外界损伤，电缆的绝缘车辆碾压损伤，设备的砸伤。操作不当引起的拉伤。 物理性损伤：过度卷曲，拉伸，绝缘角质损伤。膨胀

2、，冷缩。（2）电气性损伤：谐波过电压，造成的绝缘击穿，导体长期过热，造成的绝缘老化。 （3）化学性损伤：导体绝缘长期暴晒在阳光，空气中，造成的氧化，导体绝缘长期在水中，导致的绝缘分解，降低耐压程度。,绝缘缺陷的分类,在制造、运行、检修、安装、贮运等过程中，由于各种因素的作用，电气设备的绝缘往往存在以下两类缺陷： 一类是范围较小但危害较大的集中性缺陷。例如制造装配过程中的机械损伤、局部挤压、瓷质开裂、内含气泡等原因引起的局部损坏。这类缺陷的绝缘劣点在高电压、强电场作用下，其缺陷范围很容易扩大，往往是造成设备绝缘事故的主要因患。 另一类是范围较广的分布性缺陷。例如由于密封不好而导致绝缘全面受潮、污

3、染或长期运行中，在强电场和高温作用下，介质老化，使整体绝缘性能下降、绝缘电阻减小、损耗增大、发热严重、进一步加速老化、缩短设备绝缘寿命等。,绝缘故障检测,1、高压电气设备的出厂检测2、高压电气设备的交接试验3、设备检修后的绝缘测试4、对运行中的电气设备进行的预防性试验,高压试验依据标准,GB 50150-2006 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准 DL/T 596-1996 电力设备预防性试验规程,电力设备预防性试验,预防性试验是电力设备运行和维护工作中一个重要环节，是保证电力设备安全运行的有效手段之一。多年来，电力部门和大型工矿企业的高压电力设备基本上都是按照原电力部颁发的电力设备预防

4、性试验规程(以下简称规程)的要求进行试验的，对及时发现、诊断设备缺陷起到重要作用。,（一）电气试验的分类,按试验的作用和要求不同，电气试验可分为绝缘试验和特性试验两大类1、绝缘试验:（1）破坏性试验，即耐压试验： 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：可能在试验时给绝缘造成一定的损伤。 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,（一）电气试验的分类,1、绝缘试验:（2）非破坏性试验，亦称绝缘特性试验： 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

5、缘内部的缺陷揭示绝缘缺陷的不同性质和发展程度。缺点：不知道绝缘水平。 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。,（一）电气试验的分类,2、特性试验: 通常把绝缘以外的试验统称为特性试验。这类试验主要是对电气设备的电气机械方面的某些特性进行测试。 包含的种类： 变压器的变比试验，极性试验；线圈的直流电阻；断路器的导电回路电阻，分合闸时间和速度试验等。,（二）预防性试验结果的分析与判断,由于预防性试验结果对判定电气设备能否继续长期稳定安全运行起着不可替代的作用,因而如何对预防性试验结果做出正确的分析和判断则显得更为重要。 电力设备预防性试验规程指出,对试

6、验结果应进行综合分析和判断,一般应进行下列三步： 第一步，应与历年各次试验结果比较； 第二步，与同类型设备试验结果比较； 第三步，对照规程技术要求和其他相关试验结果，进行综合分析，判断缺陷发展趋势，作出判断。 根据综合分析，一般可对设备做出判断结论：合格、不合格或对设备的怀疑。对不合格的，应及时进行检修。为了能做到有重点地或加速处理缺陷，应根据设备结构特点，尽量做部件的分节试验，以进一步查明缺陷的部位或范围。对有怀疑或异常、一时不易确定是否合格的设备，应采用缩短试验周期的措施，或在良好天气下、或在温度较高时进行复测来监视设备可疑缺陷的变化趋势，或验证过去测量的准确性。,发电站高压设备绝缘预防性

7、试验,1、绝缘电阻、吸收比和极化指数试验2、泄漏电流和直流耐压试验3、介质损耗因数4、局部放电测量5、交流耐压试验,1、绝缘电阻、吸收比和极化指数试验,（1）绝缘电阻及吸收比测量的目的及意义 绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中一种最简单、最常用的验方法。当电气设备绝缘受潮，表面变脏，留有表面放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降，测量绝缘电阻可以发现设备绝缘是否存在整体受潮、老化，充油设备油质劣化和贯通性缺陷。 但是，因为电气设备结构复杂、影响绝缘电阻的因素很多，绝缘电阻试验所施加的电压较低，对于一些集中性缺陷，即使可能是很严重的缺陷，但在测量时显示绝缘电阻仍然很大的现象，因此，绝缘电阻试验只适

8、用于检测贯穿性缺陷和普遍性缺陷，不能作为电气设备绝缘良好的唯一依据，还要配合其他测量手段才能作出准确判断。,绝缘电阻试验常用仪器（兆欧表）,（2）电压等级的选择,常用绝缘电阻表的电压等级有250、500、1000、2500、5000 V 等。 1）100 V 以下的电气设备和回路，采用250 V； 2）500 V 以下至100 V的电气设备和回路，采用 1000 V ； 3）3000 V 以下至500 V的电气设备和回路，采用1000 V； 4） 10000 V 以下至3000 V的电气设备和回路，采用2500 V； 5） 10000 V 及上的电气设备和回路，采用2500 V 或5000 V

9、.,（3）绝缘电阻和吸收比,图1 双层电介质简化等值电路,图2 吸收曲线及绝缘电阻变化曲线,绝缘电阻的定义：给绝缘体施加直流电压U-时，测量其所含的离子电流沿电场方向移动形成的电导电流Ig，应用欧姆定律所确定的比值。 R = U- / Ig,吸收比的概念,当合上开关S将直流电压U加到绝缘上后，等值电路中电流i的变化如图2中曲线所示，开始电流很大，以后逐渐减小，最后趋近于一个常数Ig； 图 2中曲线i和稳态电流Ig之间的面积为绝缘在充电过程中从电源“吸收”的电荷Qa。这种逐渐“吸收”电荷的现象就叫做“吸收现象”。 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

10、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。,吸收比的概念,对于不均匀的绝缘试品，如果绝缘状况良好，则吸收现象明显，如果绝缘受潮严重或内部有集中性的导电通道，这一现象更为明显。工程上用“吸收比”来反映这一特性，吸收比用K表示，其定义为：K R60s / R15s 一般大于1.3 式中 R60s为t=60s测得绝缘电阻值，R15s为t=15s时测得的绝缘电阻值。 对于电容量较大的绝缘试品，K可采用下式表示：K R10min / R1min 一般大于1.5 式中 R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值，R1min为t=1min时测得的绝缘电阻值，K称为极化指数。

11、 当绝缘状况良好时，K值较大，其值远大于1，当绝缘受潮时，K值将变小，一般认为如K1.3时，就可判断绝缘可能受潮。 从上面的分析可知，对电容量较小的绝缘试品，可以只测量其绝缘电阻，对于电容量较大的绝缘试品，不仅要测量其绝缘电阻，还要测量其吸收比。,（4）测量绝缘电阻的规定,（1）试验前应拆除被试设备电源及一切外连线，并将被试物短接后接地放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电；（2）用干燥清洁的柔软布擦去被试物的表面污垢，必要时可先用汽油洗净套管的表面积垢，以消除表面的影响；（3）校验兆欧表是否指零或无穷大。试验时，将被试品接于L、E之间，如果被试品表面的泄漏电流较大，为避免表面

12、泄漏电流的影响，必须加以屏蔽，屏蔽线应接在兆欧表屏蔽端G上；（4）多绕组电气设备进行绝缘电阻测量时，非被测绕组应短路接地；（5）接好线，如用手摇式兆欧表时，应用恒定转速（120r/min）转动摇柄，兆欧表指针逐渐上升，待1min后读取其他绝缘电阻值；（6）在测量吸收比时，为了在开始计算时就能在被试物上加上全部试验电压，应在兆欧表达到额定转速时再将表笔接于被试物，同时计算时间，分别读取15s和60s的读数；（7）试验完毕或重复进行试验时，必须将被试物短接后对地充分放电；这样除可保证安全外，还可提高测试的准确性；（8）记录被试设备的铭牌、规范、所在位置及气象条件等。,2、泄露电流和直流耐压试验,（

13、1）测量泄露电流的意义 绝缘电阻只能测量出贯通的集中性缺陷或整体受潮，局部缺陷或局部受潮不能检测出，局部缺陷只能通过较高的电场强度才能暴露出来，对于大容量设备，摇表容量不能满足要求， 泄露电流的测量和绝缘电阻测量原理一样，只是电压比较高； 区别：A、试验电压高，并可任意调节，比兆欧表发现缺陷的有效性高 B、泄露电流有微安表监视，灵敏度高 C、泄露电流可换算出绝缘电阻，兆欧表不能换算出泄露电流 D、用i/t曲线比较来判断绝缘缺陷,（2）半波整流试验接线,（3）影响测量结果的因素 A、高压连接导线对地泄漏电流的影响 高压导线暴露于空气中，20kV/cm空气发生电离 ，对地产生泄漏电流流过微安表，影

14、响测量的准确性； 微安表-金属屏蔽罩 强迫均压； 高压线-屏蔽线接至屏蔽罩及高压仍有电晕发生但不流过微安表； B、表面泄露电流的影响 表面泄露电流 表面受潮、脏污 体积泄露电流 不变，不影响内部绝缘强度 需要的只是I1，实测中I2成分较多甚至I1，产生误差 解决办法： 表面干燥、清洁 采用屏蔽环将I2短接，不流过微安表,C、温度的影响 温度高时，电子、离子运动加速，水分、盐类等物质导电率增加 温度升高-泄露电流增大，影响比较大 ，发电机泄露约增加0.6倍/每增高10度，故最好在被试品温度为3080时做试验，对所测得的电流值均需换算至相同温度，才能进行比较。 D、残余电荷的影响 被试品绝缘中的残

15、余电荷是否放尽，直接影响泄露电流的数值，因此，试前对被试品必须进行放电 E、加压速度的影响 微安表读数=吸收电流+泄露电流 电缆、大容量设备吸收现象很强 加压速度与泄漏电流无关但与吸收电流有关 解决办法：电压逐渐增加 吸收的过程包含在加压的过程当中 逐级加压，分段停留（2-3KV 30s）,（3）影响测量结果的因素,F、试验电压极性的影响 电渗现象：外加电场作用下，液体通过多孔固体的运动现象 罗伊斯-1809年 电缆水分和油中水由于电渗现象带正电； 绕组加正电 水分排斥向外渗； 绕组加负电 水分吸收向绕组移动； 油纸绝缘设备一般用负极性试验 电压，因为水分是必然存在的， 容易发现缺陷；,（3）

16、影响测量结果的因素,a、电压高，设专人监护； b、密切监视微安表，吸收电流大降低升压速度； c、试验完毕充分放电（1-3分钟）； d、测量结果与规定值比较，与历史值比较，必要时制作i/u曲线；,（4）试验注意事项,泄漏电流大小与设备绝缘状态,某设备绝缘的泄漏电流曲线曲线1：绝缘良好；曲线2：绝缘受潮；曲线3：绝缘中有未贯通的集中性缺陷；曲线4：绝缘有击穿的危险,直流耐压试验是对电气设备绝缘施加一定的直流试验电压并持续一定时间，观测绝缘是否发生击穿及其他异常情况，同时测量被试设备的泄漏电流，发现被试物的受潮及绝缘劣化等情况。直流耐压试验与泄露电流的测量虽然一致，但其作用不同，前者考验绝缘的耐电强

17、度，其试验电压较高；后者是用于检查绝缘状况，试验电压相对较低，因此，直流耐压对于发现某些局部缺陷更有特殊意义，目前在高压电机、电缆、电容器的预防性试验中被广泛采用。直流耐压试验是鉴定电气设备绝缘耐电强度的一种试验，属破坏性试验之一。因此需要在其它非破坏性试验检查没有发现问题之后才能进行，它的破坏性相对交流耐压试验来说相对要轻些，应在交流耐压试验之前进行。,（5）直流耐压试验,2、介质损耗因数,（1）介质损耗因数的定义 绝缘介质在交流电压作用下，电介质中的部分电能将转变为热能，这部分能量称为电介质损耗，介质损耗因素一般用正切值tan表示。（2）介质损耗因素试验的目的和意义 1）电气设备的介质就是

18、绝缘材料，在电压的作用下总会产生一定的电流，总是有一定的功率损耗，当绝缘受潮或劣化变质后损耗将会增加，因此测量电气设备介质损失正切值是发现设备绝缘缺陷及劣化受潮的有效措施。 2）能非常灵敏地发现绝缘油质量的优劣 3）测量介质损失正切值，对发现设备受潮、劣化变质以及小体积被试体贯穿或非贯穿性局部绝缘缺陷具有较高的灵敏度。对大容量的电气设备，当缺陷所占面积较小时，灵敏度较低，难以发现缺陷，因此对大型电力变压器测量整体介质损耗因数以后，还应单独测量电容型套管的介质损耗。,2、介质损耗因数,tan测量的原理和意义,理想介质无损耗,除电容电流外的，电导电流和泄漏电流会有损耗，这二个电流产生的能量损耗-介

19、质损耗。,可用来表征交流电压作用下，绝缘介质内部有功的损耗程度- 称介质损耗角。,可用介质损耗角的正切值，反映绝缘是否受潮劣化，油或浸渍物脏污、劣化变质等缺陷,2、介质损耗因数,tan测量多用于35KV以上的变压器、互感器、多油断路器和变压器油，对于像电机、电缆这类设备，由于运行中故障多为集中性缺陷发展所致，而且被试绝缘的体积较大， tan法效果就差了。因此，通常对运行中的电机、电缆等设备不进行这项预防性试验。通过tan的测量发现的缺陷主要是：设备普遍受潮，绝缘油或固体有机绝缘材料的普遍老化；对小容量设备，还可发现局部缺陷。必要时，可以作出tan值与电压的曲线关系，以便分析绝缘中是否夹杂较多气

20、隙。,2、介质损耗因数,（3）tan测量方法反接线：用于被试品不可能与地隔离；正接线：用于被试品可整体与地隔离,2、介质损耗因数,调整T，升压至10kV,调整R3和C4，使G指0,令R4=3184，,C4单位为F时，tg=C4,被试品电容,2、介质损耗因数,试验结果的判断及注意事项,判定,被试品容量大时，不能准确反映局部缺陷,规程规定出厂数据历年比对、,注意,被试品温度对结果影响大,Tan随温度升高而升高,试验电压对结果影响大,4、局部放电测量,1.局部放电的定义 内部放电局部放电发生在绝缘体内部，这种放电的特性与介质的特性和气屑的形状、大小、位置以及气屑中气体的性质有关。对于绝缘体内部的局部

21、放电，目前还无法直接测量其放电的电荷，但内部放电时所产生的电荷交换，必将会在绝缘体的表面有所反映。 表面局部放电局部放电发生在表面。在电机绕组、电缆、套管等绝缘结构的端部，从导体到介质表面经常会出现这种局部的放电。 电晕发生在被空气包围的导体附近的放电。如高压传输线、高压变压器等高压电气设备，因高压接线端暴露在空气中，都有可能产生这种局部放电。2.产生局部放电的原因 电场分布不均匀！ 3.测量局部放电的意义 (1)制造厂：检验产品绝缘性能。 (2)运行部门：监测绝缘状况。,局部放电测量,局部放电测量,起因,制造中内部有气泡,绝缘结构中的“锲形”间隙,浸漆、干燥、真空处理不彻底，在绝缘纸板内、绝

22、缘纸层间、固体塑胶绝缘内部出现气泡，绝缘油不能注入,制造缺陷,介质不均匀,气泡,油隙,杂质,电场不均,局部放电,贯穿,油隙及金属尖角、毛刺，使局部电场增强，容易产生局部放电,危害,局部放电会逐步损坏绝缘材料，使放电区扩大，使设备整体绝缘击穿；局部放电产生的热量、臭氧等气体会产生电化学作用，腐蚀绝缘材料,局部放电测量,局部放电对绝缘材料的老化过程 解剖运行中老化了的电工设备和观察人工加速电老化的试样，经常可以看到绝缘体表面或内部存在树枝状的放电痕迹，这些痕迹通常是由于局部放电使绝缘材料碳化所遗留下来的，因此树枝放电的发展过程，就是最普遍的电老化过程。（a）树枝引发机理可能是气隙、油隙或其它杂质引

23、起局部放电而产生的；（b）也可能是高场强下，电极电子注入介质，在很大的电流密度下，使介质气化爆裂而形成的；（c）也可能是由于在交变电场下，麦克斯韦力的反复作用，使介质疲劳开裂而造成的。不论树枝放电是怎样引发的，一旦引发之后，其发展过程和局部放电分不开。,开始,成长分枝,到达另一电极,击穿,局部放电测量,脉冲电流法的基本测量线路（a）并联法多用于试品电容较大或试品有可能被击穿的情况下，过大的工频电流不会流入检测阻抗Zd而将Zd烧损并在测试仪器上出现过电压的危险。（b）串联法多用于试品电容较小情况下，耦合电容具有滤波作用，能够抑制外部干扰，而且 测量灵敏度随Ck/Cx的增大而提高。（c）平衡法需要

24、两个相似的试品，其中一个充当耦合电容。它是利用电桥平衡的原理将外来的干扰消除掉，因而抗干扰能力强。,平衡法测量回路,并联法测量回路,串联法测量回路,局部放电测量,1.局部放电的起始电压Ui 当试验电压从无放电电压开始逐渐增加时，在试验系统内观察到局部放电的最低电压，称为局部放电的起始电压。实际上，局部放电起始电压是出现等于或超过规定大小的局部放电的最低电压。2.局部放电的熄灭电压Ue 当外加电压从高于起始放电电压逐渐降低，直到放电消失时的外加电压即为放电熄灭电压，以有效值来表示。为了提高测试结果的可比性，通常选取与测量起始放电电压时一样的最小放电量，当放电量随电压下降而逐渐减小到此最小放电量时

25、，外加电压的有效值即为放电熄灭电压。3.视在放电量q 指在电力设备局部放电的试品两端注入一定电荷量，使试品端电压的变化量和局部放电时端电压变化量相同。此时注入的电荷量即称为局部放电的视在放电量，以皮库(pC)表示。实际上，视在电荷不等于放电处包含的电荷，放电处的电荷是不能直接测得的。4.实际电荷qr 在电场作用下，绝缘内部发生放电，使这些空间电荷移动，放电过程中绝缘内部移动的电荷称为实际电荷。5.重复率n 局部放电脉冲重复率，是在一个选定的时间内测得的每秒钟局部放电脉冲数的平均值，单位为次/s。实际测量中，受测试系统灵敏度和分辨能力的限制，测得的脉冲必须大于最小可测放电量的脉冲，而且两次脉冲相

26、隔要大于可分辨的最小时间间隔。,局部放电是比较复杂的物理现象，必须通过多种表征参数才能全面地描述其状态，同时，局部放电对绝缘破坏的机理也很复杂，也需通过多种表征参来评定它对绝缘的危害，表征局部放电的参数主要有：,局部放电测量,局部放电测量,规定,程度,交接标准：对35-110kV互感器进行抽测，量为10% 110kV变压器，当对绝缘有怀疑时，应进行局部放电试验。 220kV及以上变压器，在新安装时，必须进行现场局部放 电试验。预试规程：20-35kV固体绝缘互感器，1-3年进行测量,目的,方法,局部放电的强度放电量大小放电次数,绝缘材料耐受程度被破坏程度,在规定电压下，检测局部放电量是否超过规

27、程规定值,判断局部放电发生的部位和引起局部放电的原因，设法消除,电气法,非电气法,脉冲电流法、介质损耗法、电磁辐射法,声波法、测光法、测热法、物理化学法,5、交流耐压试验,耐压试验的目的和意义,1.概述 交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。因为交流耐压试验的电压、波形、频率和被试品绝缘内部的电场状态均与实际运行情况一致，且试验电压略高于内过电压的数值，因此能有效地发现电气设备主绝缘缺陷。尤其对发现旋转电机电子槽部的绝缘缺陷，比直流耐压试验更有效。 交流耐压试验是破坏性试验。在试验之前必须对被试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、介质损失角等项目的试验，若试验结果正常方能进行交流耐压试验，若发现设备绝缘情况不良，通常应先进行处理后再做耐压试验，避免造成不应有的绝缘击穿。 交流耐压试验不能发现绕线式电气设备的纵绝缘缺陷。,交流耐压试验,2、交流耐压试验的分类,工频耐压试验,设备主绝缘（对地或相间）不能测绕组层间、匝间绝缘,感应耐压试验,测绕组层间、匝间、段间绝缘,方法,在低压绕组加电压，在高压绕组产生感应电动势,防铁芯饱和,频率：f100HZ，不超400HZ,设备：倍频发生器，三倍频发生器,时间：t=60100f （秒）,