电气设备绝缘预防性试验.ppt
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1、第二篇 电气设备绝缘试验,电气设备进行绝缘试验的必要性:电力系统的规模、容量不断地扩大,停电造成的损失越来越严重。我国电力短缺,这就需要提高发电设备可靠性,使其满负荷运转,增加发电量。绝缘往往是电力系统中的薄弱环节,绝缘故障通常是引发电力系统事故的首要原因。电介质理论仍远未完善,须借助于各种绝缘试验来检验和掌握绝缘的状态和性能。,绝缘试验分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。破坏性试验检验绝缘的电气强度,如耐压试验和击穿试验,具有破坏性的特征,所加的试验电压很高,以考验绝缘耐受各种过压的能力,试验过程有可能给被试绝缘带来不可逆转的局部损伤或整体损坏。非破坏性试验检测绝缘除电气强度以外的其他电气性
2、能,是在较低的电压下或用其他不损伤绝缘的方法进行的,具有非破坏的性质。绝缘预防性试验的目的是什么?绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起,我们通过测量电气特性的变化来发现隐藏着的缺陷。,绝缘缺陷类型 集中性缺陷:绝缘子瓷体内的裂缝、发电机定子绝缘因挤压磨损出现的局部破损、电缆绝缘层内存在的气泡等 分散性缺陷:电机、变压器等设备的内绝缘受潮、老化、变质等。,常见试验项目:测量绝缘电阻,吸收比,泄漏电 流,介质损耗角正切,局部放电,电压分布等。,数字式局部放电测试系统,第一节 绝缘的老化 什么叫绝缘的老化?绝缘老化的原因有哪些 电介质的热老化 电介质的电老化,什么叫绝缘的老化?电气设备的绝缘在长期运行过
3、程中会发生一系列物理变化和化学变化,致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化,这种现象统称为绝缘的老化。老化的原因有哪些?热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。一、电介质的热老化什么是电介质的热老化?在高温的作用下,电介质在短时间内就会发生明显的劣化;即使温度不太高,但如作用时间很长,绝缘性能也会发生不可逆的劣化,这就是电介质的热老化。温度越高,绝缘老化得越快,寿命越短。,热老化规则:热老化8规则:对A级绝缘介质,如果它们的工作温度超过规定值8时,寿命约缩短一半。相应的对B级绝缘和H级绝缘则分别适用10和12规则。固体介质的热老化过程 受热带电粒子热运动加剧载流子增多载流子迁移电
4、导和极化损耗增大介质损耗增大介质温升加速老化 液体介质的热老化过程 油温升高氧化加速油裂解分解出多种能溶于油的微量气体绝缘破坏,二、电介质的电老化 什么是电老化?电老化系指在外加高电压或强电场作用下的老化。介质电老化的主要原因是什么?介质中出现局部放电。局部放电引起固体介质腐蚀、老化、损坏的原因有:放电产生的带电粒子不断撞击绝缘引起破坏。破坏高分子的结构,造成裂解;放电能量中有一部分转化为热能,不易散出,引起热裂解,气隙膨胀使材料开裂、分层;在局部放电区,强烈的粒子复合产生高能辐射线,引起材料分解;气隙中如含有氧和氮,放电可产生臭氧和硝酸,是强烈的氧化剂和腐蚀剂,能使材料发生化学破坏。,第二节
5、 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量 绝缘电阻 最基本的综合性特性参数。组合绝缘和层式结构,在直流电压下均有明显的吸收现象,使外电路中有一个随时间而衰减的吸收电流。吸收比 检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。泄漏电流 所加直流电压高得多,能发现用兆欧表所不能显示的某些缺陷。,一、双层介质的吸收现象 为了分析方便,改用电阻R1和R2代替电导G1和G2。(R11/G1,R2=1/G2),讨论因吸收现象而出现的过渡过程 一般取开关S合闸作为时间t的起点,在t=0+的极短时间内,层间电压分布为达到稳态时t,层间电压改为按电阻分配,稳态电流将为电导电流 由于存在吸收现象,在这个过程中的层间电压变化为,流过
6、双层介质的电流为i如选用第一个方程式,则 式中第一个分量为电导电流,第二个分量为吸收电流。不难看出:当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时,阻值R1、R2或者二者之和显著减小,大大增加,而 迅速衰减。,二、绝缘电阻和吸收比的测量 绝缘电阻的表达式在工程应用上的表达方便,把介质处在吸收过程时的U/i也称为绝缘电阻R,在吸收电流分量尚未衰减完毕时,呈现的电阻值是不断变化的,即,吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线,测量绝缘电阻时,其值是不断变化的;t无穷时刻,R等于两层介质绝缘电阻的串联值。通常所说的绝缘电阻均指吸收电流 衰减完毕后的稳态电阻值。受潮时,绝缘电阻显著降低,显著增大,迅速衰减。因此,能揭示绝
7、缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷等情况。但有局限性。对于某些大型被试品,用测“吸收比”的方法来替代 定义吸收比K1:为加压60秒时的绝缘电阻R60与15秒 时电阻R15之比值,在一般情况下,R60已经接近于稳态绝缘电阻,吸收之比恒大于1,且K1值越大表示吸收现象越显著、绝缘的性能越好。一旦绝缘受潮,电导电流分量将显著增大,吸收电流衰减很快,在t=15s时,已衰减很多,因而K1值减小,其极限值为1。由于吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值,所以排除了绝缘结构体积尺寸的影响。一般以K1作为设备绝缘状态良好的标准亦不尽适,有些变压器的K1虽大于1.3,但 R 值却很低;有些K1 小
8、于1.3,但R值却很高。所以应将R值和K1值结合起来考虑,方能作出比较准确的判断。,大容量电气设备中,吸收现象延续很长时间,吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态,用极化指数K2再判断。某些集中性缺陷已相当严重,以致在耐压试验时被击穿,但在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极化指数却并不低,因为缺陷未贯穿绝缘。可见仅凭上述试验结果判断绝缘状态是不够的。,绝缘状态的判定若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。即使绝缘部分受潮,只要R1与R2中的一个数值降低,值也会大为减小,吸收电流仍会迅速衰减,仍可造成吸收比K1(及极化
9、指数K2,下同)的下降。当K11或接近于1,则设备基本丧失绝缘能力。,不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线,图1 兆欧表实图 图2 测试接线图 如图1、图2所示。被测绝缘电阻接到L和E接线柱之间时,指针的停留位置由电流线圈电流和电压线圈电流的比值决定。流过电压线圈的电流大小由分压电阻RV确定,而电流线圈的电流由被测绝缘电阻的大小确定。保护环G装在L接线柱的外圈,它与L接线柱绝缘,并接至手摇发电机的负极。保护环G的作用是排除由于导线绝缘层表面漏电电流和L,E接线柱间漏电电流,所引起的误差。当天气潮湿时测量其他电气设备时(电气设备引出线瓷套表面会凝结一层极薄的水膜),使用保护环G以避免被测设备表面漏
10、电影响测量结果。4)试验步骤试验前要选择合适电压等级的绝缘电阻兆欧表,然后检查兆欧表是否正常。方法是:将兆欧表放在水平位置,将表的L端子与E端子开路,摇动把手到额定转速(一般120rmin)此时指针应指向“”;用线短接L端子与E端子,轻摇把手,指针应指“0”(注意轻摇以免打坏表针)。以恒定速度转动摇表把手(平均120rmin),摇表指针渐逐上升,在摇表达额定转速后,分别读取15s和60s的电阻值并记录于试验数据表格表1中。,表1 试验数据表,图为手摇式兆欧表测量电力电缆绝缘电阻的接线图。,兆欧表有三个接线端子:线路端子(L)、接地端子(E)和保护(屏蔽)端子(G)。被试绝缘接在端子L和E之间,
11、而保护端子G的作用是使绝缘表面泄漏电流不要流过线圈LA,测得的绝缘体积电阻不受绝缘表面状态的影响。,绝缘电阻的测量定义:工程上常用兆欧表(摇表)进行测量,以加压60s后读数为试品的绝缘电阻。原理:电压线圈与电流线圈中电流在磁场中产生转动力矩,在力矩差作用下,旋转到平衡为止。指针偏角与绝缘电阻关系:,绝缘电阻的测量定义:工程上常用兆欧表(摇表)进行测量,以加压60s后读数为试品的绝缘电阻。原理:电压线圈与电流线圈中电流在磁场中产生转动力矩,在力矩差作用下,旋转到平衡为止。指针偏角与绝缘电阻关系:,三、泄漏电流的测量泄露电流的大小反映绝缘电阻值,但有一些特点:加在试品上的直流电压比兆欧表的工作电压
12、高得多,故能发现兆欧表所不能发现的试品中一些尚未完全贯通的集中性缺陷。施加在试品上的直流电压是逐渐增大的,这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。在电压升到规定的试验电压值后,要保持1min再读出最后的泄漏电流值。当绝缘良好时,泄漏电流应保持稳定,且其值很小。,测量结果分析 测试时逐渐升高电压,并同时读取微安表(mA)数值和毫安表(A)的数值,并将其绘制成曲线进行分析。这里被测的直流试验电压由直流微安表的指示值和高阻器的电阻值Rv得到。图5是发电机泄漏电流变化曲线,图中:1绝缘性能良好2整体受潮3存在集中性缺陷4在0.5Us附近泄漏电流迅速上升,表明在运行电压下有击穿的危险。,发电机泄露
13、电流变化曲线,3 测试的有效性 比兆欧表更有效的发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷(如局部开裂、内部受潮、绝缘油劣化、绝缘纸沿面碳化等)。,泄漏电流试验接线图如图所示微安表直读法(两种接法),测量电力变压器主绝缘泄漏电流的接线 T1调压器;T2高压试验变压器;D高压硅堆 R保护电阻;C稳压电容;T被试变压器V-高压静电电压表,(1)被试品一极接地,泄露电流用接在被试品高压侧或低压侧的微安表来测量。如果被试品的一极固定接地,且接地线不易解开时,微安表可接在高压侧,这一情况下,微安表及其接往被试品的高压线均应加等电位屏蔽,使这部分对地杂散电流(泄露电流、电晕电流)不流过微安表,以减小测量误差。,如果
14、被试品的两极都可以做到不直接接地时,微安表就可以接在被试品低压侧和大地之间。回路高压部分对外界物体的杂散电流入地时都不会流过微安表,故不必设屏蔽。,(2)被试品不接地,注意:测量泄漏电流用的微安表需用并联放电管V进行保护。微安表是很灵敏和脆弱的仪表,当流过微安表的电流超过某一定值时,电阻R 1上的压降将引起V的放电而达到保护微安表的目的。,第三节 介质损耗角正切的测量由前面可知:介质的功率损耗 与介质损耗正切 成正比,所以 是绝缘品质的重要指标,测量 是判断电气设备绝缘的一项灵敏有效的方法。能反映绝缘的整体性缺陷(如全面老化)和小电容试品中的严重局部缺陷。测量 不能灵敏地反映大容量发电机、变压
15、器和电力电缆(它们的电容量都很大)绝缘中的局部性缺陷,这时应尽可能的将这些设别分解成几个部分,然后分别测量它们的。的测量最常用的是高压电流平衡电桥(西林电桥)。,一、西林电桥基本原理 其中被试品的等值电容和电阻分别为CX和Rx;高压臂:一个是代表试品的Z1;另一个是无损耗的标准电容CN,它以阻抗Z2作为代表。低压臂:一个处在桥箱体内,一个是可调无感电阻R3;另一个是无感电阻R4和可调电容C4的并联回路。前者以Z3来代表,后者以Z4来代表。保护:放电管V P为交流检流计。,在交流电压 U的作用下,调节R3 和 C4,使电桥达到平衡,即通过检流计P的电流为零,因而 可得(4-15)由式(4-15)
16、可写出(4-16),式中,可求得试品电容CX和等值电阻RX介质并联等值电路的介质损耗角正切(4-20),因为,如取,并取C4 的单位为uF,则式(4-20)化简为试品电容,西林电桥反接线原理 在实验室内:通常测试材料及小设备,被试品是对地绝缘的现场试验中:有许多一端接地的试品,如敷设在地下的电缆及摆在地面的重大电气设备,要改成对地绝缘是不可能的,只能改变电桥回路的接地点。这样就产生了一种反接法的西林电桥 被试品的一极往往是固定接地的,应改用反接线。电桥平衡的过程与正接线时无异,所不同者在于各个调节元件、检流计和屏蔽网均处于高电位,故必须保证足够的绝缘水平和采取可靠的保护措施。,二、测量的影响因
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- 关 键 词:
- 电气设备 绝缘 预防性 试验
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