高电压技术电气设备绝缘试验.ppt
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1、电气设备绝缘试验,绝缘诊断与绝缘试验主要内容,1 绝缘测试和诊断的基本概念2 绝缘电阻和泄漏电流的测量3 介质损耗角正切的测量4 局部放电的测量5 耐压试验与预防性试验方法的特点总结6 绝缘的在线监测,1、绝缘测试和诊断的基本概念,绝缘的测试和诊断技术概念:电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境等各种因素的作用,其性能将逐渐劣化,以致出现缺陷,造成故障,引起供电中断。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,从而能早期发现故障的技术称为绝缘的监测和诊断技术,绝缘的测试和诊断技术分类:1)按照对设备造成的影响程度分类(两类)非破坏性试验,亦称绝缘特性试验:在较低
2、电压下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的不同特性,采用综合分析的方法来判断绝缘内部的缺陷包含的种类:绝缘电阻和泄漏电流的试验、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 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;缺点是可能在试验时给绝缘造成一定的损伤,同时不能反映绝缘缺陷的性质 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,2)按照设备是否带电的方式分类(两类)离线:在离线的测试和诊断时,要求被试设备退出运行状态,通常是周期性间断地施行,试验周期
3、由电力设备预防性试验规程(DL/T 596)规定特点:可采用破坏性试验和非破坏性试验两种方式,两种方式是相辅相成的。耐压试验往往是在非破坏性试验之后才进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接,尤其对于周期性的离线试验更不易判断准确 在线:在线监测则是在被试设备处于带电工作运行的条件下,对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测,通常是自动进行的特点:只能采用非破坏性试验方式。由于可连续监测,除测定绝缘特性的数值外,还可分析特性随时间的变化趋势,从而显著提高了其判断的准确性,绝缘预防性试验概念:为了对绝缘状态作出判断,需对绝缘进行各种试验和检测,通称为绝缘预防性试验。,绝缘的监测和诊断技术的三个基本环
4、节:传感器与测量方法:正确选用各种传感器及测量手段,检测或监测被试对象的种种特性,采集各种特性参数;数据处理:对原始的杂乱信息加以分析处理(数据处理),去除干扰,提取反映被试对象运行状态最敏感、有效的特征参数;绝缘诊断:根据提取的特征参数和对绝缘老化过程的知识以及运行经验,参照有关规程对绝缘运行状态进行识别、判断,即完成诊断过程。并对绝缘的发展趋势进行预测,从而对故障提供预警,并能为下一步的维修决策提供技术根据。,绝缘诊断规则:规则分类:逻辑诊断,模糊诊断,统计诊断逻辑诊断:逻辑诊断中将特征只归结为“有”和“无”两种(或特征参数大于某给定的阈值则为“有”该特征,否则为“无”),诊断对象的状态同
5、样只归结为“有”和“无”,或“好”和“坏”两种,即特征和状态均采用二值逻辑量来描述。逻辑诊断简单明了,应用较广,但把问题过于简化,诊断准确度较低,模糊诊断:考虑到被试对象的特征及状态评价的主观不确定性,即模糊性,许多情况不能简单地用“有”、“无”和“好”、“坏”来评定。模糊诊断中被试对象的特征和状态不用二值逻辑量描述,而用多值逻辑的特征函数来描述,如某特征“很强”、“强”、“一般”、“弱”、“很弱”,某故障“严重”、“较严重”、“一般”、“轻微”、“无”等,然后按特征或状态参数的取值量确定归入某一类别。如采用连续变化的特征函数,判断可更加准确。,统计诊断:考虑到被试对象特征参数分布的不确定性,
6、即统计性。对于处于同样状态的同类设备,其特征参数并不相同,而按一定的统计规律分布。利用这些规律进行绝缘诊断,(a)绝缘完好和损坏时(b)两者重叠图 概率密度曲线不重叠 某特征参数的概率密度,2 绝缘电阻和泄漏电流的测量,1)测量绝缘电阻与吸收比的工作原理 2)测量绝缘电阻与吸收比的方法 3)泄漏电流的测量 4)测量绝缘电阻和泄漏电流的功效 5)测量绝缘电阻和泄漏电流的注意事项,1)测量绝缘电阻与吸收比的工作原理,双层介质模型的电流时间特性i(t)=U/(R1+R2)+U(R1 C1R1 C2)2/(C1+C2)2(R1+R2)R1R2 exp(-t/)R1R2(C1+C2)/(R1+R2),双
7、层介质等值电路图,吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线,i(t)=Kexp(-t/)R1R2(C1+C2)/(R1+R2)在工程应用上的表达方便,把介质处在吸收过程时的U/i也称呼为绝缘电阻R,双层介质等值电路图,吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线,定义吸收比K:为加压60秒时的绝缘电阻R 60与15秒时电阻R 15之比值K=R60/R15 定义极化指数P:为加压10分钟时的绝缘电阻R10与1分钟时电阻R1之比值 P=R10/R1我国电力行业标准DL/T5961996即电力设备预防性试验规程等规定:电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘者:K值应不小于1.3,P值应不小于1.5大发电
8、机当采用环氧粉云母者:K值应不小于1.6,P应不小于2.0。发电机容量在200MW及以上者推荐测量,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K(及极化指数P,下同)的下降。当K1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,2)测量绝缘电阻与吸收比的方法,测量仪表:一般用兆欧表进行绝缘电阻与吸收比的测量摇表:为了测准吸收比,需用灵敏度足够高的兆欧表。现场仍较多采用带有
9、手摇直流发电机的兆欧表,俗称摇表 晶体管兆欧表:采用电池供电,晶体管振荡器产生交变电压,经变压器升压及倍压整流后输出直流电压兆欧表的电压:500、1000、2500、5000V等兆欧表选择:根据设备电压等级的不同,选用不同电压的兆欧表。例:额定电压1kV及以下者使用1000V兆欧表;1kV以上者使用2500V兆欧表,兆欧表的原理结构图,屏蔽端子G:主要用于屏蔽表面泄漏电流,例:用兆欧表测量电缆绝缘电阻,用兆欧表测电缆绝缘电阻的接线图1铅铠外皮 2绝缘 3导芯 4-屏蔽环,微安表直读法(高电位和低电位两种接法),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
10、 R 保护电阻;C 滤波电容;T 被试变压器,3)泄漏电流的测量,4)测量绝缘电阻和泄漏电流的功效,测量绝缘电阻和泄漏电流能有效地发现的缺陷:1、两极间穿透性的导电通道 2、绝缘受潮 3、表面污垢测量绝缘电阻和泄漏电流不易发现的缺陷:1、绝缘的局部缺陷(局部损伤或裂缝、含有气泡、绝缘分层、脱开等)2、绝缘的老化(此时的绝缘电阻还相当高),5)测量绝缘电阻和泄漏电流的注意事项,A、测量结果不应作为最后定论,应与下列数据比较:(1)、历史资料(2)、同类设备数据(3)、同一设备不同部位(不同相)的数据 当K2时,有缺陷存在(4)、其它实验结果B、要考虑测量时温度的影响,只有同一温度下的结果才能比较
11、C、测量电压要稳定,直流脉动不应大于3%D、测量仪表的保护与屏蔽E、测量前应充分放电,避免残余电荷造成误差F、被试品的接地问题,3 介质损耗角正切的测量,1)西林电桥的基本原理 2)反接法的西林电桥 3)存在外界电磁场干扰时的测量 4)测量介损的功效 5)测量介损的注意事项,测试无线电材料:常采用高频施压法,所加的电压不高在电工界:测量tg的仪器和方法有多种,西 林电桥测法和电流比较式电桥测法在线监测:采用微计算机对tg的测量,测量介损的方法,1)西林电桥的基本原理,高压臂:一个是代表试品的Z1;另一个是无损耗的标准电容C0,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R
12、3;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P电桥平衡:检流计G检零屏蔽:消除杂散电容的影响,西林电桥的基本回路,电桥的平衡条件:Z1/Z3=Z2/Z4串联等值回路tg=R4 C4Cx=R4C0/R3并联等值回路tg=R4 C4Cx=R4C0/R3(1+tg2)Cx:因为tg2极小,故两种等值电路的 Cx相等,屏蔽:杂散电容:高压引线与低压臂之间会有电场的影响,可以看作其间有杂散电容由于低压臂的电位很低,Cx和C0的电容量很小,如C0一般只有50100pF。所以杂散电容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Cs1会引入干
13、扰电流iS,也会造成测量误差 所以需要屏蔽,消除杂散电容的影响,西林电桥的基本回路,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,反接法西林电桥的接线,2)反接法的西林电桥,3)存在外界电磁场干扰时的测量,现场的试品:难以实现屏蔽,故干扰较严重两次测量法:消除或减小外界电场影响的测试方法,是采用两次测量。第一次先调电桥到平衡,测得tg1和Cx,然后倒换试验变压器原边电源线的两头,即把试验电压U的相位转一个180,然后再测得第二
14、次的数值tg2和Cx,可用下式计算得准确的tg和Cx值。tg=(Cxtg1+Cxtg2)/(Cx+Cx)Cx=(Cx+Cx)/2,西林电桥的基本回路,磁场干扰时介损的测量检流计正反接抗磁场干扰的原理:先设想当无磁干扰时,调电桥到平衡,两个测量臂的数值分别为R3和C4。如存在磁干扰时,调节电桥到平衡,两个测量臂的数值分别为(R3+R3)和(C4+C4),此时电桥两臂实际上是有电位差的,由于它克服了磁干扰电势,才使检流计指零。假若把检流计和电桥两臂相接的两端倒换一下,由于其他条件不变,此时如又调电桥到平衡,两个测量臂的数值将分别为(R3R3)和(C4C4)当检流计正接时测得:tg1=(C4+C4)
15、R4 CX1=C0R4/(R3+R3)当检流计反接时测得:tg2=(C4C4)R4 CX2=C0R4/(R3R3)因无磁场干扰时:tg=C4R4 CX=C0R4/R3,故可得:tg=(tg1+tg2)/2CX=2X1CX2/(CX1+CX2),4)测量介损的功效,测量介损能有效地发现的缺陷:(1)绝缘受潮(2)穿透性导电通道(3)绝缘内含气泡的游离、绝缘分层、脱壳等(4)老化劣化,绕组上附积油泥(5)绝缘油脏污、劣化等测量介损不易发现的局部性缺陷:(1)非穿透性局部损坏(测介损时没有发生局部放电)(2)很小部分绝缘的老化劣化(3)个别的绝缘弱点,例1:当试品绝缘有两种不同绝缘并联组成 则:当C
16、2/Cx越小,C2中缺陷(tg 增大)在测整体的 时越难发现解决办法是将整体绝缘分解后分部测量(如分别对变压器线圈和套管的 tg 进行测量),5)测量介损时的注意事项,(1)尽可能地分部测试(2)与温度的关系:不同温度下的测量结果不能换算 为进行比较,要求在相同温度条件下测试。(3)与电压的关系:试验电压过低,不易发现缺陷,因接近工作电压。(4)表面泄漏要排除:加屏蔽环(5)抗干扰措施:屏蔽和接地要好(6)测量绕组绝缘时,应将绕组首尾短接,避免电感和 励磁铁损造成误差,4 局部放电的测量,1)局部放电概念和特点2)测量局部放电的几种方法3)局部放电的脉冲电流测量法4)脉冲电流法测PD的基本回路
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- 关 键 词:
- 电压 技术 电气设备 绝缘 试验
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