电力设备绝缘试验原理及方法pps.ppt

3电力设备绝缘试验原理及方法,非破坏性试验,电气设备绝缘试验类型,1、绝缘电阻、吸收比；2、介质损耗角正切（tg）；3、局部放电；4、绝缘油气相色谱分析等。,电气设备绝缘试验类型,1、交流耐压试验；2、直流耐压试验；3、雷电冲击试验；4、操作冲击耐压试验。,破坏性试验,常用绝缘材料气体：空气、六氟化硫、CO2、氮气等；液体：变压器油、电缆油、电容器油等；固体：无机材料：云母、石棉、电瓷、玻璃等；有机材料：纸、棉纱、木材、塑料等。,主要针对的问题：绝缘受潮、表面脏污、贯穿性裂纹、贯穿性放电痕迹常用兆欧表类型、电压等级：100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V,1绝缘电阻、吸收比试验,对有介质吸收现象的发电机、变压器等设备，绝缘电阻值、吸收比值和极化指数随兆欧表电压高低而变化，故历次试验应选用电压相同和负载特性相近的兆欧表。对二次回路或低压配电装置及电力布线测量绝缘电阻，并兼有进行直流耐压试验的目的时，可选用2500V兆欧表。由于低压装置的绝缘电阻一般较低(1MS2-20MQ)，兆欧表输出电压因受负载特性影响，实际端电压并不高。用2500V兆欧表代替直流耐压试验时，应考虑到由于绝缘电阻低而使端电压降低的因素。,选用兆欧表时的注意事项,绝缘电阻的测量原理：,绝缘电阻测量过程中的电流曲线,ic：电容电流；ia：吸收电流；ig：泄漏电流,1、手摇式兆欧表测试原理（比流计）,兆欧表接线端子：线路端子（L），接地端子（E），屏蔽（或保护）端子（G）。,一、兆欧表工作原理,手摇式兆欧表使用前的检查事项,短路检查：短接L、E，缓慢摇动手柄，观察指针是否指“0”。开路检查：摇动手柄达额定转速120r/min,观察指针是否指“”。,2、电子式兆欧表测试原理,兆欧表接线端子：线路端子（L），接地端子（E），屏蔽（或保护）端子（G）。,二、绝缘电阻测量,规程规定：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、电力电缆等，可以采用10min时的绝缘电阻值，即R10min。,吸收比：用来反映设备绝缘整体状态是否良好；用K表示，其定义为：KR60s/R15s极化指数：用来反映大容量设备绝缘整体状态是否良好；用PI表示，其定义为：PIR10min/R1min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，可判断绝缘可能受潮。,三、吸收比与极化指数,三、绝缘电阻测量结果分析,（1）不能简单的用绝缘电阻的大小或吸收比来判断绝缘的好坏。（绝缘电阻与绝缘材料的结构、体积有关，与兆欧表的电压高低有关，还与大气条件有关）（2）测量结果（绝缘电阻、吸收比），在数值上应采用比较的方式进行判断：与出厂数值相比较、与历史数据相比较、与同批设备相比较，其变化不能超过规程允许的范围。（3）应将绝缘电阻与吸收比的变化结合起来综合考虑。,相关标准规定：变压器绝缘电阻值不应低于产品出厂值70%，吸收比与出厂值无明显差别，且不应小于1.3。,四、测量要求,1、拆除被试设备电源及所有外接连线，并将被试物短接放电；2、校验兆欧表；3、清洁表面；4、转速120r/min，读取1min绝缘电阻值；5、正确测量吸收比：在兆欧表达到额定转速时再将表笔接于被试物；（针对手摇式）6、试验完毕对地放电；（安全、提高准确度）7、试验记录。,1、对于同杆双回架空线、双母线、平行线路，当一路带电时，不得测量另一回路的绝缘电阻，以防感应高压损坏仪表和危及人身安全。,五、注意事项,2、对于大容量电机、电缆，必须经过较长时间，才能得到正确的结果。试验结束后应先断开L线，再停止转动摇表，防止反充电损坏兆欧表。（针对手摇式）,3、注意测量环境（温度、湿度、污秽）；4、注意测量吸收比时记录时间产生的误差；5、测量时应靠近L端子装设屏蔽环；6、L、E端子不能对调。L接导体，E接地；7、测量连接线不能铰接或拖地；8、同一设备采用同样兆欧表、同样的接线。,1、湿度：随着周围环境的变化，电气设备绝缘的吸湿程度也随着发生变化，导致绝缘电阻减小或增大。,六、影响测试绝缘电阻的主要因素,潮气扩散对绝缘性能的影响,电容式套管：出厂绝缘电阻试验合格，现场交接试验绝缘电阻超标,3、表面脏污和受潮：表面脏污或受潮会使其表面电阻率降低，绝缘电阻下降。,2、温度：绝缘材料的绝缘电阻随温度变化而变化；富于吸湿性的材料，受温度影响最大。（离子、水分）,4、被试设备剩余电荷：剩余电荷影响测量数据的准确性。,5、兆欧表容量：兆欧表容量影响绝缘电阻、吸收比和极化指数的测量准确性；兆欧表容量越大越好。,6、气泡的影响：充油产品再次充满油后根据产品大小需静置一段时间，待气泡消除后再测量。,关于吸收比的不确定性问题分析,绝缘电阻与吸收比的关系：,吸收比与温度的关系：,2泄漏电流和直流耐压试验,一、泄漏电流,泄漏电流的本质：电介质的离子电导电流,绝缘电阻一般具有负温度系数：随着温度升高，参与导电的离子越多，泄漏电流越大，所以绝缘电阻一般具有负的温度系数。,泄漏电流和绝缘电阻,表面泄漏电流，体泄漏电流,泄漏电流测量的特点,1、试验电压高、可调；2、泄漏电流随时监视、灵敏度高、重复性好；3、根据泄漏电流可以换算出绝缘电阻；4、可以采用i=f(u)或i=f(t)曲线判断绝缘缺陷。,泄漏电流与加压时间(1良好，2受潮或缺陷),i=f(u)的关系曲线,根据i=f(u)或i=f(t)曲线判断绝缘缺陷,直流高电压的产生,直流电压是指单极性(正或负)的持续电压，它的幅值用算术平均值表示。由高电压整流装置产生的电压包含有纹波的成分。因此，高压绝缘试验中使用的直流电压，是由极性、平均值和纹波因数来表示的。,在现场直流电压绝缘试验中，为了防止外绝缘的闪络和易于发现绝缘受潮等缺陷，通常采用负极性直流电压。,直流高电压的产生,半波整流、倍压整流、串级整流,高压保护电阻器通常采用水电阻器，水电阻管内径一般不小于12mm。,微安表三种接线方式,试品表面泄漏电流较大时，应加屏蔽环予以消除。,微安表接于高压侧：不受高压对地杂散电流的影响；对微安表及引线需加屏蔽；读数安全、切换量程带来不便。,微安表三种接线方式,微安表接于低压侧：读数安全、切换量程方便；要求被试品的接地端能与地分开。,微安表三种接线方式,试验装置本身泄漏电流较大，应在未接入试品之前记录试验电压各阶段的泄漏电流，然后在试验结果中分别减去这些泄漏电流值。,微安表的保护,影响测量结果的主要因素,1、高压连接导线；2、表面泄漏电流；3、温度；4、残余电荷；5、加压速度；6、微安表接位置；7、试验电压极性。,测量时的操作规定,1、正确接线；2、升压过程中应密切观测微安表读数，缓慢升压以避开吸收电流；3、测量过程中若有击穿、闪络等异常现象发生，应迅速降压，并断开电源；4、实验完毕，降压、断开电源，并对被试设备充分放电；5、按照规定做好试验记录。,1）指针来回摆动产生原因：电源波动、直流脉动系数大、试验回路和被试设备有充放电现象。若摆动不大，又不影响读数，可取其平均值；若摆动很大，影响读数，则可增大主回路和保护回路中的滤波电容的电容量。2）指针周期性摆动产生原因：回路存在反充电、被试设备绝缘不良产生周期性放电。,测量中可能出现的问题,1、从微安表中反映出来的情况,3）指针突然冲击若向小冲击，可能是电源回路引起的；若向大冲击，可能是试验回路或被试设备出现闪络或产生间歇性放电引起的。4）指针指示数值随测量时间而发生变化若逐渐下降，则可能是由于充电电流减小或被试设备表面绝缘电阻上升所致；若逐渐上升，往往是被试设备绝缘老化引起的。5）接好线后，未加压时，微安表有指示这可能是外界干扰太强或地电位抬高引起的。,2、从泄漏电流数值上反映出来的情况1）泄漏电流过大设备绝缘不佳或屏蔽不好。首先应检查实验设备和屏蔽；若确认无误，则说明被试设备绝缘不良。2）泄漏电流过小检查线路和微安表（是否线路接错、微安表保护部分分流或有断脱现象）。3）当采用微安表在低压侧读数，且用差值法消除误差时，可能会出现负值。这可能是由于高压线过长、空载时电晕电流大所致。因此高压引线应当尽量粗、短、无毛刺,1、设备较轻便；2、绝缘无介质极化损失；3、可制作伏安特性曲线；4、可以兼做泄漏电流测量；5、试验电压高，易于发现局部缺陷。,二、直流耐压试验,特点:,直流与交流性质不同，两者不能相互代替,1、试验电压的确定直流耐压试验的外施电压数值通常应参考交流耐压试验电压和交、直流下击穿电压之比，主要是根据运行经验确定。（3UN、2.5UN、2UN、UN）2、实验电压极性规程规定施加电压极性为负极性。,直流耐压试验比交流耐压试验的时间长,直流耐压试验应注意的问题,1、tan测量原理：西林电桥,正接线：要求被试设备能与地分离。,3介质损耗角正切值测量,反接线：被试设备一端接地，要求电桥本体有足够的绝缘。为保证安全应采取的措施：1、电桥和操作者整体绝缘或使用“法拉第笼”；2、通过绝缘连杆调节。,对角线接线：被试设备一端接地，而且电桥没有足够的绝缘。,测量原理：容性电流与全电流的关系。,2、tan测量原理：角差法（非平衡法）,1、外界电场干扰2、高压标准电容器质量劣化3、试品电容量的变化（关注tan参数的同时，也应注意试品电容量的变化）4、表面泄漏电流5、空气湿度6、接地,tan测试中需要注意的事项：,7、电桥引线的影响。（1）引线长度（对小容量试品影响较大，应引起重视）（2）高压引线与试品夹角（对小容量试品影响较大，应引起重视）（3）引线电晕（电晕损耗通过杂散电容将被计入被试品的tan内）（4）引线接触不良（相当于被试支路中串联一个附加电阻）,1、“平衡法”测量可以采用的措施：（1）加设屏蔽（2）采用移相电源（3）倒相法2、“角差法”测量时可以采用的措施：（1）采用异频电源（2）补偿法,tg测量中的抗干扰措施,1、温度：tg值受温度影响而变化，为了比较试验结果，对同一设备在不同温度下的变化必须将结果归算到一个巩固的基准温度，一般归算到20。2、湿度。在不同的湿度下测得的tg值也是有差别的，应在空气相对湿度小于80%下进行试验。3、清洁度和表面泄漏电流。可以用清洁和干燥表面来将损失减到最小，也可采用涂硅油等办法来消除这种影响。,影响测试结果的主要因素,1、参照规程要求：规程要求的“允许值”2、纵向比较：历史数据3、横向比较：同一设备相间、同类设备4、如果tg值超标，应对比电容量变化5、考虑温度修正6、分析tg=f（u）曲线变化趋势,测试结果的分析判断,绝缘油介质损耗：非极性介质，主要因素是电导损耗；一般情况下，电导损耗随温度升高而增大。绝缘纸介质损耗：极性介质，主要因素是极化损耗；一般情况下极化损耗随温度升高而减小。,油纸绝缘介质tan与温度的关系,开展高电压介质损耗测量的意义,预防性试验规程一般要求进行10kV的tan和电容量的测量；当测量数据出现异常时，为进一步进行绝缘诊断，需要进行高电压下的介质损耗和电容量测试。,高电压下更容易发现设备内部的绝缘缺陷,曲线A：绝缘良好，tan不随电压升高而增大，只有当试验电压超过最高运行电压时，tan值才略微增加。降低试验电压和升高试验电压时tan值能保持一致。曲线B：绝缘老化示例；曲线C：局部放电示例；曲线D：严重受潮示例；曲线E：绝缘中含有离子型杂质。,通过tan=f(u)曲线分析判断绝缘状态,Q_GDW168-2008输变电设备状态检修试验规程相关规定,膜纸复合绝缘介质tan测量的特殊现象,低压下tan高，高压下tan低,原因分析：（1）接触电阻；（2）CARTON效应,Garton效应：在含膜纸的复合绝缘介质中，较低电压下的介质损耗tan可能是其在较高电压下的1-10倍，这种现象称为Garton效应。,机理分析：绝缘介质中存在杂质，杂质在不同电压下的分布结构不同。低电压下，杂质游离于介质空间，极化损耗较大，因此总体介损值较大；高电压下，杂质在较强的电场作用下集中于电极两端，介质空间的杂质相对减少，极化损耗较小，导致总体介质损耗值减小。,CARTON效应tan测量实例：,500kV断路器均压电容介损试验（膜纸复合绝缘）,1、电气强度试验电气强度试验：测量绝缘油的瞬时击穿电压值。,第四节绝缘油试验,DLT596-1996电力设备预防性试验规程变压器油,电力设备预防性试验规程南网2011变压器油,试验方法：使用标准油杯，以一定的速率逐渐升压，直至电极间油隙击穿。,试验步骤及注意事项（1）清洗油杯：油杯洗净烘干，洗涤时用洁净的丝绢，不可用布和棉纱。试验在室温1535，湿度不高于75%的条件下进行。,（2）油样处理：放置油样直至接近室温，摇动油样使之均匀混合，并尽可能不产生气泡，静置10分钟。,（3）加压试验：电压从零升起，升压速度约3千伏/秒，直至油隙击穿，并记录击穿电压值。重复试验5次，取平均值。（4）限制击穿电流：为了减少油击穿后产生的碳粒，应将击穿时的电流限制在5毫安左右。在每次击穿后要用玻璃棒对油进行充分搅拌，并静置5分钟后再重复试验。,悬浮、溶解、气化,DLT596-1996电力设备预防性试验规程变压器油,电力设备预防性试验规程南网2011变压器油,2、tg值的测量,一、交流工频耐压试验1、常规试验变压器耐压试验接线原理,交流耐压