电气试验(绝缘电阻直流泄漏介损部分).ppt

常规电气试验介绍,电气一次王新2011.6,内容概要,一主要概念二绝缘电阻试验三直流泄漏四介质损耗因数测试(介损),电气试验主要概念,一主要概念1、阻抗2、功率、容量与电压、电流3、设备额定参数4、电气试验分类5、设备缺陷,阻抗,电阻电感电容,阻抗,电阻：电感：电容：计算它们串连的阻抗,功率、容量与电压、电流,功率：容量：电压：电流：,设备额定参数,电压U：这是由绝缘材料与绝缘结构决定的电流I：这是由导体的粗细与热损耗决定导线截面积决定了电流损耗容量S：根据产品的基本量计算得到,电气试验分类,特性试验绝缘试验目前我们系统人员高试人员进行的试验多为绝缘试验，以下所讲内容也主要是绝缘试验绝缘试验又分为直接试验方法与间接试验方法直接试验方法是指直接测量绝缘材料的相关参数及耐压试验间接试验方法通过观测绝缘材料性能不完整时的一些声、光、热、电磁波信号、传导耦合的射频信号等进行判断,设备缺陷,集中性缺陷分布性缺陷各种绝缘试验目的：通过试验的检测，逐项排除不良与不合格项目，可使事故防患于未然。这是安排试验项目的逻辑依据。,二绝缘电阻测试,绝缘电阻测量绝缘电阻测量原理绝缘电阻吸收比和极化指数的定义测试注意事项,绝缘电阻测量原理,测量绝缘电阻和吸收比的原理电力设备中的绝缘材料（电介质）是不导电的物质，但其并不是完全不导电。其在直流电压的作用下，由微弱的电流流过，根据介质材料的性质、构成及结构等的不同，主要包括以下三部分电流。,测试原理,容性电流（又称为电容电流）：直流电压施加在绝缘材料上，加压瞬间相当于给电容充电（又称为弹性极化）。这部分随时间较快衰减的电容电流与绝缘材料的电容量和施加直流电压有关，我们记为ic。吸收电流：不均匀介质吸收电流由缓慢极化和夹层式极化产生，即在直流电压加上的瞬间，介质上的电压按电容分布，而电压稳定后介质上的电压按电阻分布。由于不同介质的电容和电阻不成比例，因此在加上直流电压到电压稳定的这个过程中，介质电荷存在一个重新分配的过程，在重新分配的电荷在回路中形成的电流称为吸收电流，记作ia。吸收电流随时间衰减的快慢与介质电容量的大小有很大的关系。,泄漏电流：电介质中极少数束缚被能力很弱或自由离子，在介质两端直流电压的作用下，正负离子向两极移动所形成的电流，称为泄漏电流（又称为传导电流），记为iR。由于其为介质电导引起的，为恒定电流。,测试原理,三个电流累加之和即为介质中流过电流i=iA+iC+iR，其关系曲线如下所示。,测试原理（续）,绝缘电阻、吸收比定义及测量作用A绝缘电阻定义：从介质电流的曲线可以看出，电容电流和吸收电流经过一段时间后趋近于零，因此在经过一段时间后总介质电流i接近于ir(泄漏电流)。绝缘电阻就是指施加在试品上的直流电流与流过试品的泄漏电流之比，即R=U/iU-施加在试品两端的直流电压；Ir-对应于电压U，试品中的泄漏电流；R-绝缘电阻；,绝缘电阻和吸收比定义,测量绝缘电阻的意义：由于ir的大小取决于绝缘材料的状况，当介质受潮、老化、表面脏污或有其他缺陷（如有裂缝、灰化、气泡等）时，Ir会增加，绝缘电阻会下降。因此，通过对绝缘电阻的测量是了解电力设备绝缘的最常用、最基本的手段之一。,绝缘电阻吸收比定义,吸收比定义：在测量中将60S的绝缘电阻与15S的绝缘电阻之比称之为吸收比K。K=R60/R15由于其是一个比值，排除了介质的结构、尺寸等因素的影响，容易进行数据的比较，所以其作为衡量绝缘材料性能的重要参量。,工程上进行绝缘电阻试验所采用的,线路端子（L），接地端子（E），屏蔽（或保护）端子（G），被试品接在L和E之间，G用以消除绝缘试品表面泄漏电流的影响。,手摇式兆欧表采用了流比计的测量机构，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%以上就行，重要的是必须保持转速的恒定。需要注意的是，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。,电子式兆欧表测量原理与手摇式兆欧表的测量原理一样，只是电源的产生方式不一样。由于电力电子技术的发展，开关电源技术已比较成熟，因此，工程上大量采用了电子式兆欧表。与手摇式兆欧表相比，不仅试验工作量降低，测量吸收比时更容易，而且电源容量可以做得较大，同时，一台兆欧表还可以将几种不同电压集成在一台设备中，适用面更广。,大容量设备绝缘电阻测试,用兆欧表测量绝缘电阻实际上是给绝缘物上加上一个直流电压，在此电压作用下，绝缘介质中产生一个电流i，所测得的绝缘电阻。由研究和试验分析得知，在绝缘物上加直流后，产生的总电流i由三部分组成：即电导电流、电容电流和吸收电流。测量绝缘电阻时，由于兆欧表电压线圈的电压是固定的，而流过兆欧表电流线圈的电流随时间的延长而变小，故兆欧表反映出来的电阻值愈来愈高。设备容量愈大，吸收电流和电容电流愈大，绝缘电阻随时间升高的现象就愈显著。,水内冷发电机绝缘电阻测量,发电机绝缘测量步骤（具备条件）,1、发电机出口3组PT抽至检修位置。2、发电机出口断路器断开，隔离开关在断开状态，出口接地刀在分闸位置。3、发电机中性点接地刀在分闸状态。4、冷却水投入运行，且水质合格（不大于1.5S/cm）。,发电机绝缘测量步骤,1、将汽侧汇水管接地线拆除（测温元件端子盒69号端子）。2、将励侧汇水管接地线拆除（测温元件端子盒70.71号端子）。3、将两侧汇水管短接后接至摇表。（汇水管必须有30k以上的电阻）4、将摇表绕组接线端接至中性点刀闸上口。5、将摇表机座接线接至就近的接地扁铁上。6、启动摇表高压电源。,水内冷发电机的绝缘特性,1、纯水本身是良好的绝缘材料2、纯水的极化特性，使得传统的兆欧无法准确反映测量特性3、水冷发电机的汇水管绝缘电阻较低4、水内冷发电机的绝缘是主绝缘与水绝缘并联,水内冷发电机的绝缘测量,测量发电机绝缘时，需对水极化电势进行补偿调节汇水管必须有30k以上的电阻，才能保证仪表有足够的容量完全补偿水极化电势水体上积聚的电荷将对测量产生干扰，常使吸收比、极化指数倒挂通过加交流电压，可以部分消除干挠,影响测试绝缘电阻的主要因素,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。当空气相对湿度增大时，由于毛细管作用，绝缘物（特别是极性纤维所构成的材料）将吸收较多的水分，使电导率增加，降低了绝缘电阻的数值，尤其是对表面泄漏电流的影响更大。,影响测试绝缘电阻的主要因素,2温度,电气设备的绝缘电阻随温度变化而变化的，其变化的程度随绝缘的种类而异。富于吸湿性的材料，受温度影响最大。一般情况下，绝缘电阻随温度升高而减小。这是因为温度升高时，加速了电介质内部离子的运行，同时绝缘内的水分，在低温时与绝缘物结合得较紧密。当温度升高时，在电场作用下水分即向两极伸长，这样在纤维质中，呈细长线状的水分粒子伸长，使其电导增加。此外，水分中含有溶解的杂质或绝缘物内含有盐类、酸性物质，也使电导增加，从而降低了绝缘电阻。,3表面脏污和受潮,由于被试物的表面脏污或受潮会使其表面电阻率大大降低，绝缘电阻将明显下降。必须设法消除表面泄漏电流的影响，以获得正确的测量结果。,4被试设备剩余电荷,对有剩余电荷的被试设备进行试验时，会出现虚假现象，由于剩余电荷的存在会使测量数据虚假地增大或减小。,影响测试绝缘电阻的主要因素,5兆欧表容量,实测表明，兆欧表的容量对绝缘电阻、吸收比和极化指数的测量结果都有一定的影响。兆欧表容量愈大愈好。考虑到我国现有一般兆欧表的容量水平，推荐选用最大输出电流1mA及以上的兆欧表，这样可以得到较准确测量结果。,不同的放电时间后绝缘电阻与加压时间的关系曲线,影响测试绝缘电阻的主要因素,测量绝缘电阻的注意事项,测量时，试验接线不能接错，“L”接被试品，且与“E”端子引线不要靠在一起。当测量数据偏低时，应分析其原因，排除试验环境、温湿度、表面脏污、感应电压等因素影响。如有可能，尽可能缩小被试区域，找到绝缘电阻较低的设备。测量前后不要忘记对试品放电。测量大容量电力设备时应选用容量较大的绝缘兆欧表进行试验,直流泄漏,直流泄漏电流试验与直流耐压试验的接线及原理相同，且在现场试验中多同步进行。其原理与绝缘电阻测量相同，不同之处在于测量泄漏电流时所用的电源多采用可调的直流高压装置，并用微安表计直接测量流过试品的电流。,与绝缘电阻测量相比，泄漏电流具有以下几点优点：试验电压高，且多可调。微安级表计直接测量泄漏电流，灵敏度较高，在相同试验条件下重复性较好。根据泄漏电流测量值可换算出绝缘电阻值，但用绝缘电阻值却一般不能换算出泄漏电流值。泄漏电流试验时可以作出泄漏电流与加压时间的关系曲线和泄漏电流与所加电压的关系曲线，可判断绝缘状况。,直流泄漏测量优点,测量设备及接线,通过被试设备的体积泄漏电流和表面泄漏电流及消除示意图（a）未屏蔽（b）屏蔽,微安表的安装位置,微安表安装在试品的高压端，优点测出的泄漏电流准确，可排除部分杂散电流的影响，接线简单。缺点是微安级电流表处于高电位，必须有良好的绝缘屏蔽。微安表安装在试验升压变压器的尾端，其优点是表计处于低电位，具有读数安全、切换量程方便等优点，缺点是杂散电流均通过表计，误差较大。微安表安装在试品接地端（试品具备低压端接地并可拆除的条件下），优点是表计处在低电位，杂散电流不经过表计，读数、切换量程方便。,微安表的安装位置,影响泄漏电流测量的因素,1、高压引线的影响2、温度的影响；3、电源电压的非正弦波形对测量结果的影响4、加压速度对泄漏电流测量结果的影响5、残余电荷的影响6、直流输出电压极性对泄漏电流测量结果的影响7、湿度及表面脏污的影响,注意事项,1、放电次序(对较大电容试品放电时，应经过高阻放电，如电力电缆)2、放电部位（应对高压引线芯线先放电，以免放电电流直接流过微安表将表计烧坏。而对于微安表计接在低压端和试品低压端的放电前应先将微安级电流表短接后在放电）,结论判断,对某一电气设备进行泄漏电流测量后，应对测量结果进行认真、全面地分析，以判断设备的绝缘状况，做出结论是合格或不合格。对泄漏电流测量结果进行分析、判断可从下述几方面着手。（一）与规定值比较泄漏电流的规定值就是其允许的标准，它是在生产实践中根据积累多年的经验制订出来的，一般能说明绝缘状况。对于一定的设备，具有一定的规定标准。这是最简便的判断方法。（二）比较对称系数法在分析泄漏电流测量结果时，还常采用不对称系数（即三相之中的最大值和最小值的比）进行分析、判断。一般说来不对称系数不大于2。,（三）查看关系曲线法利用泄漏电流和外加电压的关系曲线即曲线可以说明绝缘在高压下的状况。如果在实验电压下，泄漏电流与电压的关系曲线是一近似直线，那就说明绝缘没有严重缺陷，如果是曲线，而且形状陡峭，则说明绝缘有缺陷。,结论判断,二介质损耗及介质损耗因素测试测量的原理和基本意义新型介质损耗测试仪,介损测量的原理和基本意义,介质损耗的定义：电压作用下，电介质产生一定的能量损耗，这部分能量损耗称之为介质损耗或介质损失。产生介质损耗的原因主要是电介质电导、极化和局部放电。在交流电压作用下电介质中流过电流，电介质的并联等值电路及向量图如右下图所示，电压与电流之间的夹角为1，称之为功率因数角，其余角2，即为介质损耗角。,介损测量的原理和基本意义,绝缘介质损耗的大小，实际上是绝缘性能优劣的一种表示，同一台设备绝缘良好（即R大）则也相应的数值较小，反之则数值较大。同类型设备介损的大小取决于介质损耗角正切，将其称作介质损耗因素，介损测量即为介质损耗角正切测量。,介质损耗角正切测量,Tan是反映绝缘介质损耗大小的特性参数，与绝缘的体积大小无关。但如果绝缘内部的缺陷不是分布性的，而是集中性的，则tan有时反映就不灵敏。被试绝缘的体积越大，或集中性缺陷所占的体积越小，集中性缺陷处的介质损耗站被试绝缘全部介质损耗的比重就越小，总体的tan增加的也就越小，这样tan测量就不灵敏。因此，测量各类电力设备tan时，应尽可能的分解试验（如变压器绕组介损与套管介损的关系）。Tan=（c1tg1+c2tg2）/c1+c2,介损测量仪器,1、QS1型高压西林电桥2、新型抗干扰介损测试仪,（a）正接线（b）反接线Zx被测绝缘阻抗；CN标准电容