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电工进网作业许可培训教材特种类高压试验专业 第三章高压试验基本知识 第一节直流电阻测量 直流电阻的测试是电气设备试验中常见的测试项目 对判断电气设备导电回路的链接和接触情况起到重要的作用 一 测量直流电阻的意义测试带线圈电气设备的直流电阻 可以检查出绕组内部导线接头的焊接质量 引线与绕组接头的焊接质量 绕组有无短路现象 变压器电压分接开关各个分接位置及引线与套管的接触是否良好 并联支路连接是否正确 载流部分有无断路 接触不良 断路器导电回路接触好坏是保证断路器安全运行的一个重要条件 导电回路电阻增大 将使触头发热严重 造成弹簧退火 触头周围绝缘零件烧损 因此需要测量导电回路直流电阻 二 直流电阻测试方法直流电阻的测量原理 是在被测回路中通以直流电流 因而在被测电阻上产生电压降 测量出通过被测电阻的电流及电阻上的电压降 根据欧姆定律 即可算出被测电阻的直流电阻 1 直流压降法 电压 电流表法 电流电压表法又称电压降法 电压降法的测量原理 是在被测回路中通以直流电流 测量回路的电阻上的电压降 根据欧姆定律 即可算出回路的直流电阻 a 测量小电阻 b 测量大电阻 K1 K2 刀闸 Rx 被测电阻 根据被测电阻Rx的大小选择试验接线 Rx 1 选择图 b Rx 1 选择图 a 检查接线正确无误后 应先合上刀闸K1接通电流回路 待测量回路的电流稳定后 再合刀闸K2接入电压表 记录数据 测量结束后 先断开K2 后断开K1 以免感应电动势损坏电压表 在一定的测量电压下 由于电流表内阻产生的电压降以及电压表分流的影响 对于不同的试验接线 其Rx计算如下 图 a 图 b RV 电压表内阻 RA 电流表内阻 2 平衡电桥法应用电桥平衡的原理测量绕组直流电阻的方法 称为电桥法 常用的有单臂电桥及双臂电桥两种 电桥由四个桥臂 指零仪和电源组成 使用时 改变调节臂阻值 使指零仪指零 则C D两点电位相等 电桥平衡 此时 RX 3 单臂电桥和双臂电桥单臂电桥接线简单 操作简便 但不能消除引线及接触电阻的影响 所以测量小电阻误差很大 一般测量10 以上电阻 双臂电桥具有不同结构可以克服引线及接触电阻的影响 可测量精确测量10 5 11 的电阻 测量误差不大于0 5 单臂电桥 双臂电桥 4 快速充电和直阻自动测试仪测量大型变压器直流电阻时 由于绕组的直流电阻很小 电感很大 有的绕组电感可达数千H而电阻仅有0 1 0 01 因此在测量直流电阻时 绕组在直流电压作用下 从充电至稳定所需的时间很长 尤其是容量大 电压高的变压器 测量一次电阻数值往往需要十几分钟到几十分钟 因此 为缩短每次测量的充电时间 提高试验效率 必须采取措施加快试验速度 加快测量速度的关键 就是缩短充电到稳定的时间 即减小电路的充电时间常数 因为 L R 所以要减小时间常数 可以通过减小试验回路的电感或增大试验回路电阻来达到 目前广泛采用全压恒流源 其测试的工作原理为恒流充电 首先电压源高电压 几十伏 给绕组充电 快速充到设定电流值后高压自动断开并切换为恒流充电 由于恒流源电压低 几伏 电流不会增长 电路进入强制状态 充电过程结束 可进行测量 目前生产的变压器直阻快速测试仪 能满足变压器直流电阻快速测量的需要 直阻快速测试仪分5A 10A 或更大电流输出 采用全压恒流电源技术 具有体积小 重量轻 输出电流大等特点 整机由微机控制 自动化程度高 具有自动放电和放电指示功能 测试精度高 操作简便 可实现变压器变压器直阻快速测试 三 测量直阻注意事项1 测量电感性被试品的充电过程 注意电流稳定后才能进行测量 2 直流电阻与温度有关 测试后应换算至同一温度进行比较 Rt2 T t2 T t1 Rt1Rt2 换算至温度为t2时的绕组直流电阻 Rt1 温度为t1时的绕组直流电阻 T 温度换算系数 铜线235 铝线225 3 直流电阻测得数值的精度与所选倍率有关 使用电桥测量时 选择合适倍率 使读数位数最多 保证精度 测试结果的判断应根据相关规程 第八节接地电阻测量 接地装置是为电力设备接地用的装置 接地装置的功能是当故障电流或雷击电流通过电力设备的接地部分时 使其相对于零电位的电位升高不超过容许值 为此 要求故障电流或雷击电流通过接地装置时 接地装置的电位不能超过容许值 这就要求接地装置的地中阻抗不能超过一定的值 并且要经常进行测定 接地装置关系设备安全运行和人身安全 故应掌握正确的测量方法和接地电阻的合格值 一 电力系统的接地和接地电阻1 电气装置接地分类电气装置的某导电部分经接地线连至接地体叫接地 按其作用一般分为三类 1 工作接地 为满足电力系统或电气设备的运行要求 而将电力系统的某一点进行接地 称为工作接地 如电力系统的中性点接地 2 保护接地 为防止电气设备的绝缘损坏 将其金属外壳对地电压限制在安全电压内 避免造成人身电击事故 将电气设备的外露可接近导体部分接地 称为保护接地 如 电机 变压器 照明器具 手持式或移动式用电器具和其他电器的金属底座和外壳 电气设备的传动装置 配电 控制和保护盘 3 防雷接地 为防止雷电过电压对人身或设备产生危害 而设置的过电压保护设备的接地 称为防雷接地 如避雷针 避雷器的接地 流过防雷接地体的是时间很短 一般为数十微妙 的雷电流 其值有时可达数十至数百千安 防静电接地 为了消除静电对人身和设备产生危害而进行的接地 如将某些液体或气体的金属输送管道或车辆及计算机 精密仪器的接地 接地装置的结构接地装置是由接地体和接地引下线组成的 与土壤直接接触的金属体称为接地体 连接电气设备与接地体之间的导线称为接地引下线 接地体是埋设于土壤中的一组金属导体 接地体是由n根垂直接地极和n根水平接地极焊接为一体的组合电极 作成长圆形或椭圆形网格状的接地网 一般水平接地极的埋设深度为0 6 0 8米 垂直接地极的埋设深度是在水平接地体以下2 5米的深度 接地规程要求 并与水平接地焊接牢固 增大地网面积 增加垂直接地极可以有效降低地网的接地电阻 2 接地电阻接地体对地电阻和接地引下线电阻之和称接地装置的接地电阻 任何接地极都存在接地电阻 接地电阻是电流I经接地极流入大地时 接地电极的电位U对I的比值 它主要是大地所呈现的电阻 接地电阻的大小除了和大地的结构 土壤电阻率有关外 还和接地体的几何尺寸和形状有关 在雷电冲击电流流过时还和流过接地体的冲击电流的幅值和波形有关 通过接地极的电流如为工频电流 求得的接地电阻 如通过接地极的电流为冲击电流则叫冲击接地电阻 对于工作接地和保护接地测量的接地电阻一般指工频接地电阻 雷电保护接地使用冲击接地电阻 对同一接地装置 当尺寸较小时冲击电阻小于工频接地电阻 冲击电阻与工的比值等于或大于1具体数值与土壤电阻率有关 土壤电阻率越大 比值越大 平常测量的接地电阻为频接地电阻 冲击接地电阻可通过埋设方式和土壤电阻率换算 二 接地电阻的测量1 测量原理由于土壤电阻的存在 电流自接地极经周围土壤流散时 会在土壤中产生压降并形成球形分布 电压电流表法测量接地电阻 E为交流电源 G接地体 P电压辅助极 C电流辅助极 在电位分布曲线的中间位置存在电位差接近于零的区间P1P2 区间P1P2表明 接地装置的电流场与电流极的电流场互不干扰 两者之间存在实际零电位差区 在这种条件下 接地装置与点P之间的电位差就是测量 故障 电流IG在接地装置上产生的电压降UG 即接地装置的电压UG RG UG IG 若接地装置与电流极之间的距离比较小则接地装置的电流场与电流极的电流场会产生互相干扰 在中间没有零电位区 就不能准确地获得接地装置的电压 不能得到准确的接地阻抗值 应该保证电流极离接地装置的边缘有足够的距离 如被测接地体是单个接地体 GC之间为40m GP之间20m 2 接地电阻测量方法目前最常用的接地电阻测量方法 电压 电流表法 专用测量仪表 如比例计法等 常用的ZC 8型接地电阻表是利用补偿测量接地电阻的 其原理如图 E P C点对地中零电位分别呈现电阻Rx Rp Rc 测量时 移动滑动接点K 使得电压表的指示为零 即P支路无电流 K点电位为零 这时可以得到 测量方法 1 用两根20 50mm 长0 7 1 5m的钢管或圆钢垂直打入地中 露出150 200mm 最为P极和C极 EC大于40m P极在中间 测试点与P C在一水平线 如测量接地网电阻 C与电网边缘的长度为4 5倍D D接地网对角线长度 2 接地电阻表水平放置 调整零位 3 用专用测量线接好被试品和P C端 4 将倍率开关放在最大位置 摇动接地电阻表手柄 调节刻度盘使检流计指针指向中心线 不能满足要求时调整倍率 加快摇动接地电阻表手柄达到120r min 读取数据 改变P的位置 测量三遍后取平均值 3 测试注意事项1 应避免在雨后立即测量接地电阻 为了保证四季中接地电阻均能符合要求 最好在土壤干燥的季节进行测量 2 为避免干扰 应在停电时测量接地电阻 3 采用三角形布置 应选择几种不同布置测量几次 取平均值 4 测量时 不要有有人员走动 避免杂散电流引起的电位差造成伤害 4 土壤电阻率测量方法四极法测量土壤电阻率 在被测区域沿直线等距离插入地下4根金属针棒 直径1 2cm 长度0 5 1m 彼此相距为 a 厘米 一般为20m金属针棒的埋入深度应为距离 a 的1 20 用4根测试线将4根金属针棒与C1 P1 P2 C2四个测试电极相连 计算公式 2 aR 三 接地电阻允许值1 有效接地系统和低电阻接地系统的变电所1kv以上 R 2000 I其中I 计算用的流经接地装置的入地短路电流 I 4000A时R应 0 5欧姆 2 不接地 消弧线圈接地和高电阻系统1 高压与低压公用系统 R 120 I但不大于4欧姆2 高压电气装置的阻值 R 250 I但不大于10欧姆3 低压电力设备的接地电阻 100kVA及以上不大于4欧姆100kVA以下不大于10欧姆4 防雷接地接地电阻1 独立避雷针 不大于10欧姆2 与架空线直接连接的旋转电机进线段上避雷器 不大于3欧姆 第九节局部放电测量介绍 局部放电是指发生在电极之间但不完全连通两个电极的放电 一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的 通常这种放电表现为持续时间小于1 s的脉冲 通常伴随着声 光 热和化学反应等现象 这种放电的能量是很小的 所以它的短时存在并不影响电气设备的绝缘强度 但介质一旦发生局部放电 这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大 最后导致绝缘击穿 一 局部放电测量交接规程规定 110kV互感器进行10 局部放电抽检 110kV变压器对绝缘有怀疑时进行局部放电试验 预防性试验规程规定 对20 335kV固体互感器每1 3年进行局部放电测量 如绝缘材料中含有气隙 杂质 油隙及金属部件或导线等纯在尖叫毛刺等 这时可能会出现介质内部或介质与电极之间的放电 由于气体的介电系数比绝缘材料 油的介电系数小 1 故气隙的场强高 当场强高到一定数值时 气隙产生放电 绝缘结构中的局部放电会损伤绝缘 严重时引起击穿 放电产生的热量 臭氧等气体将产生化学作用 造成绝缘材料腐蚀损坏 局部放电对绝缘的危害程度取决于 强度 大小 次数 又同时与绝缘材料的耐电强度 在局放下的破坏程度有关 局放具有积累效应 局部放电测量就是确定试品是否存在放电及放电是否超标 确定局部放电起始和熄灭电压 发现其它绝缘试验不能检查出来的绝缘局部隐形缺陷及故障 超标 定位 判断原因 消除试验方法 电气法和非电气法 电气法 脉冲电流法 介质损耗法和电磁辐射法 非电气法 声波法 测光法 侧热法和物理化学法 电气法较非电气法更灵敏 脉冲电流法应用最广泛 二 脉冲电流法检测局部放电局部放电伴有一定数量的电荷通过电介质 引起试品外部电极上的电压变化 产生脉冲电流 通过脉冲电流的检测来反映局部放电的电荷量 局部放电很弱 放大 干扰 宽带或窄带 宽带 能区分波形和极性 窄带 波形畸变 变压器 使用宽带脉冲电流法已经很成熟 由于其检测灵敏度很高 且容易进行放电量校准 采用高频检测阻抗还可准确再现局部放电脉冲波形 故在进行局部放电机理研究 实验室测试中占主导地位 但由于其易受到外界环境的电磁干扰 使其灵敏度大大下降 故在现场应用中受到一定的限制 局部放电主要参量 局部放电的视在电荷q 电荷瞬时注入试品两端时 试品两端电压的瞬时变化量与试品局部放电本身所引起的电压瞬变量相等的电荷量 一般用pC 皮库 表示 局部放电试验电压 按相关规定施加的局部放电试验电压 在此电压下局部放电量不应超过规定的局部放电量值 规定的局部放电量值 在规定的电压下 对给定的试品 在规程或规范中规定的局部放电参量的数值 局部放电起始电压Ui 试品两端出现局部放电时 施加在试品两端的电压值 局部放电熄灭电压Ui 试品两端局部放电消失时的电压值 PD的形成 放电前 V t 局部放电过程 V t 放电通道 放电初始 放电初始状态后 V t 充电 电压改变极性 充电 V t 负电压减少了反向放电量 V t reversedischarge反向放电 反向放电后放电存储电荷的方向会改变 V t depositedcharges放电沉积 当试验电压周期变化完成后 因试验电压和放电存储电荷的作用会产生放电 V t partialdischarge局部放电 实际上的情况会更复杂 X X Y Y Z VX Cz Cy Vy Vz 固体绝