高压开关设备的试验与状态诊断.ppt

高压开关设备的试验与状态诊断 第一节高压开关设备的绝缘预防性试验绝缘预防性试验指使用较低的试验电压或用不会对被试设备绝缘产生累积损伤效应的方法 根据绝缘介质中发生的各种物理过程 极化 吸收 电导等 测量绝缘的各种参数 绝缘电阻和吸收比或极化指数 泄漏电流 介质损耗角正切等 以及与极化吸收过程有关的特性 主要表现为电阻 时间的变化规律 和绝缘冷却媒质的一系列其他特性 化学成分 油中水分及气体含量等 从而判断设备的绝缘能力 及时发现可能的劣化现象 还可以通过历次试验积累的数据 综合分析绝缘特性随时间的变化趋势 从而能显著提高对被试设备内部绝缘缺陷的判断 一 绝缘电阻测量测量绝缘电阻是所有型式断路器试验中的基本项目 对于不同型式的断路器则有不同的要求 应使用不同电压等级的兆欧表 高压多油断路器的绝缘部件有套管 绝缘拉杆 灭弧室和绝缘油等 测量目的主要是检查杆对地绝缘 故应在断路器合闸状态下进行测试 通过该项目能较灵敏地发现拉杆受潮 裂纹 表面沉积污染 弧道灼痕等贯穿性缺陷 对引出线套管的严重绝缘缺陷也能有所反映 高压少油断路器的绝缘部件有瓷套 绝缘拉杆和绝缘油等 在断路器合闸状态下 主要检查拉杆对地绝缘 对35kV以下包含有绝缘子和绝缘拐臂的绝缘 在断路器分闸状态下 主要检查各断口之间的绝缘以及内部灭弧室是否受潮或烧伤 规程对油断路器整体绝缘电阻值未作规定 而用有机物制成的拉杆的绝缘电阻值不应低于表6 1所列数值 表6 1油断路器绝缘电阻的要求 M 对于真空断路器 压缩空气断路器和SF6断路器 主要测量支持瓷套 拉杆等一次回路对地绝缘电阻 一般使用2500V的兆欧表 其值应大于5000M 辅助回路和控制回路的绝缘电阻测量时 首先要做好必要的安全措施 然后使用500V 或1000V 兆欧表进行测试 其值应大于2M 对于500kV断路器 应用1000V兆欧表测量 其值应大于2M 根据兆欧表测量的读数结合绝缘材料的种类 可以初步判别其吸潮 清洁度 绝缘性能 从而可初步决定设备缺陷的程度 兆欧表测试合格后才允许选择 根据设备种类 电压高低 后面所述其他高级方法作真实性考核 二 介质损耗角正切测量1 多油断路器测量40 5kV及以上非纯瓷套管和多油断路器的 其主要目的是检查套管及其它绝缘部件如灭弧室 绝缘提升杆 油箱绝缘围屏 绝缘油等的绝缘状态 试验时 首先进行分闸状态下的试验 即将被试断路器与外界引线脱离 并在分闸状态下对每支套管进行测量 若测量结果超出规定限值或与以前有显著增大时 必须落下油箱 进行分解试验 逐次缩小缺陷的可疑范围 直到找出缺陷部位 对于断路器整体的是建立在套管标准基础上的 故非纯瓷套管断路器的可比同型号套管单独的增大些 其增加值见表6 2 表6 2非纯瓷套管断路器的增加值注 带有并联电阻断路器的整体 可相应增加1 对DW1 35 D 型断路器 其 值的增加数为3 2 少油断路器和其它断路器少油断路器一般不做此项试验 因其绝缘结构主要是瓷绝缘和环氧玻璃丝布类绝缘 不存在套管受潮问题 在少油断路器的瓷套中虽然充有绝缘油 但由于断路器本身电容量很小 仅十到几十皮法 再加上接线 仪表 温度和周围电场等因素的影响 测量数据往往分散性很大 难以判断其规律性 因此 难于有效地发现绝缘缺陷 但对于有并联电容器的 则应测量并联电容器的电容值和 测得的电容值与出厂值比较应无明显变化 电容值偏差在 5 范围内 10kV下的值不大于下列数值油纸绝缘0 005膜纸复合绝缘0 0025三 泄漏电流测量测量泄漏电流是35kV及以上少油断路器和压缩空气断路器的重要试验项目之一 它能较灵敏地发现断路器瓷套外表危及绝缘的严重污秽 绝缘拉杆和绝缘受潮 少油断路器灭弧室受潮 劣化和碳化物过多等缺陷 压缩空气断路器因压缩空气相对湿度增高而带进潮气 使管内壁和导气管凝露等缺陷 多油断路器解体时 其拉杆可进行该项试验 对少油断路器和压缩空气断路器 在分闸位置按图6 1的接线方式进行加压试验 即进出线端接地 试验电压加在中间三角箱处 若泄漏电流超标时 则分别对每一部件进行分解试验 检查绝缘是否符合要求 从而确定缺陷部件 直流试验电压见表6 3 表6 3直流试验电压 泄漏电流一般不大于10 A 但对于252kV及以上少油断路器提升杆 含支持瓷套 的泄漏电流大于5 A时 就应引起注意 另外为使测量准确可靠 各次试验有较好的可比性和规律性 在试验中应注意以下几点 1 适当采用较大线径的多股绝缘软线或屏蔽线作引线 且尽量短 以减小杂散电流的影响 2 引线连接处 选用光滑无棱角的导体 如小铜球 进行连接 以减小电晕损失带来的影响 3 保持一定的升压速度 对稳定电容要充分放电 并使每次放电的时间大致相等 以减小因电容充电电流的不同 引起的泄漏电流读数的偏差 4 高压直流输出端并联不小于0 01 F的稳压电容 否则会引起测量值偏低 四 交流耐压试验断路器的交流耐压试验是鉴定断路器绝缘强度最有效和最直接的试验项目 交流耐压试验应在分 合闸状态下分别进行 合闸状态下主要鉴定相对地以及相间地绝缘状况 分闸状态下主要鉴定断口间的绝缘状况 126kV及以上的油断路器若因试验设备的限制可不做整体交流耐压试验 40 5kV及以下的油断路器在新安装和大修后应做交流耐压试验 必要时在预防性试验中也应进行交流耐压试验 对于12 40 5kV电压等级的和三相共箱式的断路器还应做相间耐压试验 其试验电压值与对地耐压时相同 耐压试验过程中 试品未发生闪络 击穿 耐压后不发热 认为耐压试验通过 交流耐压试验电压见表6 4 表6 4交流耐压试验电压 注 1 当12kV系统中性点为有效接地时 取括号中数据 2 分母数为根据IEC补充的较高耐压水平值 对126kV及以上油断路器提升杆的交流耐压试验的电压值 可参考上表6 4 也可进行分段加压试验 但应进行分段系数的修正 对于断路器的辅助回路和控制回路的交流耐压试验 试验电压为2kV 对72 5kV及以上的油断路器 其试验电压按DL T593 1966规定值的80 进行 过滤和新加油的断路器一般需静止3h左右 等油中气泡全部逸出后才能进行 气体断路器应在最低允许气压下进行试验 才容易发现内部绝缘缺陷 交流耐压试验电压测量的要求不是很严格的 可以直接从低压侧读数后换算 交流耐压试验前后的绝缘电阻不下降30 为合格 试验时油箱出现时断时续的轻微放电声 应放下油箱进行检查 必要时应将油重新处理 若出沉重击穿声或冒烟 则为不合格 务必重新处理 如有机绝缘材料烧坏应当更换 并查明原因 原因未查明时 不得轻易重试 以免造成损失 交流耐压的试验电压一般由试验变压器或串联谐振回路产生 为使试验电压不受泄漏电流变化的影响 变压器输送的试品短路电流应不小于0 1Arms 当试品放电时 使试验电压产生较大波动 可能会造成试品和试验变压器损坏 应在试验回路中串联一些阻尼元件 串联谐振回路主要由容性试品或容性负载和与之串联的电感以及中压电源组成 也可由电容器与感性试品串联而成 改变回路参数或电源频率使回路谐振 产生远大于中压电源电压的幅值加在试品上 在试品放电时 由于电源输出的电流较小 从而限制了对试品绝缘的损坏 五 测量导电回路电阻断路器导电回路的电阻主要取决于断路器的动 静触头间的接触电阻 接触电阻又由收缩电阻和表面电阻两部分组成 由于两个导体接触时 因其表面非绝对的光滑 平坦 只能在其表面的一些点上接触 使导体中的电流线在这些接触处剧烈收缩 实际接触面积大大缩小 而使电阻增加 此原因引起的接触电阻称为收缩电阻 另由于各导体的接触面因氧化 硫化等各种原因会存在一层薄膜 该膜使接触过渡区域的电阻增大 此原因引起的接触电阻称为表面电阻 或膜电阻 接触电阻的存在 增加了导体在通电时的损耗 使接触处的温度升高 其值的大小直接影响正常工作时的载流能力 在一定程度上影响短路电流的切断能力 也是反映安装检修质量的重要数据 由于导电回路接触的好坏是保证断路器安全运行的一个重要条件 所以在标准和规程中均要求测量导电回路电阻 断路器导电回路电阻的测量是在断路器处于合闸状态下进行的 其测量接线如图6 2所示 它是采用直流电压降法进行测量 常用的测量方式有电压降法 电流 电压表法 和微欧仪法 图6 2断路器导电回路电阻的测量 1 电压降法直流压降法的原理是 当在被测回路中通以直流电流时 则在回路接触电阻上将产生电压降 测量出通过回路的电流及被测回路上的电压降 即可根据欧姆定律计算出接触的直流电阻值 测量时 图6 2的回路通以100A直流电流 电流用分流器及毫伏表1进行测量 回路接触电阻的电压降用毫伏表2进行测量 毫伏表2应接在电流接线端里侧 以防止电流端头的电压降引起测量误差 表计的精度应不低于0 5级 流过电流的导线截面应足够大 一般可用截面为16mm2的铜线 2 微欧仪法微欧仪的工作原理仍是直流电压降法 通常采用交流220V电压经整流后 通过开关电路转换为高频电流 最后再整流为100A的低压直流 用作测量电源 具有自动恒流 并数显测试电流值和回路电阻值 测量时 微欧仪内的标准电阻分流器 Rdi 与被测回路电阻 Rx 呈串联关系 有 即 所以即使测量通入的电流值稍有偏离100A 也不影响测量结果 使用微欧仪时 也应将电压测量线 细线 接内侧 电流引线 粗线 接外侧 由前述可知 断路器触头的接触电阻是由表面电阻 膜电阻 和收缩电阻组成的 当使用双臂电桥进行断路器导电回路电阻的测量时 由于双臂电桥测量回路通过的是微弱的电流 难以消除电阻较大的氧化膜 测出的电阻示值偏大 但氧化膜在大电流下很容易被烧坏 不妨碍正常电流通过 又当触头因调整不当 如触头压力变化 运行中发生变化或触头烧损严重等使有效接触面积减小时 双臂电桥的微弱电流 在其接触处不会产生收缩 即无法测出收缩电阻 而在大电流或正常工作电流通过时 就会使该接触处的电阻增加 引起触头的过度发热和加速氧化 对此 GB763 90 交流高压电器在长期工作时的发热 DL405 91 进口220 500kV高压断路器和隔离开关技术规范 等标准均已明确规定 测试采用直流电压降法 通入的电流不得小于100A 所以电桥法和直流电压降法的测量结果是有差别的 而直流压降法更能反映断路器的实际工作状况 第二节高压开关设备的动作特性试验断路器的分 合闸速度 分 合闸时间 分 合闸不同期程度 以及分合闸线圈的动作电压 直接影响断路器的关合和开断性能 断路器只有保证适当的分 合闸速度 才能充分发挥其开断电流的能力 以及减小合闸过程中预击穿造成的触头电磨损及避免发生触头烧损 喷油 甚至发生爆炸 而刚合速度的降低 若合闸于短路故障时 由于阻碍触头关合电动力的作用 将引起触头振动或使其处于停滞状态 同样容易引起爆炸 特别是在自动重合闸不成功情况下更是如此 反之 速度过高 将使运动机构受到过度的机械应力 造成个别部件损坏或使用寿命缩短 同时 由于强烈的机械冲击和振动 还将使触头弹跳时间加长 真空和SF6断路器的情况相似 断路器分 合闸严重不同期 将造成线路或变压器的非全相接入或切断 从而可能出现危害绝缘的过电压 断路器机械特性的某些方面是用触头动作时间和运动速度作为特征参数来表示的 在机械特性试验中一般最主要的是刚分速度 刚合速度 最大分闸速度 分闸时间 合闸时间 合 分时间 分 合时间以及分 合闸同期性等 一 部分时间参量的定义1 分闸时间是指从断路器分闸操作起始瞬间 接到分闸指令瞬间 起到所有极的触头分离瞬间为止的时间间隔 应具有很短的合闸时间 减少合闸时的电弧的能量 防止电弧使触头熔焊 2 合闸时间是指处于分位置的断路器 从合闸回路通电起到所有极触头都接触瞬间为止的时间间隔 分闸时间必须在规定的时间范围内 分闸时间太短 则系统短路时直流分量过大 可能会引起分闸困难 分闸时间太长 则影响系统的稳定性 3 分 合时间是断路器在自动重合闸时 从所有极触头分离瞬间起至首先接触极接触瞬间为止的时间间隔 4 合 分时间是断路器在不成功重合闸的合分过程中或单独合分操作时 从首先接触极的触头接触瞬间起到随后的分操作时所有极触头均分离瞬间为止的时间间隔 5 分闸与合闸操作同期性是指断路器在分闸和合闸操作时 三相分断和接触瞬间的时间差 以及同相各灭弧单元触头分断和接触瞬间的时间差 前者称为相间同期性 后者称为同相各断口间同期性 二 测量断路器时间参量的方法在断路器的现场试验中 一般应进行分闸时间 合闸时间 分合闸同期性的测量 对于具有重合闸操作的断路器 还需测量分 合时间和合 分时间 1 用电秒表测量时间电秒表具有测量简单 使用方便等优点 但是 电秒表难以准确测量相间或断口间不同期性 所以已逐渐被取代 2 光线示波器测量时间使用光线示波器可以测量断路器分 合闸时间 同期差及分 合闸电磁铁的动作情况 这种方法具有测量准确 直观 且能同时测量多个时间参量等优点 1 测量基本原理 接线原理如图6 3所示 光线示波器的测试回路由电源E 开关S 可调电阻R 光线示波器振子g回路串联组成 2 单相单断口断路器的时间测量 其测量接线如图6 4所示 图6 3光线示波器振子回路接线原理图图6 4用光线示波器进行断口测量接线原理图 测量前 事先将电阻箱中的电阻r1 r2调节到适当值 当电路接通时 电路中的电流值应在示波器振子允许的范围之内 3 电流信号 在断路器的机械试验中 通常将分闸和合闸电磁铁在操作断路器分 合闸时的电流波形 称为电流信号 它是断路器接受分闸和合闸操作指令的标志 这个标志是断路器时间测量中不可缺少的信号 其测量原理接线如图6 5所示 4 断路器的三相时间测量 一台断路器一般由三相组成 所以在机械试验中必须测量三相的时间参数 图6 6示出了用光线示波器进行三相时间测量的接线图 图6 5抽取分 合闸线圈电流信号原理图图6 6用光线示波器进行三相时间测量接线图XQ 线圈 由于光线示波器时标范围宽 精度高 且能直观反映出断路器在动作过程中有关参量的变化情况 因此 过去一直是测量断路器机械特性的主要方法 随着电子技术的发展 出现了应用计算机技术测量断路器机械动作各参数的仪器 已逐步取代了光线示波器的使用 三 速度参量的定义1 触头刚分速度指开关分闸过程中 动触头与静触头分离瞬间的运动速度 技术条件无规定时 国家标准推荐取刚分后0 01s内平均速度作为刚分点的瞬时速度 并以名义超程的计算点作为刚分计算点 2 触头刚合速度指开关在合闸过程中 动触头与静触头接触瞬间的运动速度 技术条件无规定时 国家标准一般推荐取刚合前0 01s内平均速度作为刚合点的瞬时速度 并以名义超程的计算点作为刚合计算点 3 最大分闸速度指开关分闸过程中区段平均速度的最大值 但区段长短应按技术条件规定 如无规定 按0 01s计算 四 测量断路器速度参量的方法断路器的速度参量以其分 合闸速度来表示 由于断路器在运动过程中每一时刻的速度是不同的 一般所关心的是刚分 刚合速度和最大速度 根据以上定义要求 下面介绍几种测量断路器运动特性的方法 1 电磁振荡器测速法电磁振荡器测速原理如图6 7所示 图6 7电磁振荡器测速原理示意图1 运动纸板 2 振动笔 3 衔铁 4 振动簧片 5 线圈 A 刚分 刚合点 运动纸板通过测速杆与动触头连接 当振荡电磁铁线圈中通入50Hz交流电时 振动笔以100次 s的频率振动 在运动的纸板上绘出周期为0 01s的振荡波形 纸板上波形长度就是触头总行程 行程间对应的周波数 就是触头总运动时间 在触头运动过程中 由于每相邻波峰间时间间隔为0 01s 振动曲线最大波峰间的厘米数就是触头的最大速度值vmax 刚分 合 点位置的确定如图6 8所示 图6 8振荡器测速波形图 a 分闸速度曲线 b 合闸速度曲线 在振荡波形图上 首先要分清楚分 合 闸曲线的两个端头中哪一端是分闸位置S1 哪一端是合闸位置S2 然后以合闸位置S2为起始点 向分闸方向量取一段等于断路器超行程值的长度S0 以这一线段终点位置为动静触头刚分 合 时刻 按国家标准规定 取触头分离后 接触前 10ms内的速度为刚分 合 速度 所以视超行程终点落在曲线的什么相位 再取同相位的一个波长 即为所求刚分速度vF或刚合速度vH 2 转鼓式 电位器式测速仪转鼓式测速仪是以连接在动触头系统上的记录笔 沿以恒定角速度转动的转筒上所画的曲线来反映其运动情况的 而电位器式测速仪则是以其滑动触点在电阻杆上的不同位置所反映的电压值来测量断路器的动作状况 这两种测量方法能直观判断断路器触头在整个运动过程中有无卡涩和缓冲不良等异常现象 能够粗略测出断路器的固有分 合闸时间 速度测量精度较高 这两种方法较为简单 缺点是较为笨重 功能单一 已很少使用 五 高压开关综合测试仪随着计算机技术的广泛应用 出现了高压开关综合测试仪 它能够在测试过程中 将开关的时间 速度等多项特性参数同时进行测量 提高了工作效率 这是开关测试的方向 1 光电测速原理由于光电测速方式结构简单 可靠 大多数开关测试仪都采用光电传感器进行开关的测速 光电测试是利用对检测到的光信号进行计数 或计时 来实现对触头行程和速度的测量的 图6 9中示出了光电测速结构示意图 图6 9光电测速结构示意图1 传感头 2 光栅尺 3 测速杆 4 动触头 5 发光管 6 光敏接收管 7 整形电路 图6 9中 开有光孔的光栅尺通过测速杆与开关动触头连接 动触头运动时 带动光栅尺上下运动 发光管5发出的光线可通过光栅尺上的光孔照射到光敏接收管6上 或被光栅尺不透光部分遮挡 被检测到的光信号 经整形电路7转换成相应的方波信号 送入测试仪进行计算处理 下面 以国产的某开关测试仪为例 来说明这类仪器的使用 该仪器除能给出测试数据外 还能给出详细的波形图 并将开关行程曲线和断口波形绘制在同一张图上 从而可较直观地了解各量的情况和彼此间的相互关系 帮助分析开关的状态和工作情况 及时发现可能存在的某些缺陷和隐患 2 连接和接线图6 10示出了利用该类仪器对少油断路器进行测试的接线图 图6 11示出了油断路器测速传感器的安装示意图 其测速传感器通过管状支架固定在开关的上部 光栅尺穿过传感器 井通过测速杆与开关的动触头连接 测速信号电缆通过插头接于仪器背面的插孔中 图6 10少油断路器测试接线示意图FQ 分闸线圈 HQ 合闸线圈 图6 11少油断路器测速传感器安装示意图1 传感头 2 光尺 3 光尺接头 4 管状支架 5 测速杆 6 动触头 7 绝缘板 8 夹具 接线完成后 仪器即进入准备状态 断路器一旦操作 仪器自动判断该次操作是分 合 合分或分合操作 并对有关参数进行测试 技显示或打印按钮 即可进行数据显示或打印输出 3 真空断路器的测试真空断路器的时间特性的测试方法与其他断路器相同 对于真空断路器 应注意其合闸弹跳时间不大于2ms 合闸弹跳时间过长 将加剧触头的烧损 甚至导致动静触头间的熔焊 真空断路器的速度是按一定行程的平均值进行测试 通常采用一特制的辅助触点安装在真空断路器的动触头端 利用其与真空断路器的动触头的接触或分离来作为计时的起点或终点 图6 12 a 示出了用该类断路器测试仪对真空断路器机械特性进行测试的原理接线图 图中的箭头表示测速的辅助触点 图6 12 b 则为用于安装辅助触点的夹具的结构示意图 夹具1用于将其固定在断路器动触头端附近合适的位置 当需要测合闸特性的时候 应让辅助触点刚好与断路器动触头侧的动触头接触 这样测得的合闸平均速度即为该断路器全部合闸行程的平均速度 当需要测分闸特性的时候 断路器处于合闸位置则应使辅助触点放在离动触头运动方向上6mm处 这样测得的分闸平均速度 即为刚分6mm内的平均速度 图6 12真空断路器测试示意图 a 真空断路器测试接线示意图 b 真空断路器测试示意图FQ 分闸线圈 HQ 合闸线圈1 夹具 2 绝缘薄板 3 辅助触头 4 断路器动触头 4 SF6断路器的测试由于SF6断路器灭弧室不能打开 不能直接对动触头进行测试 通常是对SF6断路器机构的可动部分进行测速 当对SF6断路器测速时 可根据断路器的具体结构 将传感头固定在适当位置 并将光栅尺通过某种方式与断路器的运动部分连接 即可实现测速 其测速结果应满足该断路器的技术条件的要求 第三节SF6断路器的检查与诊断 采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的断路器称为SF6断路器 由于SF6气体具有优良的绝缘性能和电弧下的灭弧能力 无可燃 爆炸的特点 使其在高压和超高压断路器中获得广泛的应用 并成为发展方向 目前500kV电网几乎全部采用SF6断路器 SF6断路器具有下列特点 1 SF6断路器以SF6气体为绝缘灭弧介质 耐电强度高 灭弧能力强 2 允许断路次数多 检修周期长 3 检修维护方面 SF6断路器比油断路器省时省力 4 SF6断路器所配用机构为弹簧储能型 优于油断路器所用电磁或液压机构 对于SF6断路器中的SF6气体检测试验请参阅第七章中的相关内容 本节只介绍SF6断路器现场耐压试验与电阻试验 一 现场耐压试验SF6断路器按结构可分为落地罐式和瓷柱式 落地罐式SF6断路器的充气外壳是接地的金属体 一般在运抵现场后组装充气 如有杂物或因运输中内部零件发生位移 将改变原设计的电场分布 组装后进行现场耐压试验能够发现隐形缺陷 相关规程规定 对落地罐式SF6断路器在现场要进行合闸对地及断口间的耐压试验 断口试验时 应在分闸状态两端轮流加压 另一端接地 瓷柱式SF6断路器外壳是瓷套 对地绝缘强度高 对变开距的瓷柱式SF6断路器 其断口开距大 可不做耐压试验 对定开距的瓷柱式SF6断路器 其断口间隙较短 如有杂质或毛刺存在 会在耐压试验时被清除 所以要进行现场耐压试验 具体试验方法请参照本章第一节的交流耐压试验部分 二 电阻检测SF6断路器的电阻检测可以对设备是否老化 是否存在内部设备腐蚀 内部温度过高和机械性能是否良好等状况进行推断 与SF6气体纯度检测 微水检测等方法结合 可以更准确地对SF6电气设备工作状态进行诊断 电阻检测用直流压降法测量 电流不小于100A 具体试验方法请参照本章第一节的测量导电回路电阻部分 第四节高压开关的综合分析与诊断 开关设备上不同部位 不同类型的故障 引起设备功能的不同变化 导致开关设备整体及个部位状态和运行参数的不同变化 故障诊断的任务 就是当设备上某一部位出现某种故障时 要从这些状态及其参数的变化推断出导致这些变化的故障及其所在部位 由于状态参数的数量浩大 必须找出其中的特征信息 提取特征量 才便于对故障进行诊断 由某一故障引起的设备状态的变化称为故障的征兆 故障诊断的过程就是从已知征兆判定设备上存在的故障的类型及其所在部位的过程 因此故障诊断的方法实质上是一种状态识别方法 对高压开关的状态识别依据是使用前几节所述的方法对其进行试验所得到的试验数据 在得到试验数据后 首先要进行试验结果正确性判断 排除试验方法原则上的错误和环境 人为因素等的影响 然后把试验结果与规程 标准相比较 与历史资料相比较 与其它同类产品相比较 综合利用多个试验方法的试验数据进行联合分析 最后根据分析对高压开关的状态进行判断 一 试验结果正确性判断1 检查试验方法 接线是否正确在得到试验数据后 首先要检查试验方法是否合理 有无原则性错误 其次是检查接线是否正确 如进行泄漏电流试验时 需要注意以下几点 1 由于接往被测设备的高压导线是暴露在空气中的 当其表面场强高于约20kV cm时 决定于导线直径 形状等 沿导线表面的空气发生电离 对地有一定的泄漏电流 这一部分电流会结果回来而流过微安表 因而影响测量结果的准确度 一般都把微安表固定在升压变压器的上端 这时就必须用屏蔽线作为引线 也要用金属外壳把微安表屏蔽起来 2 泄漏电流可分为体积泄漏电流和表面泄漏电流两种 在泄漏电流测量中 如图6 13所示 所要测量的只是体积电流 但是在实际测量中 表面泄露电流往往大于体积泄漏电流 因而必须消除表面泄漏电流对真实测量结果的影响 消除的办法实施被试设备表面干燥 清洁 且高压端导线与接地端要保持足够的距离 另一种是采用屏蔽环将表面泄漏电流直接短接 使之不流过微安表 图6 13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 3 在进行泄漏电流测量时 供给整流设备的交流高压应该是正弦波形 如果供给整流设备的交流低压不是正弦波 则对测量结果是有影响的 影响电压波形的主要是三次谐波 必须指出 在泄漏电流测量中 调压器对波形的影响也是很多的 实践证明 自耦变压器畸变小 损耗也小 故应尽量选用自耦变压器调压 另外 在选择电源时 最好用线电压而不用相电压 因相电压的波形易畸变 如果电压是直接在高压直流侧测量的 则上述影响可以消除 2 检查试验仪器 仪表是否合格试验中使用的仪器 仪表是试验数据的直接来源 因此必须严格按照试验要求选择量程 内阻等合格的 经过有关部门校核过的仪器 仪表 如对于真空断路器 压缩空气断路器和SF6断路器 主要测量支持瓷套 拉杆等一次回路对地绝缘电阻 一般使用2500V的兆欧表 其值应大于5000M 辅助回路和控制回路的绝缘电阻测量时 使用500V 或1000V 兆欧表进行测试 其值应大于2M 对于500kV断路器 应用1000V兆欧表测量 其值应大于2M 3 外部环境条件分析温湿度 气压等环境条件和设备外部的积污 受潮都会对试验数据造成影响 一般来说温湿度 气压和试验数据之间都有关系曲线 在不同的环境条件下试验数据会有不同的限值 而设备外部的积污 受潮可用人工的方法擦除干净 如柳州变电站500kVSF6断路器 复测微水含量值均达到460 10 6左右 由于当时现场技术人员不懂用 环境温度与水分含量的关系曲线 进行修正 误判460 10 6含水量超标 大于150 10 6 决定放气再充气 造成了一定的经济损失 4 换算到标准状况最后 要把试验结果换算到标准状况下的数据 排除了这些外部环境干扰因素的影响后 就可以对试验结果进行分析判断了 二 试验结果分析一般地说 如果电气设备各项预防性试验结果 也包括破坏性试验 能全部符合规定 则认为该设备绝缘状况良好 能投入运行 但是对非破坏性试验而言 有些项目往往不作具体规定 有的虽有规定 然而 试验结果却又在合格范围内出现 异常 即测量结果合格 增长率很快 对这些情况如何作出正确判断 则是每个试验人员非常关心的问题 根据现场试验经验 现将电气设备绝缘预防性试验结果的综合分析判断概括为比较法 1 试验结果与规程 标准相比较试验结果首先要与 电力设备预防性试验规程 规定的 允许值 相互比较 规程 导则和规定是实践经验的总结和理论科学的结晶 但也要看到 仅靠现行的规程 导则和规定 还是不完全的 因为现行的规程 导则和规定 并没有包括随着科学发展而采用新技术 新材料 新工艺生产的新设备 所以还必须对照新设备的新标准 2 试验结果与历史数据相比较与设备历年 次 试验结果相互比较 将它作为对照规程的有效补充 因为一般的电气设备都应定期地进行预防性试验 如果设备绝缘在运行过程中没有什么变化 则历次的试验结果都应当比较接近 在两个试验间隔之间的试验测量值不应该有显著的增加或降低 如果有明显的差异 则说明绝缘可能有缺陷 对照历史资料 包括对照历史测试数据及静态状态量 即进行纵向比较 以便考察设备状态的变化趋势和变化速率 如SF6断路器的微水检测 SF6断路器内表面 在安装或运行中都会吸附水分子 而吸附或释放水分子 又都和温度有关 从表6 5列出的测量结果不难看出 SF6断路器其气体中微量水的测量结果均与环境湿度有关 即微量水测量值随环境温度升高而增大 随环境温度降低而减小 表6 5330kV FX 22DL型断路器微量水分测量数据 3 试验结果与同型号 同类设备相比较与同一设备相间的试验结果相互比较 因为同一设备 各相的绝缘情况应当基本一样 如果三相试验结果相互比较差异明显 则说明有异常的绝缘可能有缺陷 如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 对照同类设备的测试数据和资料 以考虑同类设备因结构 制造工艺方面的差异而带来的影响 即进行横向比较 对同一类型的设备而言 其绝缘结构相同 在相同的运行和气候条件下 考虑上述影响因素后其测试结果应大致相同 若悬殊很大 则说明绝缘可能有缺陷 4 多种试验数据的联合分析每一项预防性试验项目对反映不同绝缘介质的各种缺陷的特点及灵敏度各不相同 因此对各项预防性试验结果不能孤立地 单独地对绝缘介质做出试验结论 而必须将各项试验结果全面地联系起来 进行系统地 全面地分析 比较 并结合各种试验方法的有效性及设备的历史情况 才能对被试设备的绝缘状态和缺陷性质做出科学的结论 例如 当利用兆欧表和电桥分别对变压器绝缘进行测量时 如果值不高 其绝缘电阻 吸收比较低 则往往表示绝缘中有集中性缺陷 如果值也高 则往往说明绝缘整体受潮 一般来说故障和征兆之间不存在简单的一一对应的关系 一种故障可能对应多种征兆 而一种征兆也可能对应着多种故障 还有许多其他故障也多对应这一征兆 这就为故障诊断增加了难度 因此通常故障诊断有一个反复实验的过程 先按已知信息提取征兆 进行诊断 得出初步结论 提出处理对策 对设备进行调整和实验 甚至停机维修 再启机进行验证 检查设备是否已恢复正常 如尚未恢复 则需补充新的信息 进行新一轮的诊断和提出处理对策 直至状态恢复正常 三 设备状态判断高压开关在运行时 可能会发生的故障是机械部分和灭弧的绝缘介质绝缘能力下降 国际大电网会议对高压断路器可靠性所作的2次世界范围的调查 以及国家电力科学研究院对高压开关事故的统计分析均表明 80 的高压断路器故障是由于机械特性不良所造成的 且大多数故障是操动机构的问题 如拒分 拒合或不能开断 高压断路器机械故障所造成的事故无论是次数 还是事故本身所造成的停电时间都占事故总量的60 以上 高压断路器大多配有液压 弹簧 气动等操动机构 这类机构的分合闸电磁铁在长期运行中常发生弯曲变形 锈涩或脏污粘滞等故障 使其动作不畅而导致断路器拒动或误动 对高压开关进行诊断首先是利用各种物理的和化学的原理和手段 通过伴随故障出现的各种物理和化学现象 直接检测故障 例如 可以利用振动 声 光 热 电 磁 射线 化学等多种手段 观测其变化规律和特征 用以直接检测和诊断故障 这种方法形象 快速 十分有效 但只能检测部分故障 其次 利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用 最成熟的方法 以旋转机械为例 振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点 最有利于进行故障诊断的手段 为此 要深入研究各种信号 提取信号中的各种故障所对应的征兆 在诊断过程中 首先分析设备运转