高电压技术第3章电气设备绝缘预防性试验39

1、第三章第三章 电气设备绝缘预防性试验电气设备绝缘预防性试验高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术2/41概述概述一一电气设备绝缘缺陷形成的原因电气设备绝缘缺陷形成的原因 制造时潜伏的；制造时潜伏的；p 机械碰撞机械碰撞 运行中在外界作用下发展起来的；运行中在外界作用下发展起来的；p 工作电压、电压、大气、机械力、热、化学等工作电压、电压、大气、机械力、热、化学等二二电气设备绝缘缺陷的分类电气设备绝缘缺陷的分类 集中性缺陷集中性缺陷p 裂缝、局部破损、气泡等裂缝、局部破损、气泡等 分散性缺陷分散性缺陷p 内绝缘受潮、老化、变质等内绝缘受潮、老化、变质等高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术3

2、/41三三电气设备绝缘试验分类电气设备绝缘试验分类1. 按照对设备造成的影响程度分类（两类）按照对设备造成的影响程度分类（两类） 绝缘预防性试验绝缘预防性试验( (非破坏性试验非破坏性试验) )u 在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘内部的缺陷各种情况，从而判断绝缘内部的缺陷u 包含的种类包含的种类 绝缘电阻、泄漏电流测量绝缘电阻、泄漏电流测量 介质损耗角正切测量介质损耗角正切测量 局部放电测量局部放电测量 电压分布测量等电压分布测量等 概述概述高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术4/41 绝缘高电压试验（破

3、坏性试验）绝缘高电压试验（破坏性试验）u 以高于设备的正常运行电压来考核设备的电压耐受能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。力和绝缘水平。 优点：耐压试验对绝缘的考验严格，能保证绝缘优点：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；具有一定的绝缘水平或裕度； 缺点：可能在试验时给绝缘造成一定的损伤。缺点：可能在试验时给绝缘造成一定的损伤。u 包含的种类：包含的种类： 交流高电压试验交流高电压试验 直流高电压试验直流高电压试验 冲击高电压试验冲击高电压试验概述概述高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术5/412. 按照设备是否带电的方式分类（两类）按照

4、设备是否带电的方式分类（两类） 离线离线u 在离线的监测和诊断时，要求被试设备退出运行在离线的监测和诊断时，要求被试设备退出运行状态，通常是周期性间断地施行状态，通常是周期性间断地施行 特点：可采用破坏性试验和非破坏性试验两种特点：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。方式，两种方式是相辅相成的。 缺点：对绝缘耐压水平的判断比较间接，尤其缺点：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对于周期性的离线试验更不易判断准确。概述概述高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术6/41 在线在线u 在线监测则是在被试设备处于带电运行的条件下在线监测则是在

5、被试设备处于带电运行的条件下，对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测，通，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特性随时间的变化趋势，从而显著提高了其判断的准确性。断的准确性。 概述概述高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术7/41本章主要内容本章主要内容高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术8/41第一节第一节 绝缘的老化绝缘的老化一一绝缘介质老化的概念及原因绝

6、缘介质老化的概念及原因u 绝缘的老化绝缘的老化电气设备的绝缘在长期运行过程中电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变化和化学变化，致使其电气、会发生一系列物理变化和化学变化，致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化的现象。机械及其他性能逐渐劣化的现象。1. 绝缘介质老化的概念绝缘介质老化的概念u 热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。等因素的作用。2. 绝缘介质老化的因素绝缘介质老化的因素高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术9/41第一节第一节 绝缘的老化绝缘的老化二二绝缘介质老化的主要形式绝缘介质老化的主要形式1. 电介质

7、的热老化电介质的热老化u 电介质的热老化电介质的热老化在高温下，电介质在短时间内就在高温下，电介质在短时间内就会发生明显的劣化；即使温度不太高，但如作用时间会发生明显的劣化；即使温度不太高，但如作用时间很长，绝缘性可能也会发生不可逆的劣化现象。很长，绝缘性可能也会发生不可逆的劣化现象。u 温度越高，绝缘老化得越快，寿命越短。温度越高，绝缘老化得越快，寿命越短。 2. 电介质的电老化电介质的电老化u 电介质的电老化电介质的电老化在外加高电压或强电场作用下的在外加高电压或强电场作用下的老化。老化。u 介质电老化的主要原因介质电老化的主要原因介质中出现局部放电介质中出现局部放电高电压技术高电压技术高

8、电压技术高电压技术10/41第一节第一节 绝缘的老化绝缘的老化 机械应力机械应力u 有脆性、塑性和弹性三种。对绝缘老化的速度有很大的有脆性、塑性和弹性三种。对绝缘老化的速度有很大的影响，产生裂缝，导致局部放电；影响，产生裂缝，导致局部放电； 吸潮性能吸潮性能u 在潮湿地区要选用吸湿性小、憎水性强的材料。一般而在潮湿地区要选用吸湿性小、憎水性强的材料。一般而言，非极性电介质吸湿性低，极性电介质吸湿性较强言，非极性电介质吸湿性低，极性电介质吸湿性较强 化学性能及抗生物性化学性能及抗生物性u 化学性能指材料的化学稳定性如耐腐蚀性气体、液体溶化学性能指材料的化学稳定性如耐腐蚀性气体、液体溶剂等抗生物性

9、指材料抗霉菌、昆虫的性能，在湿热地区剂等抗生物性指材料抗霉菌、昆虫的性能，在湿热地区尤为重要尤为重要三三影响绝缘介质老化的其他因素影响绝缘介质老化的其他因素返回返回高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术11/41双层介质等值电路图双层介质等值电路图U1U2第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量一一测量绝缘电阻与吸收比的工作原理测量绝缘电阻与吸收比的工作原理u 大多电气设备的绝缘是多层的，一般用双层介质的模型来分大多电气设备的绝缘是多层的，一般用双层介质的模型来分析多层介质的特应析多层介质的特应 t=0+ （S合闸瞬间），电压按电容分布合闸瞬间），电压按

10、电容分布21012CUUCC 12012CUUCC 高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术12/41第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量 t= （稳态稳态），电压按电组分布），电压按电组分布双层介质等值电路图双层介质等值电路图U1U21112RUURR 2212RUURR 稳态电流（电导电流）稳态电流（电导电流）12gUIRR 高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术13/41第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量双层介质等值电路图双层介质等值电路图U1U2 由于吸收现象由于吸收现象U10U1 ，U20U2则电

11、则电压的变化规律为压的变化规律为 代入代入U10、U1 、U20 、 U2的值可得的值可得0()tuUUUe 2122121212tRCRuUeRRCCRR 1211121212tRCRuUeRRCCRR 121212R RCCRR 过渡时间常数过渡时间常数高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术14/41第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量双层介质等值电路图双层介质等值电路图U1U2 流过双层介质的电流为流过双层介质的电流为 选用第一个方程式，则选用第一个方程式，则1122RCRCiiiiii 或或 22211212121212()tU RCRCUi

12、eRRCCRR R R 电导电流电导电流Ig吸收电流吸收电流Iau 当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，阻值时，阻值R1、R2 或两者之和显著减或两者之和显著减小，小， Ig大大增加，而大大增加，而Ia迅速衰减。迅速衰减。高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术15/41第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量二二绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻和吸收比的测量1. 测量绝缘电阻的意义及不足测量绝缘电阻的意义及不足u 绝缘电阻绝缘电阻电导电流对应的稳态阻值电导电流对应的稳态阻值。R=R1+R2u 受潮时，绝缘电阻显著降低，受潮时，绝

13、缘电阻显著降低，Ig显著增大，显著增大，Ia迅速衰减。因迅速衰减。因此，能揭示此，能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷等情况。等情况。p 不足不足 大型设备大型设备( (如大型发电机、变压器如大型发电机、变压器) )的吸收电流很大，的吸收电流很大，要测稳态电阻要花很长时间要测稳态电阻要花很长时间 有些设备有些设备( (如电机如电机) )由由Ig 反映的绝缘电阻往往有很大的反映的绝缘电阻往往有很大的变化范围，很难给出一定的绝缘电阻判断标准变化范围，很难给出一定的绝缘电阻判断标准高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术16/41第二节第二节 绝

14、缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量2. 吸收比和极化指数吸收比和极化指数u 对某些大型试验品，用测对某些大型试验品，用测“吸收比吸收比”的方法替代测绝缘电阻的方法替代测绝缘电阻u 吸收比吸收比K1 加压加压6060秒时的绝秒时的绝缘电阻与缘电阻与1515秒时绝缘电阻之比秒时绝缘电阻之比p K1恒大于恒大于1 1，越大表示吸收现，越大表示吸收现象越显著，绝缘性能越好象越显著，绝缘性能越好p 吸收比是同一试品在两个不同吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值，排除时刻的绝缘电阻的比值，排除了绝缘结构和体积尺寸的影响了绝缘结构和体积尺寸的影响6 01 511 56

15、0RIKRI 吸收比吸收比i1i3i2i= i1 +i2 + i3I606015I15i t(s)流过电介质电流流过电介质电流高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术17/41第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量u 大容量电气设备中，吸收现象延续大容量电气设备中，吸收现象延续更更长时间，吸收比不能很好长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，用极化指数再判断。地反映绝缘的真实状态，用极化指数再判断。u 极化指数极化指数K2 为加压为加压1010分钟时的绝缘电阻与分钟时的绝缘电阻与1 1分钟时绝缘电分钟时绝缘电阻之比值阻之比值p K2恒大于恒大于1 1

16、，越大表示吸收现象越显著，绝缘性能越好，越大表示吸收现象越显著，绝缘性能越好 极化指数极化指数10min21minRKR 高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术18/41第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量3. 绝缘状态的判定绝缘状态的判定u 若绝缘内部有集中性导电通道若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，则电阻，或绝缘严重受潮，则电阻R1 、R2会显著降低，泄漏电流大会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数大为减小，大增加，时间常数大为减小，吸收电流迅速衰减。吸收电流迅速衰减。u 当当K1或或K2等于等于1 1或接近于或接近于1 1，则，则设备

17、基本丧失绝缘能力。设备基本丧失绝缘能力。不同绝缘状态下的绝缘电阻的变不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线化曲线u 注意：某些集中性缺陷已相当严重，以致在耐压试验时被击穿注意：某些集中性缺陷已相当严重，以致在耐压试验时被击穿，但在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极化指数却并不低，但在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极化指数却并不低，因因为缺陷未贯穿绝缘。为缺陷未贯穿绝缘。所以仅凭绝缘电阻判断绝缘状态是不够的所以仅凭绝缘电阻判断绝缘状态是不够的高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术19/41第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量u 测量绝缘电阻最常用的仪表为测量绝缘

18、电阻最常用的仪表为手摇式兆欧表手摇式兆欧表u 兆欧表的电压：兆欧表的电压：500、1000、2500、5000V等等u 兆欧表选择：根据设备电压等级的不同，选用不同兆欧表选择：根据设备电压等级的不同，选用不同电压的兆欧表。例：额定电压电压的兆欧表。例：额定电压1kV及以下者使用及以下者使用1000V兆欧表；兆欧表；1kV以上者使用以上者使用2500V兆欧表。兆欧表。4. 绝缘电阻的测量仪器绝缘电阻的测量仪器高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术20/41第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量三三泄漏电流的测量泄漏电流的测量 加在试品上的直流电压比兆欧表的工作电压高得多加在试品上的直流电压比兆欧表的工