高压电气试验方法简介

1第一章l第一节l第二节l第三节l第四节l第五节l第六节l第七节电力设备预防性试验2第一章电力设备预防性试验l什么叫绝缘试验?主要内容有哪些?l按照规定的试验条件(试验设备、环境条件、l绝缘强度试验，亦称高电压耐受试验。l绝缘特性测试。3第一章电力设备预防性试验l预防性试验的主要意义是什么?l预防性试验，通过对年复一年的预防性试验l制造厂出厂试验，已认定产品达到了设计规4第一章电力设备预防性试验l电气设备的预防性试验包括哪些内容?l电气试验项目：如测量绝缘电阻、吸收比、）；l理化测试：如油的化验，油中含气的色谱分5第一节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量l1.定义：l绝缘电阻：在绝缘结构的两个电极之间施加的直l极化指数：在同一次试验中，10min时的绝缘电6第一节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量l绝缘电阻它可以发现绝缘的整体性和贯通性l绝缘电阻它可以发现绝缘的整体性和贯通性l吸收比可以比较好地判断绝缘是否受潮，适l极化指数可以很好地判断绝缘是否受潮，适7第一节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量l二、测量原理ll图1-1绝缘在直流电压下通过的电流图1-2测绝缘电阻时的等值回路图lT时间、i总电流、ia吸收电流、ic电容电流、iL泄漏电流8第一节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量），l总电流I是三种电流的合成。9+E第一节+El图1-3绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量//L-//L-11GE第一节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量L△高压发生器V△高压发生器V滤波器滤波器()电流熔断器熔断器控制设定控制设定GGA/D数显AEA/D数显AE△△第一节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量第一节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量第一节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量第二节泄漏电流试验和直流耐压试验l一、概述l测量绝缘体的直流泄漏电流与测量绝缘电阻的第二节泄漏电流试验和直流耐压试验第二节泄漏电流试验和直流耐压试验l三、测量方法VΛΛVl图1-8测量泄漏电流试验和直流耐压试验接线图第二节泄漏电流试验和直流耐压试验l该试验结线是典型结线其特点：微安表处于高压侧，不受杂散电流的影响；微安表对地需要良好的绝缘，试验中调整微安表量程需使用绝缘棒，操作不方便。VVVl图1-10测量泄漏电流试验和直流耐压试验接线图(B)lB结线特点：微安表处于低压侧避免A结线的缺点，但杂散电流的影响很大。低压电源对地的寄生电流In流经微安表，虽对测量结果无影响，但使微安表抖动读数困难。17第二节泄漏电流试验和直流耐压试验VVVl图1-11测量泄漏电流试验和直流耐压试验接线图(C)l采用上面结线，克服了A、B结线的缺点，但被试设备必需对地绝缘。已安装好的在用设备无法做到外壳对地绝缘。此结线适宜高压试验室内用。第二节泄漏电流试验和直流耐压试验l根据被试设备的条件选择合适的试验设备，非成套装置则根据试验设备选择合适结线。l根据“规程”要求试验电压，计算1/4,1/2,3/4,全电压的直流试验电压时的交流输入电压值。l进入现场按选择好接线图接线经第二人检查）调压器置零位，微安表短接。l被试物放电，抺擦绝缘表面，测绝缘电阻。l试验高压引线接地，检查试验装置的过流脱扣保护。高压引线接被试设备，开放微安表。l接入被试物，合上电源，从零升压。电压逐段上升在1/4，升压速度控制在1kV/秒。做直流耐压试验时在全电压下停留要求的时间后再读一次泄漏电流值，做好记录。l耐压试验时间到后，迅速均匀降低电压至零，拉开电源闸刀。l被试物充分放电，测量耐压试验后的绝缘电阻。20第二节泄漏电流试验和直流耐压试验l试验中的异常情况：l微安表所反映：l⑴指针来回抖动。l⑵指针周期性摆动。l⑶指针突然冲击。l⑷指针随时间发生变化。l(5)泄漏电流数值反映：l1.泄漏电流过大。l2.泄漏电流过小。l3.可能出现负值。21第二节泄漏电流试验和直流耐压试验75-t75-ta)温度因素：室温大於5℃发电机变压器It2=It1×eα(t2-t1)b)湿度影响：应在空气相对湿度80%以下。c)表面污染的影响：d)各种结线对试验的影响：e)电压波形和极性对试验的影响：f)稳压电容器配置15~20KV0.015微法30KV0.01微法22第二节泄漏电流试验和直流耐压试验a)电流随电压不成比例显著增长时，应加以分析。b)泄漏电流不随时间延长而增加。c)查“规程”泄漏电流不超过允许值。d)纵、横向比较。e)应排除湿度、温度、污染等影响因素。l直流耐压试验的判断：a)被试物发生击穿。b)被试物发生间隙性击穿。c)耐压后的绝缘电阻值比耐压前显著降低时。d)泄漏电流比上次试验变化很大。23第二节泄漏电流试验和直流耐压试验第三节介质损失角正切值或功率因数试验l一、测量原理述l如图1-13为在在交流电压作用下绝缘的等值电路和相量图由图可知，流过介质的电流由二部分组成，即通过Cx的电容电流分量ICx，通过Rx的有功电流分量IRx。通常ICxIRx，介质损失角δ甚小。介质中的功率损耗lP=UIRx=UICxtgδ=U2ωCtgδltgδ为介质损失角的正切（或称介质损耗因数），一般均比较小。习惯上也称tgδ为介质损耗角的。xllxlx -Uxllxlx -Ux24图1-13介质损失角的等24值电路图和相量图25第三节介质损失角正切值或功率因数试验l介质损失是绝缘材料的一种特性，介质损失很大时，就会使介质的温度升高而老化，甚至导致热击穿。所以介质损失（耗）的大小就反映了介质的优劣状况。当电气设备绝缘受潮、老化时，有功电流IR增大，tgδ也增大，通过测量tgδ可以反映出绝缘的分佈性(整体性缺陷)。l其正切值为l当U、f、C一定时，P正比于tgδ第三节介质损失角正切值或功率因数试验l二、测量方法及结线l目前在预防性试验中测量介损使用较普遍的仪器有西林电桥、不平衡电桥和数字电桥，在对特大型发电机测量可用瓦特表直接测量。l2.1西林电桥原理：D图1-14西林电桥的原理接线图26第三节介质损失角正切值或功率因数试验lZx×Z4=Z3×lZx×Z4=Z3×ZNl(1)la.阻抗Z的绝对值成比例。3×iZNφx-φN=φ3-φ4φx+φ4=φ3+φNl上两式是交流电桥平衡的必要条件。27l(2)l(3)27第三节介质损失角正切值或功率因数试验l对于普遍使用的国产西林电桥QS1型则：l当电桥达到平衡时，应滿足式(1)，并将上述阻抗代入式(1)取其实数与虚数数部分相等，可得：l取(5)l在电桥中用可变电阻R3来改变臂阻抗的幅值，可变电容器C4来改变臂阻抗的相角。C4可变电容量的刻度直接标29第三节介质损失角正切值或功率因数试验Λ 30第三节介质损失角正切值或功率因数试验l图1-16QS1型西林电桥原理接线的反接线图l电桥反接线时，适用于被试设备一端接地的情况。桥臂处于高压，所以电桥的引线电缆应对地绝缘起来。对地距离不应小于100~150mm。同样标准电容器高压极板线端子引出的接地导线，对电容器外壳的距离也不得小于100~150mm。但电桥易受強电场干扰的影响。31第三节介质损失角正切值或功率因数试验l图1-17QS1型西林电桥原理接线的对角线接线图l电桥的对角线接，当被试设备一端接地，而电桥又没有足够的绝缘进行反接线时使用。由于附加电容（高压侧引线对地、标准电容器高压极对地、变压器高压线巻对地等。）均和被试物电容并联影响测量结果。第三节介质损失角正切值或功率因数试验HVT电源控制T电源控制X(被试品)XX(被试品)X嵌入式计算机测试被试品不接地的接线图HVT电源控制T电源控制X(被试品)XX(被试品)EE嵌入式计算机测试被试品接地的接线图33第三节介质损失角正切值或功率因数试验l抗干扰的能力较强，有干扰自动抑制功能，并配置有45~60HZ异频调压电源。在强电场下亦可工作。l该测量仪在测量双卷变压器时可按下图接线。CH-LHVCL-G CH-GX测量高压对低压 CH-L HVCL-GCH-GX测量高压对低压对地HVCL-GHVCL-G CH-L CH-GX测量高压对地l图1-19数字式介损测量仪测量变压器时的接线图34第三节介质损失角正切值或功率因数试验l用瓦特表测量l在一定电压下测量被试品中通过的电流及损耗，就可计算出介质损失角和电容。其试验结线如图1-19所示。CTTAWl图1-20用低功率因数瓦特表测量tgδl为避免测量误差，瓦特表应用0.2级的低功率因数瓦特表时，由于电压的微小变化能引起较大的误差。因此要接入补偿元件R和C。测量时先用无损电容器作为被试品，调节R使瓦特表指零。再对被试品进行测量。当使用0.1级标准电压互感器时,可不接入补偿元件。l瓦特表应在电流表短接时读数，测量结果按式1-12计算35第三节介质损失角正切值或功率因数试验三、影响因素和分析：a)表面因素的影响较其它试验项目的影响大，故表面一定擦乾浄或装屏蔽圈。屏蔽圈在反接线时，装在导线端附近、正接线时，装在接地端附近。b)温度影响比较明显。判断比较折算到20℃。测量时设备温度不低于5℃。c)电压影响。6~10KV电气设备用5~10KV测量；30KV及以上电气设备用10~20KV测量。d)湿度的影响。要求空气相对湿度80%以下。第三节介质损失角正切值或功率因数试验×tgδ2×tgδ2×tgδ2及绝缘的体积较大，通常不做此项试验。套管、电力变压器、互感器、电容器等要做此项试验。36第三节介质损失角正切值或功率因数试验l1.2外电场干扰和消除：l⑴干扰的形成：l电场对介损测试的影响，主要是由带电设备与被试设备间存在着电容的耦合。由于电桥与外电场耦合电容的存在，被试设备上除了存在试验电压的作用外，同时还受到干扰的阻抗较Z3及试验变压器的阻抗大的多，因此IK´IK，可以忽略不计。IK经过电桥测量部分Z3及试验变压器高压线巻入地，这样使测量结果产生误差，甚至得出令人难以相信的数值。 37l图1-21西林电桥测介损外电场干扰的原理图38第三节介质损失角正切值或功率因数试验l当没有干扰电源时tgδ测量值等于实际值，当a)通过操作移开电源。第三节介质损失角正切值或功率因数试验l正反相法的原理如图1-21所示。为了分析方便，将干扰电流作180°的反相来分析，实际操作中将试验电流倒相180°结果是一样的。l测量分两次进行。第一次测得值tgδ1≈δ1；将电源反相后，测得tgδ2≈δ2，取二次平均值，即：δ1=δX+Δδ1δ2=δX-Δδ2ll(10)l这样，当Δδ1<Δδ2时，平均值tgδ平均将小于实际tgδX值；而当Δδ1>Δδ2时，平均值tgδ平均将大于实际tgδX值。在干扰不大时采用此比较简单，从三相电源中取δ1和δ2差值最小的一相为准。3940第三节介质损失角正切值或功率因数试验 移相器3GE 移相器3G调压器 K11X2N41第三节介质损失角正切值或功率因数试验l方法：有用移相器移相或三相自耦变压器法（一台三相自耦变压器加一台单相自耦变压器及二组切换开关）l步骤：第一步是干扰电压测量。将R3全部投入，Z4短接（将标准电容器的CN和E短接），不加试验电压。将检流计调至最大灵敏度，此时若无干扰电压检流计光带无变化，有干扰电压光带随灵敏度高而扩大。此时升高电压和调节移相器移相使检流计光带缩小，当检流计达到最大灵敏度而光带最小，说明试验电压和干扰电压大小相等、相位相反。第二步是保持前一步相位，取下Z4的短接线，恢复正常测量回路。在此相位下，进行所需试验电压的测量，进行正、反相二次测量，取平均值。~~~图1-22用自耦调压器移相原理接线图42第三节介质损失角正切值或功率因数试验43第三节介质损失角正切值或功率因数试验l2.分析判断l进行温度修正l对纵向的历年值比较l当tgδ未超过规定值时，可以补充测量电容来l通过测tgδ=∫（U）的曲线，观察tgδ是否随电第四节交流耐压试验l交流耐压试验是对电气设备绝缘外加交流试验电压,试验电压比额定电压高，并持续一定时间（一般为一分钟）。交流耐压是一种最符合电气设备的实际运行条件的试验，是各项绝缘试验中具有决定性意义的试验。l交流耐压试验是一种破坏性试验，同时在加试验电压时会引起绝缘内部的累积效应。（做试验时形成的放电通道，不会随电压的消失而消失。）而直流耐压试验不存在累积效应。l交流耐压试验可分为下列几种：a)交流工频耐压试验c)冲击波耐压试验d)倍频感应电位试验和操作波试验44e)局部放电试验4445第四节交流耐压试验l二、交流工频耐压试验T1T1KMP1VR1CVVmAl图1-25交流耐压试验接线图lT1调压器、T2试验变压器、KM过流继电器、P1，P2测量线巻、R1保护电阻1Ω/V、R2球间隙保护1Ω/V、G保护球隙、C1，C2电容分压器、CX被试绝缘第四节交流耐压试验l调压器的容量要和试验变压器的容量一致。l试验变压器高压侧的额定电流大於被试设备的充电电流。（IC=ω×CX×U×10-6安）但在实际上往往滿足不了上述条件，试验回路内会发生电压、电流谐振现象。l电压谐振是由被试设备的电容和试验变压器的漏抗引起串联谐变压器的漏抗和调压器的漏抗之和，归算到高压侧的阻抗值。Xuc.t较小，一般能滿足。l振。避免电压谐振被试设备的电容CXCx=<3.18×(变压器的漏抗和调压器的漏抗之和，归算到高压侧的阻抗值。Xuc.t较小，一般能滿足。l电流谐振是试验变压器的励磁电流与被试设备的电容电流起了并联谐振。为了避免电流谐振被试设备的电容CXllP<0.03×PNN、UN试验变压器的额定容量、电压。CX、PX被试设备的电容、电容容量。4647第四节交流耐压试验l发生谐振现象会危害电气设备绝缘和试验设备。在试验中如何发现电压、电流谐振现象：稍微增加电压，导致电流急剧上升，将发生电压谐振。当电压增加时，此时电流反而有所减小，将发生电流谐振。l试验变压器叠加取得高电压KACJTYCJCJK2AVK1AVCJKA200匝200匝 200匝50000匝100匝△△△200匝20050000匝50000△△△△△48第四节交流耐压试验a)必须在的非破坏性试验都合格后才能进行此），d)对大型设备做试验要注意设备温度和环境温49第四节交流耐压试验f)试验过程中发现下列现象，停止试验，断开电源：第四节交流耐压试验l三、影响因素和分析判断a)必须在的非破坏性试验都合格后才能进行此项试验，如果有缺陷（例受潮），应排除后进行。b)被试物的表面擦干净。c)多油设备应使油静止一定时间。d)应控制升压速度，1/3试验电压前可快些，其后以每秒3%试验电压连续上升到试验电压。l2.分析判断a)以不发生击穿为合格。瓷质绝缘击穿应当即破坏掉，或作永久性记号。b)耐压试验后的绝缘电阻降低值大於30%为绝缘不良。c)试验结束，切断电源，放电后立即用手触摸绝缘如出现普遍或局部发热认为绝缘不良。d)交流工频耐压通过，不能说明线圈的匝间和层间绝缘没有50问题，必要时补充其它试验。第四节交流耐压试验Z试验。这是一种超低频耐压试验，试验中可以较大的降低电容电流而减小试验变压器的容量。2.冲击波耐压试验。制造厂的出厂型式试验。3.倍频感应耐压试验和操作波试验。感应耐压试验是检查线圈的纵绝缘，一般适用于变压器、消弧线圈、电压互感器等设备。有100周/秒和50周/秒的交流感应耐压试验(或称倍频和工频交流感应耐压试验)。100周/秒的试验电源可以用电动机组来产生或用倍频变压器来产生；50周/秒的交流感应耐压试验相似空载试验，是一侧加电压，另一侧开路，所加电压为额定值的1.3倍，试验时间为三分钟。51第四节交流耐压试验4.操作波试验是模拟运行中出现的操作过电压波形。其波形参数是：波头时间≥100μs，波尾时间≥1000μs，90%持续时间≥200μs，反峰电压=0.5Um。试验电压一般为glTT1TT1T2l图1-28操作波试验波形图5253第四节交流耐压试验cxC1 LC1 VVlxlx工频串联谐振装置试验接线图C12VC12V试验装置 变频串联谐振装置试验接线图 变频串联谐振装置试验接线图6.局部放电试验。电气设备在受电的情况下，在它们的绝缘介质中局部范围内发生的放电称为局部放电。局部放电不会造成整个通路的击穿破坏。局部放电试验就是测量局部放电的放电量。第四节交流耐压试验4第四节交流耐压试验l局部放电强度是用放电量来标志的。定量测l测试被试品的局部放电电量时，应拆去校正56第四节交流耐压试验lh/SSSSMMk耦合电容MMx被试品电容平衡法并联法lZd检测阻抗平衡法并联法 MSMMq校正电容M串联法方波校正电路57第四节交流耐压试验第五节绝缘油试验l一、概述l1.运行中变压器油的质量控制：