高电压技术相关课件-第三、四章-xueyd.ppt

1、第三章电气设备绝缘预防性试验,中国石油大学信控学院,绝缘缺陷和绝缘试验,绝缘缺陷分类：集中性缺陷：如悬式绝缘子的瓷件开裂，发电机绝缘局部磨损、挤压开裂，等分布性缺陷：指整体绝缘性能下降,如大面积受潮、老化等绝缘试验分类：非破坏性试验（检查性试验）：在较低电压下测定绝缘的某些方面的特性及其变化情况，从而间接判断绝缘的状况。破坏性试验（耐压试验）：模拟设备绝缘在运行中可能受到的危险的过电压状况，对绝缘施加与之等价的高电压来进行试验，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。两类试验均必不可少，各有特点，不能相互代替，只能互为补充。绝缘试验技术包括：预防性维修（定期维修）：以预防性试验为基础状态维修（预知维修

2、）：以在线检测试验为基础,3.1绝缘电阻的测量,绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(1),绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性参数双层介质的等值电路加入直流电压后电流,绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(2),t=0，电压按电容反比分配t=时，电压按电阻正比分配动态充电电流为，时间常数,传导电流,吸收电流,绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(3),绝缘电阻：直流电压与充电电流之比，其值随时间不断变化通常指：吸收电流衰减完毕后的稳态电阻评价方法1：绝缘电阻。可能时间长，或变化范围大（和结构有关）和历史值相比，根据变化趋势确定损害程度评价方法2：吸收比：15S和60S两个时刻电流

3、值的比值。绝缘良好：k1=1.3Ig比例小；时间常数大，吸收电流尚明显。绝缘损坏：反之Ig比例大；时间常数小，15S时吸收电流衰减完可以排除绝缘结构、体积尺寸的影响。也有例外：如R1C1=R2C2时无吸收电流，无法应用R值和K1值判断结果矛盾,绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(4),评价方法3：结合R值和k1评价方法4：吸收比和极化指数结合。极化指数：1分钟和10分钟的电流比值可解决时间常数很长的情况仍需进一步探索新方法绝缘劣化过程的非线性。某些集中缺陷已相当严重但还未贯通时，耐压试验时可被击穿，但R，K1，K2却不低,多层介质的吸收现象：根据等值电路，电流开始时很大、逐步减小、最后稳定于常

4、数Ig，绝缘等效电容在充电过程中逐渐“吸收”电荷的现象，称为其它测量方法：手摇式兆欧表，数字式兆欧表记录环境温度、湿度，进行补偿、换算,3.2介质损耗角正切的测量,介质损耗角正切的意义和测量方法,是绝缘品质的重要指标：超过相关标准，则意味着电介质严重发热，有爆炸的危险；或绝缘有严重缺陷。标准见P68表3-1能反映绝缘的整体性缺陷，小容量试品中的严重局部缺陷随电压的变化曲线可判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化程度西林电桥测量方法谐波波形分析法（基波）过零相位比较法异频电源法影响的测量的因素：T、湿度、U、试品表面泄漏、试品电容量。,西林电桥测量方法,原理图调节可调电阻和电容，使检流计电流为0调节过

5、程略。手动方法复杂、慢，自动调节快、稳定，但硬件复杂，价格贵则,外界电磁场干扰介质中电流（特别是有功分量）非常微弱，极易受电磁干扰干扰路径：电场通过杂散电容流入，磁场通过感应电流流入消除方法：电桥本体用金属网屏蔽，引线用屏蔽电缆,谐波波形比较法（1）,将电压、电流信号离散后进行FFT，求出基波分量相位则优点：FFT算法，抗谐波、零漂、温漂；不需要对波形进行前期加工（如滤波）缺点：易受工频干扰，PT、CT、调理电路等易引入误差，电流幅值小,通过强弱电转换和A/D可以将电压和电流信号采集为u(k)、i(k)（k=1,2,N）,则,谐波波形比较法（2）,过零相位比较法,实现过程：对电压、电流信号，进

6、行滤波、放大过零比较变为方波，测量电流电压方波的时间差，换算相位优点：相位测量变换为时间测量，灵敏度和精度高缺点：易受波形畸变引起的过零点偏移影响。,异频电源法,提高实验电源频率，进行测量不是一种独立的方法，需要结合前几种方法测试优点：抗现场工频干扰缺点：随频率变化。为保证测试精度，需要频率接近工频；为了抗工频干扰，需要测试频率远离工频。需要折中,影响介质损耗角测量精度的因素（1）,温度：与温度有关，且因材料、结构而异，一般而言随温度上升而增大湿度：介质受潮后，损失增加试验电压：良好绝缘，在额定电压内几乎不变；介质内部存在气泡、分层、脱壳时，气泡未电离前几乎不变，局部放电后将迅速上升；绝缘受潮

7、时，急剧增大，电压回落时，比上升时更大一些。可通过随电压变化趋势，判断绝缘状态或缺陷类型,1-良好绝缘2-绝缘中存在气隙3-受潮绝缘,影响介质损耗角测量精度的因素（2）,表面泄漏：表面电导体积电导试品电容量：对小容量试品，能发现局部集中性和整体分布性缺陷；对大容量试品，只能能反映整体性缺陷。测试手段的影响：有功电流非常小，易受测试环节引入的误差影响。,3.3局部放电的测量,局部放电的基础知识,局部放电是介质老化的重要原因之一。局部放电的发生机理：以固体介质含气隙为例，气隙介电常数小，场强高；气隙电气强度小。气隙先击穿。局部放电的破坏过程：长期局部放电将使绝缘劣化损伤逐步扩大最终导致绝缘击穿局部

8、放电的破坏机理机械：带电粒子不断撞击绝缘，引起破坏热能：热量不能散发，温度升高引起热崩溃，或气隙膨胀辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线腐蚀：放电时产生强氧化剂、腐蚀剂等，使绝缘材料发生化学破坏,固体介质含小气隙的局部放电（1）,固体介质含小气隙的局部放电示意图和等值电路与气隙串联的固体介质电容Cb气隙电容CgCbR1，C1C2波前时间由R1、C2决定半波时间（波长时间）由（C1+C2）和R2决定,T1视在波前时间；T2视在半峰值时间；Um冲击电压峰值,多级冲击电压发生器,可产生数兆伏的冲击电压基本原理：并联充电、串联放电,基本测试方法,雷电冲击耐压试验采用：三次冲击法，即施加三次正极性和

9、三次负极性雷电冲击波（1.2/50uS）对变压器和电抗器内绝缘，还要雷电冲击截波试验（1.2/25uS）加球隙保护，防止试验电压过高对试品的伤害对冲击电压测量的要求更好的瞬变响应特征：冲击波作用时间短，变化快。既要测幅值、又要记录波形国标：幅值测量误差不大于3%，时间测量误差不大于10%,冲击电压的测量方法,球隙：测量冲击电压幅值分压器配示波器：记录波形电阻型、电容型、阻容并联型、阻容串联型可以和球隙测量方法同时使用电阻型：结构简单、使用方便，1000kV及以下冲击电压的测量中应用广泛受杂散电容影响，波形容易畸变。电容型：受杂散电容影响小，仅有幅值变化无畸变寄生电感和线路电感容易和电容引起高频振荡阻容并联型：避免纯电容分压时的振荡测高速变化过程电压分布按电容分布电容型；测慢速变化过程电压分布按电阻分布电