重庆大学高电压3 电气设备绝缘试验技术ppt课件

1、第一章高压绝缘与试验，第三章电气设备绝缘试验技术，1、主要内容，3-1绝缘参数测量(电气设备特性试验)，3-2工频高压试验(交流耐压试验)，3-3 DC高压试验(DC耐压试验)，3-4冲击高压试验，2、绝缘理论还很不完善，因此有必要通过各种绝缘试验来检查和掌握绝缘情况，为什么要进行电气设备绝缘试验，以保证电力系统的安全可靠运行。绝缘往往是电力系统中的薄弱环节，绝缘故障通常是电力系统事故的主要原因。在运行中，电力设备的绝缘受到电、热、机械等多种因素的影响，其性能会逐渐恶化，导致缺陷和故障。通过测试绝缘和测量各种特性，了解和评估运行期间的绝缘状态，以便及早发现故障；3.电气设备的绝缘试验，测量绝缘

2、电阻(吸收率)、泄漏电流、介质损耗、局部放电等的无损试验(检验试验或特性试验)。破坏性试验(耐压试验)检查绝缘的电气强度：工频耐压、感应耐压、DC耐压、雷电和操作冲击特性。耐压试验(破坏性试验)的优点严格的绝缘检查可以保证一定的绝缘水平和裕度。缺点：只能离线进行，这可能会在测试过程中对绝缘造成一定的损坏。特性试验(非破坏性试验)的优点：在低电压或其他不损坏绝缘的方法下，测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘的内部缺陷。缺点：绝缘耐压等级的判断是间接的。根据设备是否带电进行在线分类：被测设备处于带电运行状态，并进行连续或定期监测。离线：被测设备退出运行状态，周期性间歇测量。5、绝缘预防性试验标准、然后

3、破坏性试验、首先非破坏性试验、6、电气设备绝缘缺陷分类集中缺陷(如绝缘开裂、局部磨损、局部潮湿、气泡和介质中含有的杂质等。)分布缺陷(绝缘完全受潮、老化、变质等。)、7、3-1绝缘参数的测量3-2工频高压试验3-3 DC高压试验3-4冲击高压试验8、3.1绝缘参数的测量3.1.1绝缘电阻和吸收率的测量3.1.2介质损耗角正切tg的测量3.1.3局部放电的测量3.1.4绝缘油的色谱分析9绝缘电阻吸收率的最基本的全面性通过测量绝缘电阻可以得到吸收率。检查绝缘是否严重潮湿或有局部缺陷。3.1.1绝缘电阻和吸收率的测量，10。接通开关S作为时间的起点，在很短的时间内，层间电压按照以下公式分布。双层介质

4、的吸收现象，双层介质的等效电路图，11。当达到稳态(t)时，层间电压按电阻分布，此时回路电流为电导电流、吸收和泄漏电流以及绝缘电阻变化曲线，12。由于吸收现象，U1 U10，U2 U20，这个过程中的电压变化根据以下公式，13。流经夹层的电流：绝缘上的电阻值为：绝缘时，Ig:电导电流ia:吸收电流绝缘电阻是指吸收电流指数衰减后测得的稳态电阻值。测量绝缘电阻能有效反映整体绝缘潮湿、局部严重潮湿或穿透缺陷。14，不同绝缘条件下绝缘电阻的变化曲线，吸收过程长，绝缘电阻大，吸收过程短，绝缘电阻小，15，R60接近稳态绝缘电阻值R，K总是大于1。如果绝缘良好，吸收现象明显，K值较大；如果绝缘潮湿或内部有

5、一个集中的导电通道，由于Ig大大增加，Ia迅速衰减，K值接近1。样品容量小，吸收率高例如，虽然一些变压器的K值大于1.3，但R值很低。因此，R值和K值应该一起考虑，以做出更准确的判断。在大容量电气设备中，吸收现象持续时间长，吸收率不能很好地反映绝缘的真实状态，因此可以用极化指数来重新判断。具有大容量和极化指数：如果绝缘良好，极化指数不小于1.5。绝缘电阻R10在按压10分钟时与电阻R1在按压1分钟时的比值，18。通过测量绝缘电阻可以有效地发现以下缺陷：整体绝缘质量差；绝缘潮湿；两极之间有贯穿的导电通道；绝缘表面状况不佳；测量绝缘电阻时，不能发现以下缺陷：(1)绝缘中的局部缺陷(如未穿透的局部损

6、伤、含有气泡、分层等)。)；(2)绝缘老化(由于绝缘老化，其绝缘电阻可能相当高)。测量仪器：一般情况下，兆欧表用于测量绝缘电阻和吸收率。为了准确测量吸收率，必须使用高灵敏度的兆欧表。兆欧表的电压：500、1000、2500、5000伏等。兆欧表：带有手动DC发电机的兆欧表仍在现场使用，通常称为兆欧表；晶体管兆欧表：由电池供电，晶体管振荡器产生交流电压，经变压器升压和倍压整流后输出DC电压。兆欧表的选择：根据设备的不同电压等级，额定电压1kV及以下的不同电压的兆欧表使用1000V兆欧表，额定电压1kV及以上的兆欧表使用2500V兆欧表测量绝缘电阻和吸收率。20.兆欧表结构电源部分：兆欧表配有DC

7、电源，一般为手动操作。手摇转速要求为60转/分，交流电压内部整流输出为DC电压；兆欧表的原理结构图由两个垂直线圈、电压线圈(1)、电流线圈(2)和指针组成。它们处于相同的永久磁场中.三个接线端子：线路端子(L)、接地端子(E)和保护端子(G) R1与电压线圈的电阻R2串联，与电流线圈、电压线圈、电流线圈和测量机构的电阻R2串联。当电流I1流经电压线圈1时，扭矩M1作用在线圈1上。类似地，当I2流过电流线圈2时，力矩M2作用在线圈2上。M1和M2分别是，其中F1()和F2()随着指针的旋转角度而变化，并且与气隙中的磁通量密度分布相关。平衡时，(Rx是样品的绝缘电阻)，兆欧表的测量原理，即指针读数

8、反映Rx的大小，23，以及指针偏转角与绝缘电阻的关系：24。图为用手动兆欧表测量电力电缆绝缘电阻的接线图。兆欧表有三个端子：线路端子(L)、接地端子(E)和保护(屏蔽)端子(G)。被测试的绝缘连接在端子L和E之间，保护端子G的功能是防止绝缘表面上的泄漏电流流过线圈。测量的绝缘体积电阻不受绝缘表面状态的影响。25、泄漏电流测量，向被测产品施加DC高压，并测量流经被测绝缘的泄漏电流。测量泄漏电流本质上就是测量绝缘电阻。因为施加的DC测试电压远高于测量绝缘电阻时的电压。因此，发现一些未完全穿透的集中缺陷更有效。26、测量电力变压器主绝缘泄漏电流的接线，DC微安直接测量，T1调压器；T2高压试验变压器

9、；d高压硅电抗器r保护电阻；滤波电容器；被测变压器27和TG一般由交流高压桥(西林桥)、平衡桥和不平衡桥测量。电容器和长电缆等大容量样品也可以用低功率因数瓦特计测量。下面以西林大桥为例，介绍tg的测量方法。3.1.2介质损耗角正切tg的测量，28，TG西林桥(QS1型)的测量方法，QS1型桥的主接线图，Zx:高压臂样品的Rx:样品的等效电阻；Cx:被测产品的等效电容。无损标准电容器CN以阻抗ZN为桥盒中的可调无感电阻R3，Z3为无感电阻R4与可调电容器C4的并联电路，Z4为代表，v:避雷器；g:交流电流计，电桥的基本结构，29，调节R3和C4，电流计的电流为0，电桥平衡，有：其中：测量原理，3

10、0，得到样品的等效电容Cx和等效电阻Rx，以及介质并联等效电路的介质损耗角正切值，=2f=100，如果R4=10000/，取即，电容C4的微正常值是介质损耗角正切值，样品的电容，以及32型的连接方式，QS1注意：每个调节元件都处于高电位，因此必须保证足够的绝缘水平并采取可靠的保护措施。在现场测试中，有许多样品一端接地，如铺设在地下的电缆和放置在地面上的主要电气设备。不可能改变它们使其与地面绝缘，只能改变桥式电路的接地点。这样，产生了一个具有反向连接方法的韦斯特伍德电桥，其杂散电容电流为0.33；杂散电导电流；样品表面泄漏；其他周围样品的影响；外部电源对电桥的干扰；解决方法：增加屏蔽；采用移相电

11、源；反相法消除磁场干扰的方法：将电桥移出磁场干扰范围；当检流计的极性开关置于不同位置时，调整电桥平衡来测量样品的介电损耗和电容，然后取平均值。电桥测量的影响因素，34、温度tg随温度的升高而升高(固体电介质具有负温度系数)。为便于比较，在不同温度下测量的值应转换为20时的值。良好绝缘在试验电压下的Tg并不随电压的增加而明显增加。当存在绝缘故障时，tg值随电压的增加呈非线性变化。表面泄漏试验前，应清除绝缘表面的污垢和水分。如有必要，可在绝缘表面安装屏蔽电极。只能发现整个分布的缺陷。通过测量tg来判断绝缘状态不是很敏感。影响tg，35，tg测量值的主要因素可以反映绝缘的整体缺陷(整体老化)和小容量

12、样品中严重的局部缺陷；tg随电压变化的曲线可以判断绝缘是否潮湿、有无气泡和老化程度；当大容量设备的绝缘存在局部缺陷时，应尽可能地对设备进行拆卸和测量，以便进行分析。绝缘状态诊断，36。在电场的作用下，导体之间只有部分电介质被击穿的放电现象称为局部放电。包括表面局部放电和内部局部放电。局部放电是介质老化的重要原因之一。通过测量不同电压下电气设备局部放电的强度和发展趋势，可以判断绝缘是否存在局部缺陷，以及介质老化的速度和电流状态。局部放电检测和测量方法-脉冲电流法测量原理。什么是局部放电？3.1.3测量局部放电，为什么要测量局部放电？37，视在放电量(q):指局部放电发生时一次放电中的瞬时电荷。放

13、电起始电压(Ui):指当被测物产生局部放电时，施加在被测物两端的电压值。放电熄灭电压(Ur):指样品中局部放电消失时样品两端的电压值。放电重复率(n):指单位时间内局部放电的平均脉冲数。放电能量(w):指一次放电消耗的能量。局部放电其他参数的平均放电电流；平均平方流量；放电功率；局部放电量表征参数，38，(a)固体介质中局部放电示意图，(b)局部放电分析等效电路，Cg:气隙Cb:电容和介质Ca:气隙串联部分电容，介质g3360气隙其他部分电容，整个介质厚度d:局部放电机理分析，等效电路图3绝缘内部有气隙时的电容等效电路，CaCgCb，39， 让U=Umsin t气隙上的电压为：Ur指气隙的熄灭

14、电压，放电过程：Ug气隙放电，直到气隙的熄灭电压Ur熄灭，完成局部放电，气隙电压降为：当气隙g放电时，气隙的等效电容为、40，实际(实际)放电量为()。 由于气隙位于固体介质内部，气隙非常小，放电过程中出现的qr或Ug非常小，因此很难测量这些量。因此，引入了视在放电电荷q的概念。ca上的电压变化是：可以测量Ua和q，q经常被用作测量局部放电强度的参数；42、放电过程图：外电压U、空间电荷Q和气隙电压uc、43的时间变化图，在DC电压下，单位时间的放电次数远低于交流电压下的放电次数；DC条件下局部放电的破坏作用比交流条件下小得多。交流电压和DC电压作用下的局部放电的差异，44局部放电的检测方法，

15、45a并联测试电路，B串联测试电路，C平衡测试电路，Cx:样品；Ck:耦合电容。Zd:检测阻抗；Zm:高压滤波器；m:测量仪器；U:试验电压、局部放电脉冲电流检测方法电气检测方法与样品一起形成循环脉冲电流的回路，并具有隔离高工频电压直接作用于检测阻抗Zd的功能，将局部放电产生的脉冲电流转换为脉冲电压，一方面阻止放电电流进入试验变压器，另一方面抑制谐波干扰进入高压电源。当样品电容较大或样品可能被击穿，且过量的工频电流不会流入检测阻抗Zd时，大多采用并联方式。在正常测量中，有些样品不能与地面分离，所以只能用平行法测量线路。当样品电容较小时，大多采用串联法，耦合电容可以滤除和抑制外界干扰，测量灵敏度

16、随着Ck/Cx的增加而增加。在相同条件下，串联法比并联法具有更高的灵敏度。Ck可作为高压引线的杂散电容，220千伏产品大多采用串联方式。平衡法利用电桥平衡原理消除外界干扰，因此抗干扰能力强。需要两个类似的样本，其中一个作为耦合电容。电桥平衡的条件与频率有关，通常使用两个相似的样本作为电桥的两个高压臂来满足平衡条件。46.检测阻抗RC型检测阻抗RLC型检测阻抗，校准局部放电容量。在该图中，振幅为U0的方波电压源与小电容器C0串联以形成人工模拟支路，其中H0是在局部放电检测器47的显示器上可测量的脉冲高度。大多数大型电力变压器使用油纸或油和纸板绝缘结构。当变压器出现热故障、放电故障或油纸老化时，会产生各种气体。产生的气体在油中对流和扩散，并持续溶解在绝缘油中。发热和放电的程度不同，产生的气体类型、油中溶解气体的浓度以及各种气体的比例关系也不同。例如，当固体绝缘失效时，一氧化碳和二氧化碳会明显增加。，3.1.4绝缘油中溶解气体的色谱分析，油中溶解气体的成分和含量可作为反映充油电力变压器绝缘故障的特征量，48，油中含有的溶解气体，H2，C2H4，C2H2，CH4，C2H6，49，故障类型与特征气体的关系，50， 绝缘状态油中溶解气体气相色谱分析的优点：可以发现充油电气设备中一些用tg等方法无法发现的局部缺陷(如局部过热和电弧放电)，设备不需要停电，适合在线监测和诊断。52，3.1绝缘参数