第三章电气设备绝缘预防性试验.

课程回顾1、电介质的电导电导是绝缘预防性试验的理论依据。在绝缘预防性试验中，通过测量介质的绝缘电阻和泄漏电流来判断绝缘是否存在受潮或其他劣化现象。2、电介质的损耗极化损耗、电导损耗介质损耗角的正切tg称为介质损耗因数。RCCURUIItgcR111电介质的等效电路课程回顾tgCUtgUIUIUIPpCR2cos测量tg也称为绝缘预防性试验的最重要的项目之一。第二篇电气设备绝缘试验技术第三章电气设备绝缘预防性试验高电压技术电气设备的绝缘预防性试验的分类，掌握绝缘试验的原理、测量方法、注意事项以及结果分析。内容：绝缘电阻的测量介质损耗角正切的测量局部放电的测量电压分布的测量目的：电力设备可能存在的缺陷电力设备必须保持高度的可靠性必要的绝缘试验检出故障分布性缺陷：指整体绝缘性能下降，如大面积受潮、老化等绝缘缺陷分类集中性缺陷：裂缝、局部破损、气泡等等绝缘试验分类：绝缘特性试验（非破坏性试验）：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。绝缘耐压试验（破坏性试验）：模拟设备绝缘在运行中可能受到的危险过电压状况，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。主要反应危险性比较大的集中性缺陷，只能离线进行。只能用于判断电气设备内部是否存在绝缘缺陷，不能判断绝缘的耐压水平。第一节绝缘电阻的测量一、多层介质的吸收现象给一个介质加上一个直流电压，当介质中的电流达到稳态以后，外加电压与这个稳态电流的比值，称为绝缘电阻。如果给一个介质加上直流电压以后，随着时间的增加，介质中通过的电流会逐渐衰减，这一现象称为吸收现象。ciaigi图3-1双层介质的等效电路图吸收电流传导电流二、绝缘电阻的测量S合闸瞬间（t=0+）：21210CCCUU21120CCCUU当到达稳态时（t→∞）：2111RRRUU2122RRRUU21gRRUIIagtCRCRiIeRRRRCCCRCRURRUiiiiti212122121122212211tageCRCRRRCCRRRRCCiIUtiUR21122212212121221t吸收电流传导电流测得稳态电阻值可能要耗费很长时间绝缘电阻值的变化范围可能很大，只能与历史值相比，根据变化趋势确定损害程度。不足及局限性：当吸收电流衰减完后21RRR三、吸收比的测量吸收比测量原理：如果令t1和t2瞬间的两个电流值It1和It2所对应的绝缘电阻分别为Rt1、Rt2，则比值21121ttttIIRRK一般取t1=15s,t2=60sssRRK15601当绝缘状态良好时，吸收现象明显，K1值远大于1；当绝缘受潮或有缺陷时，吸收现象不明显，K1接近于1.一般以K1≥1.3作为设备绝缘状态良好的标准。极化指数min1min102RRK另外对于高电压、大容量电力变压器之类的设备，吸收比不足以反映吸收现象的全过程，这时利用极化指数的方法有时候测量绝缘电阻值和吸收比值两种方法的判断形成矛盾，所以采用测量电阻和吸收比结合的方法。课程回顾RCCURUIItgppcR1测量tg也称为绝缘预防性试验的最重要的项目之一。介质损耗角的正切值第二节介质损耗角正切的测量tgδ测量方法西林电桥谐波波形分析法（基波）过零相位比较法异频电源法一、tg的测量方法1、西林电桥测量方法试验中，调节可调电阻R3和电容C4，使检流计P中电流为零，此时电桥平衡，则31RII442CRIIIBCACUUBDADUU由电桥平衡条件43ZZZZNxNxZZZZ34或将复阻抗带入平衡条件，经复数运算整理后，令等式两边的实部和虚部分别相等，可得：441CRCRxx其中xxjwCRZx1133RZNNCZjw144411jwCRZtg为了方便起见，通常取R4=104/πΩ，则46441010100CCtg4CC4以F为单位C4以μF为单位34xRCRCN2.测量接线正接线原理接线图被试品处于高压侧，被试品两端均对地绝缘。操作安全方便，适用于两端对地绝缘的被试品。（1）正接线现场电气设备的外壳一般都是固定接地的，所以只能改用反接线。可调元件都处在高压侧，故必须保证足够的绝缘水平和采取可靠的保护措施。适用于一端接地的被试品。（2）反接线3.外界电磁场对电桥的干扰（1）外界电场干扰外界电场干扰主要是干扰电源（包括试验用高压电源和试验现场高压带电体）通过带电设备与被试设备之间的电容耦合造成的。措施：》尽量离开干扰源》加设屏蔽罩。（2）外界磁场的干扰主要是由测试现场附近漏磁通较大的设备产生的交变磁场作用于电桥检流计内的电流线圈回路造成的。消除磁场干扰的措施：》设法将电桥移到磁场干扰范围以外。》改变电桥的角度，找到找到一个干扰最小的方位，以减小磁场干扰的影响。二、能有效发现的绝缘缺陷1.受潮；2.贯穿性导电通道；3.绝缘老化劣化，绕组上积附油泥；4、绝缘内含气泡的的电离，绝缘分层；5、绝缘油脏污、劣化等。三、测量时主要注意事项1、对能分开的被试品应尽量分开测试；2、无论采用何种接线方式，电桥本体必须良好接地；3、应保持试品表面干燥。四、测量结构的分析判断1、与试验规程规定值比较；2、与以往的测试结果比较；3、与同样运行条件下的同类型设备间比较。1.温度的影响温度对tg的影响随材料、结构的不同而不同。一般情况下，tg随温度上升而增加。现场试验时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下测得的tg值换算至20℃。由于被试品真实的平均温度很难准确测定，换算方法也不很准确，换算后往往有很大误差，因此，应尽可能在10～30℃的温度下进行测量。五、影响测量结果的主要因素2.试验电压的影响良好绝缘的tg不随电压的升高而明显增加,当绝缘内部有缺陷时，tg将随试验电压的升高而明显增加。3.被试品电容量的影响对电容量较小的设备，测量tg能有效地发现局部性的和整体性的缺陷。对电容量较大的设备，由于局部性的缺陷所引起的损失增加只占总损失的极小部分，此时测量tg只能发现绝缘的整体分布性缺陷。对于可以分解为几个彼此绝缘的部分的被试品，应分别测量其各个部分的tg值，这样能更有效地发现缺陷。4.表面泄漏电流的影响被试品表面泄漏可能影响反映被试品内部绝缘状况的tg值。在被试品的CX小时需特别注意。为了消除或减小这种影响，测试前将被试品表面擦干净，必要时可加屏蔽。5.湿度介质损耗随着周围湿度的增加而增加。绝缘中的局部放电是引起介质老化的重要原因之一。长期的局部放放电会加速绝缘的老化，达到一定程度以后，就会导致绝缘的击穿，使绝缘的耐电强度大大降低。所以局部放电检测已成为绝缘预防性试验的重要项目之一。第三节局部放电的测量一、测量的基本原理CaCaCgCbZU+-气隙介质中气隙局部放电示意图和等效电路图气隙放电脉冲频率（高频）的电源阻抗CaFCgCbZU+-因为气隙很小，所以gbCCabCC电极间的总电容为babgbgaCCCCCCCC电极上加上交流电压u，则uCCCugbbgUsUsUrug0-Ur-Usu当ug达到气隙的放电电压us时，气隙开始放电，ug急剧下降；当降到剩余电压ur时，气隙不再放电，电弧熄灭。CaFCgCbZU+-从气隙的两端看进去，气隙放电时，放电电荷量：rsbabagrUUCCCCCqrsbgUUCCqr—称为真实放电量气隙放电引起的电压变动（us-ur）将按电容反比分配在两个电容上，则rsbabaUUCCCU当气隙放电时，试品两端电压下降Δu，相当于试品放电电荷，则rsbrsbabbaabaUUCUUCCCCCUCCq视在放电量CaFCgCbZU+-rbgbqCCCqbgCC视在放电量与真实放电量相比：衡量局部放电强度的参数还有：1.放电重复率（N）2、放电能量（W）3、平均放电电流4、平均放电功率二、局部放电检测方法1、非电检测法（1）超声波法（2）化学分析法（3）光学分析法2、电气检测法（1）直接法测量局部放电通常采用脉冲电流法，分为直接法和平衡法A、并联法并联法适用于被试品一端接地的情况。B、串联法串联法适用于被试品两端均对地绝缘的情况。并联法和串联法的区别并联法和串联法的灵敏度相同，但是并联法有如下优点：》允许被试品一端接地；》对Cx较大的被试品，可以避免较大的工频电容电流流过Zm；》被试品被击穿时，不会危机人身和测试系统。（2）平衡法平衡法抗干扰能力好。可以把外界干扰产生的影响消除掉；当被试品发生局部放电时则在两个检测电阻上的信号是叠加的，通过仪器可以测出来。由于该电路要求Ck与Cx的电容量相等，介质损耗相等，而且在试验电压下不能发生局部放电，所以在实际应用时，很难实现。三、试验结果的分析判断试验规程规定了某些设备在规定电压下的允许视在放电量，可将测量结果与规定值进行比较。如果规程中没有给出规定值，则应在实践中积累数据，以获得判断的标准。