4电气设备绝缘试验.

华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验华北电力大学王永强1.概述2.绝缘电阻、吸收比的测量3.泄漏电流的测量4.介质损耗因数的测量5.局部放电的测量6.工频耐压试验7.直流高压试验8.冲击高压试验主要内容电气设备绝缘试验电力工程系华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验一、概述电气设备绝缘试验的必要性电气设备绝缘试验的分类电气设备绝缘试验的定义华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验的必要性为了保证电气设备乃至整个电力系统的安全可靠运行,必须恰当的选择各种电气设备的绝缘(包括绝缘材料和绝缘结构),使之具有一定的电气强度,并且使绝缘在运行过程中保持良好的状态.但是由于种种原因,绝缘仍然是电力系统中的薄弱环节,绝缘故障通常是引发电力系统事故的首要原因。电介质理论仍远未完善,各种绝缘材料和绝缘结构的电气性能还不能仅依靠理论分析计算来解决问题,而必须同时借助于各种绝缘试验来检验和掌握绝缘的状态和性能,各种试验结果也往往成为绝缘设计的依据和基础。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验的定义①非破坏性试验主要检测绝缘除电气强度以外的其他电气性能,是在较低电压下或用其他不损伤绝缘的方法进行的,具有非破坏性的特性.②破坏性试验则检测绝缘的电气强度,如耐压试验和击穿试验,具有破坏性的特征,所加的试验电压很高,以考验绝缘耐受各种过电压的能力,试验过程有可能给被试绝缘带来不可逆转的局部损伤或整体损坏.为了准确全面的掌握电气设备绝缘的状态和性能,这两类试验都是不可缺少的,为了避免不必要的损失,一般将破坏性耐压试验放到非破坏性试验合格通过之后再进行绝缘试验按后果分可分为:非破坏性试验和破坏性试验.华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验的分类绝缘试验检查性试验（非破坏性试验）耐压试验（破坏性试验）1.工频高压试验2.直流高压试验3.冲击高压试验1.绝缘电阻与吸收比的测量2.泄漏电流的测量3.介质损耗角正切的测量4.局部放电的测量华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验二、绝缘电阻、吸收比的测量绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一，通常用兆欧表来测量。绝缘电阻——电介质在加压无穷长时间测得的电阻称为绝缘电阻。一般情况下，R60接近于稳态绝缘电阻值，实际中常用R60代替之，即R60≈R∞.华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验二、绝缘电阻、吸收比的测量兆欧表测量套管绝缘的接线LEGL法兰瓷体屏蔽环芯柱兆欧表线路端子（L）接被试品的高压导体；接地端子（E）接被试品外壳或地；屏蔽端子（G）接被试品的屏蔽环或别的屏蔽电极.体积绝缘电阻的测量：按上图所示接线,在心柱出头附近的套管表面圈一金属屏蔽环极,就经由端子G直接流回发电机负极.通过体积绝缘电阻的漏导电流流经电流测量线圈,从而反映到指针的偏转中去。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：1.总体绝缘质量欠佳；2.绝缘受潮；3.两极间有贯穿性的导电通道；4.绝缘表面情况不良。（比较有无屏蔽极时所测值即可知）测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：1.绝缘中的局部缺陷；2.绝缘的老化。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验吸收比K——绝缘体在加电压60s与15s时分别所测得的绝缘电阻值的比值，称为吸收比。即作为相互比较的共同标准。如果绝缘良好，则比值应大于某一定值。极化指数P——绝缘体在加电压后10min和1min分别所测得的绝缘电阻值的比值，称之为极化指数，即极化指数P是用来反映大中型电气设备的绝缘状况，如绝缘良好，则此比值应不小于某一定值。1560RRK110RRP华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验三、泄漏电流的测量泄漏电流的测量原理和绝缘电阻的测量原理一致，本试验是将直流高压加到被试品上，测量流经被试绝缘的泄漏电流，实际上也就是测量绝缘电阻。泄漏电流测量的特点:1．加在试品上的直流高压比兆欧表的工作电压高得多,能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷。2．兆欧表刻度的非线性度很强，尤其在接近高量程段，刻度甚密，难以精确分辨。微安表的刻度则基本上是线性的，能精确读取。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验3．由于施加在试品上的直流高压是逐渐增大的,所以可以在升压过程从所测电流与电压关系的线性度，即可指示绝缘情况。(如下图)三、泄漏电流的测量发电机的泄漏电流变化曲线泄漏电流i（μA)1曲线1-良好绝缘曲线2-受潮绝缘曲线3-有集中性缺陷的绝缘曲线4-有危险的集中性缺陷的绝缘华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验三、泄漏电流的测量二、试验接线图TVRVCPV2PV1μAaTOμAb泄漏电流试验接线图~华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验三、泄漏电流的测量..OTLHKSCPAPAR高电位电极—被试品；HOT—..直流微安表—低电位电极；—PAL放电管—保护电阻；—PR屏蔽系统—旁路开关；—缓冲电容；—SKC电流的电路图测量泄漏华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验四．介质损耗因数的测量（掌握）：原理、接线、测量方法，正、反接线的使用场合，抗干扰措施。知识点汇总:华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验四、介质损耗因数的测量的测量介质损耗因数（tgδ）是表征绝缘在交变电压作用下比损耗大小的特征参数，它与绝缘体的形状和尺寸无关，它是绝缘性能的基本指标之一。测量tgδ常用高压交流平衡电桥(西林电桥)，不平衡电桥(介质试验器),低功率因数瓦特表来测量，这里主要介绍西林电桥。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验一、测试电路四、介质损耗因数的测量的测量华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验Cx、Rx：被试品的等值电容和电阻；R3：可调无感电阻；CN：高压标准电容器的电容；C4：可调电容；R4：定值无感电阻（一般取R4=10000/π欧姆）；P：交流检流计。调节R3和C4，使电桥达到平衡，即通过检流计P的电流为零，此时各桥臂电压之比即相应的桥臂阻抗之比即Z1/Z3=Z2/Z4或Z1Z4=Z2Z3四、介质损耗因数的测量的测量华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验XXjwCRZ11NCjZ1233RZ44411CjRZ可以求得试品电容和等值电阻24242341RCRCRCNxNxCRCRCRR24422424231四、介质损耗因数的测量的测量华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验介质并联等值电路的介质损耗角正切441RCRCtgxxF因为ω=2πf=100π，若取R4=10000/π(Ω)则tgδ=C4（C4以来计）由于tgδ1，所以NNxCRRtgRCRC342341四、介质损耗因数的测量的测量华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验二、接线方式APBCNCxRxR3R4C4CDU反接线正接线四、介质损耗因数的测量的测量华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验三、tgδ测量准确度的影响因素㈠本试验高压电源对桥体杂散电容的影响。㈡外界电场,磁场的干扰。四、测tgδ能有效地发现绝缘的下列缺陷（1）受潮；（2）穿透性导电通道；（3）绝缘内含气泡的电离，绝缘分层、脱壳；（4）绝缘老化劣化，绕组上附积油泥；（5）绝缘油脏污、劣化等。四、介质损耗因数的测量的测量华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验五、测试时应注意的事项1．尽可能分布测试；2.tgδ与温度的关系；3.tgδ与试验电压的关系；4.护环和屏蔽的影响；5.测绕组时，必须将每个绕组首尾短接。四、介质损耗因数的测量的测量华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验五、局部放电的测量绝缘油的气相色谱分析法。通过检查电气设备油样内所含的气体组成含量来判断设备内部的隐藏缺陷超声波探测法。在电气设备外壁放上由压电元件和前置放大器组成的超声波探测器，用以探测局部放电所形成的超声波，了解有无局部放电的发生，粗测其强度和发生部位PD非电量法检测有：华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验局部放电的脉冲电流测量法(a)具有气泡的介质剖面(b)等值电路局部放电的三电容模型Cg：气泡的电容；Cb：和Cg相串联部分的介质电容；Cm：其余大部分绝缘的电容一般：Cm》Cg》Cb华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验脉冲电流法测PD的基本回路试品通过Ck后与检测阻抗并联的回路试品与检测阻抗相串联的回路电桥平衡回路华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验六、工频耐压试验工频交流耐压：是交流设备的基本耐压方式。适用于≤220kV以下的电力设备。以变压器为例，如图所示华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验工频高压的产生六、工频耐压试验高压绕组中点接壳的串级变压器原理电路图华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验工频高压的测量测量球隙静电电压表分压器配用低压仪表高压电容器配用整流装置华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验额定电压kV最高工作电压kV线端交流试验电压值kV中性点交流试验电压值kV全部更换部分更换绕组全部更换部分更换绕组3540.5857285726672.5140120140120110126.0200170（195）9580220252.036039530633685（200）72（170）330363.046051039143485（230）72（195）500550.06306805365788514072120电力变压器交流试验电压值（括号内数值适用于不固定接地或经小电抗接地系统）华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验七、直流高压试验直流耐压：是直流电力设备的基本耐压方式。对于交流电网中的长电力电缆等，在现场进行交流耐压试验常出现困难，因为长电缆的电容量较大。为了减小试验电源的试验容量，规程采用直流耐压来检查电缆绝缘的质量。直流耐压基本上不会对绝缘造成残留性损伤。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验直流耐压特点：与交流耐压不同，直流耐压无局部放电损伤。对于电缆等油纸绝缘，在交、直流电压作用下，在油和纸上的电压分布不一样。交流时电压按介电常数ε分布：电压较多作用在油上。直流时电压按电阻系数ρ分布：电压较多作用在纸上。纸的耐压强度较高，所以电缆能耐受较高的直流电压。为了加强绝缘的考验，电缆的直流耐压值规定得较高。尽管如此，对于在交流电网中使用的电缆，直流耐压对绝缘的考验不如交流耐压接近实际。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验八、冲击高压试验雷电冲击耐压考验电力设备承受雷电过电压的能力。只在制造厂进行本项试验，因为试验会造成绝缘的积累效应，所以在规定的试验电压下只施加3次冲击。国家标准规定额定电压≥220kV，容量≥120MVA的变压器出厂时应进行本项试验。电力系统中的绝缘预防性试验，不进行本项试验。对主绝缘耐受雷电过电压的能力，由交流耐压试验等值地承担。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验八、冲击高压试验≥330kV电力设备的出厂试验应进行本项试验。在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐压试验时，可采用操作冲击感应耐压方式来取代工频耐压试验。由于利用被试变压器自身的电磁感应作用来升高电压，所以冲击电源装置电压较低，装备比较简单。而且试验本身不会在绝缘中产生残留性损伤。华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验冲击电压发生器原理华北电力大学电力工程系高压研究所——电气设备绝缘试验冲击电压的一般表达式：u2=U1[exp（-t/τ1）-e