高电压技术 第五章 (绝缘预防性实验)

高电压实验的目的和任务1.熟悉和掌握高电压试验的基本技术。2.通过实验，培养同学分析问题和解决问题的能力，使同学们初步掌握进行高压实验研究的一些基本方法。3.树立安全第一的观点，保证人身和设备的安全是进行高压试验特别强调的问题，思想上必须自始至终保持高度的重视。4.培养同学重视实际、遵守制度、爱护国家财产和严谨踏实的工作作风。高电压实验前的检查①检查设备、仪表有无损坏。如有损坏,应立即向教师报告。②检查接线是否正确。③安全距离是否符合规定，带电部分与周围物体的距离必须符合下表规定。④接地和接地杆：接地必须可靠。固定设备的地线可用扁钢、铜条或铝条;接地杆的接地线须用多股裸线牢固地接在地线带上。实验前，应将接地杆从高压端取下。凡不参与实验的设备，外壳均需接地，尤其是电容器，应短路接地。⑤遮拦与连锁：做高压试验，必须要有遮栏，实验者必须在遮栏外，不得向试区探头，伸手。每个实验室应有必要的连锁装置，如门连锁、零位连锁等。调压设备应处于零位。⑥所有接线经两人检查确实无误后，再请教师检查。未经教师允许，同学不得擅自合闸。高电压实验中的注意事项1.做高压实验必须严肃、认真、精力集中。高压操作者，手不要离开跳闸按扭，注意监视电表及现场，不得擅离职守。实验时，不得谈笑或进行其它工作。若要讨论问题时，应先跳闸，暂停实验后进行。2.呼叫口令：实验中的几项重要操作，操作者要分别呼叫“高压合闸”、去掉接地杆的口令，当监护人同意并重复上述操作口令后方能进行具体操作。3.调压、升压时，必须从零均匀缓慢的升压，做完试验，应使调压器退回零位。4.当试品放电、击穿或加压过程中出现异常现象时，应立即跳闸，随即将调压器退回零位。(当对电气设备进行耐压试验时，试验完毕先将调压器退至零位后再跳闸)。5.故障处理：当实验中发生故障时，应立即跳闸，调压器退回零位，并报告教师处理。若为人身事故，应立即进行抢救。重大事故还要报告上级领导。6.记录：必须有一人记录，记录要整齐、清楚，实验结束请教师签字后方能拆线。必要放电：试验完毕或更换试件时，应切断电源将调压器退回零位，并用接地杆对高压放电。当对电容器放电时，为保护电容器，应使电容器先经电阻(如水阻)放电，然后再短路放电。实验后的整理1.实验后，一定要用接地杆对电容器以及电容性设备进行充分放电，并将接地杆放在该设备的高压端上，否则人不得触及。2.将实验场所恢复整剂，仪器、仪表及拆除的导线应整齐地放回原处，切除电源、关灯关窗后方离开实验室。Chapter5.电气设备绝缘试验绝缘缺陷：如绝缘开裂、局部磨损、内含气泡等局部性（集中性）缺陷整体性（分布性）缺陷如绝缘全面受潮、老化引起绝缘性能下降▼绝缘试验的类型非破坏性试验（检查性试验）：指在较低的电压下或用其他不损伤绝缘的方法测量绝缘的各种特性，由此判断绝缘内部的缺陷。绝缘电阻和吸收比、泄漏电流、介质损耗角正切、电压分布、局部放电、油中溶解气体的色谱分析破坏性试验（耐压试验）：指在绝缘上施加高于工作电压的试验电压，直接检验绝缘的耐压水平。交流耐压、直流耐压、冲击耐压§5.1绝缘检查性试验一.绝缘电阻和吸收比测量1.多层介质的吸收现象11221U2U2C1C2R1RUUi0)(stiigI随时间ｔ↑，ｉ最终达Ig21210CCCUU21120CCCUU2111RRRUU2112RRRUU:0t电压按电容反比分配:t电压按电阻正比分配110UU220UU电压过渡过程：teRRRCCCRRRUu2112122111teRRRCCCRRRUu2122112122212121)(RRRRCC时间常数流过双层介质的电流：11CRiii22CRiii或agtiIeRRRRCCCRCRURRUdtduCRui212121112221)()()(221111（稳态）电导电流：（泄漏电流）21RRUIgtaeRRRRCCCRCRUi2121211122)()()(22吸收电流：衰减很快,几秒内就进入稳态21,RR,ai则2.绝缘电阻：施加直流电压时测得的电阻，通常指吸收电流衰减完毕后测得的稳态电阻值。吸收比：6015156015601//IIIUIURRK受潮时，绝缘电阻显著降低，Ig显著增大，ia迅速衰减。因此，K能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷等情况。但有局限性。吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值，所以排除了绝缘结构和体积尺寸的影响。一般以作为设备绝缘状态良好的标准亦不尽合适，有些变压器的虽大于1.3，但R值却很低；有些，但R值却很高。所以应将R值和值结合起来考虑，方能作出比较准确的判断。测试功效:可有效地发现：（1）两极间有穿透性的导电通道（2）整体受潮或局部严重受潮（3）表面污秽不能发现的缺陷：(1)绝缘中的局部缺陷(2)绝缘的老化判断方法：将所测电阻值与标准及以往历史数据比较3.兆欧表（摇表）)()(1221xxRfRRRfIIfGELGALVL1R2R01I1I2I2IxR兆欧表电压等级：500V，1000V，2500V，5000V测量套管绝缘电阻的接线图兆欧表被试绝缘接在端子L和E之间，而保护端子G的作用是使绝缘表面泄漏电流不要流过线圈,测得的绝缘体积电阻不受绝缘表面状态的影响。手摇式兆欧表测量三芯电力电缆绝缘电阻的接线图，也表示了它的测量原理。4.泄漏电流测量试验电压比兆欧表工作电压高得多:35kV以下设备：10～30kV110kV及以上设备：40kV电压可随意调节，可监测泄漏电流的变化能发现兆欧表不能发现的某些绝缘缺陷1234)(Ai)(kVUtU2/tU发电机泄漏电流变化曲线1—良好绝缘；2—受潮绝缘；3—有集中性缺陷；4—有危险的集中性缺陷泄漏电流实验接线图RVkV~C2PVTOTVA1PVSAaba接线：测量准确，μA表在低压侧，读数操作安全，但试品不接地b接线：试品一端接地，测量系统在高压侧。为防止测量系统和试品高压侧电极及引线的电晕，需加屏蔽。仪表在高压侧，操作观察时特别注意安全二.介质损耗角正切的测量tg1．测试功效有效：ａ．整体受潮、全面老化b．小电容试品的严重局部缺陷ｄ．绕组上附积油泥ｅ．绝缘油脏污劣化等很少有效：大容量设备的局部缺陷NC4C4R3RxCxRABPUCD1I2I2.西林电桥通常施加5～10kV交流电压电桥平衡时：0ABU即：CBCAUUBDADUUBDCBADCAUUUU4231ZZZZ或3241ZZZZ∵xxCjRZ111NCjZ1244411CjRZ33RZ)1(2424234CRRCRCNxNxCCRCRRR4242242423)1(441CRCRtgxx∴∵1002f100004R取则：)(1010044444FCCCRtg3.西林电桥接线正接线：Ｄ点接地，Ｃ点接高压，试品两端不能接地。电桥可调部分处于低电位，调试方便安全，主要用于实验室试验反接线：Ｄ点接高压，Ｃ点接地，试品一端直接接地。电桥本体应有高绝缘强度，有可靠的接地线，适用于现场试验NC4C4R3RxCxRABPCDU西林电桥反接线4.测量的影响因素tg（1）外界电磁场干扰——屏蔽（2）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量（3）试验电压的影响——测量与的关系，有助（一般5～10kV)于判断绝缘的状态和缺陷的类型，图3-11tgU（5）试品电容量的影响——对电容量大的试品，测不灵敏，应分别测量各部分的tgtg（4）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时加屏蔽三.局部放电及其测量（PartialDischarge,PD)1.局部放电一般概念对于测量套管、电机、变压器、电缆等绝缘的裂缝、气泡等内在的局部缺陷比较有效。aCgCbC气隙ΙⅡZ~aCgCbCΙⅡ局部放电等值电路tUmsintUCCCumgbbgsingbgbaCCCCCCsUrUsUrUit0ugut0sUrUguit形成时间气隙每次放电所释放出的电荷量为：))((rsbabagrUUCCCCCqbaCC))((rsbgrUUCCq－真实放电量无法测量放电时Ca上的电压变动为：)(rsbabaUUCCCU即气隙放电时，试品两端电压会下降，这相当于试品放掉电荷q：aU)()(rsbabaUUCUCCqbaCCaaUCq－视在放电量rbgbqCCCq＝但q∝qr，∴q能相对反映qr的大小rbgqqCC直流电压下的局部放电比交流电压下弱得多2.局部放电参数(1)视在放电量q(2)放电重复率N(3)放电能量W通常指一次放电所消耗的能量babaggCCCCCC令dtduCigg则脉冲电流：放电能量：)(2122rsggUUgggUUCduuCidtuWrs)(rsgrUUCq)(21)(21rsbbgrsrUUCCCqUUqW＝设气隙开始出现局部放电（）时的外加电压瞬时值为，则有：sgUuiUibgbsUCCCU)(21rssiUUUUqW0rU若iqUW21则W的大小对电介质的老化速度有显著影响3.局部放电检测方法伴随局部放电会出现许多现象：电气方面的如电流脉冲、介质损耗增大、电磁波辐射等；非电方面的如光、热、噪声、气压变化、化学变化等，利用这些派生现象可以对局部放电进行测量。(1).非电检测法超声波检测法Ultra-highFrequency,UHF（声测法)工作原理：通过检测局放产生的声波信号实现局放测量特点：抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或耐压实验时检测局部放电，常用作放电定位。目前体外特高频传感的GIS局部放电在线检测、定位和诊断，研究佷活跃用于局部放电测量的超声检测系统，一般都包括三个基本部分，即声电转换、电信号放大以及信号显示。声电转换前置放大电光转换光电转换主放大显示光纤传输声测量系统的方框图原理：通过测量局放产生的光辐射实现局放测量。光电转换后，通过检测光电流的特性可以实现局放类型识别。沿面放电和电晕放电用光测法效果较好光检测法用气相色谱仪，通过检测变压器油分解出的各种气体的组成和浓度来确定故障（局放、过热等）状态。局部放电引起的气相色谱特征是C2H2和H2的含量较大。特点：灵敏度高，操作简单，且设备不需要停电，适合在线绝缘监测。色谱分析法（DGA,DissolvedGasAnalysis)变压器油色谱在线监测原理图美国AVO公司变压器油中溶解气体色谱分析仪(2).电气检测法脉冲电流法原理：发生局部放电时，试品两端出现瞬时的电压降落，在检测回路中引起一高频脉冲电流，将它变换成电压脉冲后用示波器等测量其波形或幅值，由于其大小与视在放电量成正比，经过校准就能得到视在放电量，一般单位用pC此方法灵敏度高，应用广泛。基本测试回路a)并联测试回路b)串联测试回路c)桥式测试回路mZ数字化测试脉冲信号传统方法用示波器观测计算机辅助测试系统与传统的测试方法相结合,作出各种谱图和统计量，来分析局部放电情况。测量局放图形特征提取识别分类识别结果数据库电气设备绝缘的高电压试验什么是绝缘的高电压试验？人工制造一个工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力。特点：具有破坏性试验的性质。一般用于设备的各种交接期、运行试验周期、大修改造后、或怀疑设备有缺陷时进行，以试图因此发现设备隐患避免设备事故或界定责任。难点问题：由于电气设备电压和容量的不断提高，相应要获得各种符合要求的试验用高电压和大容量越来越困难，这是高电压试验技术发展中需要不断解决的问题。